スーパーゲイン小型超電導アンテナに関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455128
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 大嶋 重利 山形大学, 工学部, 教授 (40124557)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平田 拓 山形大学, 工学部, 助手 (60250958) ; 神戸 士郎 山形大学, 工学部, 助教授 (20211188)
• Keywords: 超電導アンテナ / パッチアンテナ / YBCO薄膜 / モーメント法 / 酸化物超電導薄膜 / CeO_2バッファ層

Research Abstract

酸化物超電導薄膜を用いて、スーパーゲイン小型超電導アンテナを試作するためには、以下の研究テーマを検討することが必要である。
基本的な検討項目
(1)低損失基板であるサファイヤ基板状に高品質なYBCO薄膜を形成する技術の確立
(2)小形アンテナの設計法の確立
(3)小形アンテナの試作及び評価
平成7年度は主に(1)、(2)を検討し、次のような成果を得た。
(1)サファイヤ基板上にYBCO薄膜を形成するとサファイヤのA1がYBCO中に拡散し、YBCO薄膜の超電導特性が劣化する。この劣化を抑える為にCeO_2薄膜をバッファー層とすることを検討した。CeO_2、YBCO薄膜はヘリコンスパッタリング法により作製した。薄膜作製条件を検討し、サファイヤ基板上にCeO_2薄膜が単結晶成長することを明らかにした。また、AFMやX線極点解析により、サファイヤ基板上のCeO_2薄膜のエピ成長方向を決定した。
次に、サファイヤ/CeO_2基板上にYBCO薄膜を形成し、その超電導特性を評価した。その結果、CeO_2薄膜がバッファー層として有効に働き、YBCO薄膜の臨界温度が80K以上となることを確かめた。
(2)アンテナの設計法の検討
スーパーゲインアンテナの設計では、アンテナのアレー化が重要となる。10GHzで共振する2素子のパッチアレーアンテナを伝送モデル法により検討した。その結果、アンテナの配列を最適にするとゲインが非常に高くなることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 大嶋重利: "YBCO/CeO_2/Al_2O_3薄膜のエピ成長機構とAFM観察" 電気学会論文誌A. 115. 157-162 (1995)
• [Publications] S. Ohshima: "Fabrication and Characterization of Hetero epitaxial YBCO/CeO_2/Al_2O_3 Films" Advances in Superconductivity VIII. I. (1996)
• [Publications] S. Ohshima: "Design and Fabrication of Metal and Superconducting Antennas" Advances in Superconductivity VIII. I. (1996)
• [Publications] 大嶋重利: "マイクロ波・ミリ波用酸化物超電導アンテナの設計及び評価" SCAT TECHNICAL Journal. 10. 9-15 (1996)