酸化物新物質の創製と機能の探索

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08044135
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 山内 尚雄 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (50271581)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 末松 久幸 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (30222045) ; 川崎 雅司 東京工業大学, 総合理工学研究科, 助教授 (90211862) ; 吉本 護 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (20174998) ; 鯉沼 秀臣 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (70011187)
• Keywords: オーバードープ / 超伝導 / 0112 / 高温超伝導トンネル接合 / 酸化亜鉛 / コンビナトリアルケミストリー / Hg-1223 / 酸化物エレクトロニクス

Research Abstract

本年度は、(1)超高圧法を用いた「強」オーバードープHg-1223相の創製、(2)オーバード-ピング状態を利用した高臨界電流・高不可逆磁場超伝導体の開発、(3)"0112"相酸化物の物性と関連新物質の合成、(4)高温超伝導トンネル接合、(5)酸化亜鉛紫外レーザー、(6)低次元無機物質のコンビナトリアルケミストリーについて重点的に研究活動を行った。また、酸化物のエレクトロニクス応用を具体的に産業化するルートを探るべく、本研究のメンバーを中心に組織した会議の継続会議である第4回酸化物エレクトロニクスシンポジウムに全員で参加し、議事をリ-ドすると共に、川崎助教授を中心とする第5回の組織委員会を結成し、更なる酸化物エレクトロニクスの発展を企画中である。おのおのの研究成果について以下に記す。
(1)高酸素分圧下で合成することにより、最も高いTcをもつ構造であるHg-1223でオーバードープの試料を作製することに成功した。
(2)Hg-1223、Cu-1223相をオーバードープ状態にすることにより、よりTcの高い最適ドープ状態やアンダードープ状態の試料より臨界電流密度と不可逆磁場特性が優れていることを見いだした。この結果、結晶構造内のキャリア分布を測定、最適化することによりTcのみならず不可逆磁場特性まで支配できるという新しいコンセプトを提案した。
(3)電荷供給層が最も薄い"0112"層状銅酸化物の合成に初めて成功した。この物質が出来たことにより、より高い不可逆磁場特性をもつ超伝導物質の実現への道を拓いた。
(4)電流電圧特性に飛びとヒステリシスを伴う積層型接合の作製に初めて成功した。背には、分担者らが開発してきたレーザーMBE法による酸化物エピタキシ-の原子レベル制御技術の進展が大きく寄与した。
(5)室温での励起子による紫外レーザー発振を初めて確認し、デバイス化へ向けたバンドギャップエンジニアリングや超格子化の要素技術を確立した。
(6)主に装置開発を行った。基板上に組成のことなる薄膜を1000ピクセル以上集積化するめどをつけた。さらに、超格子をRHEED振動を確認しながら、一つの基板上に複数個同時に形成するための、走査型RHEEDの要素技術を確立した。

Research Products

• [Publications] M.Karppinen: "Metal Valences and Hotel-Doping Routes in Tl-and Hg-based Superconducting Cuprates" Journal of Superconductivity. 11/1(in press). (1998)
• [Publications] H.Yamauchi: "Net Holes and Superconductivity in the Members with n≧3 of Homologous Series,Tl-and Hg-m2(n-1)n" Journal of Superconductivity. 11/1(in press). (1998)
• [Publications] K.Fujinami: "Establishment of a Strongly Over Doped State in the HgBa2Ca2Cu3O8+δ Superconductor" Physical Review B. 56/22. 14790-14796 (1997)
• [Publications] G.-QZheng: "Effect of Structural Disorder on the Superconductivity in Tl2Ba2CaCu3O10" Journal of the Physical Society of Japan. 66/7. 1880-1883 (1997)
• [Publications] H.Yamauchi: "Hole-Doping of the CuO2 Planes in High Tc Superconductors" Materials Science and Engineering B. (in press). (1997)
• [Publications] K.Isawa: "Thermoelectric Power of Delafossite-Derived Compounds,RCuO2+d(R=Y,La,Pr,Nd,Sm,and Eu)" Physical Review B. 57/13(in press). (1997)
• [Publications] K.Fujinami: "Hole Doping Mechanism and Structural Changes in Cu(Ba0.8Sr0.2)2(Ybl-xCax)Cu2O6+z" Advances in Superconductivity X. (in press). (1998)
• [Publications] M.Karppinen: "Synthesis and Characterization of Strongly Over-Doped HgBa2Ca2Cu3O8+d Samples" Advances in Superconductivity X. (in press). (1998)
• [Publications] H.Suematsu: ""Large-Area TEM"Observation of the Distribution of Y-211 Particles in YBCO Superconductors Melt-Grown under Varying Oxygen Pressure" Advances in Superconductivity X. (in press). (1998)
• [Publications] K.Fujinami: "Investigation of Different Hole Doping Routes in Cu(Ba,Sr)2(Ybl-xCax)Cu2O6+z" Physica C. (in press). (1998)
• [Publications] R.Tuchiya: "YBa2Cu3O7-d Trilayer Junction with nm Thick PrGaO3 Barrier" Appl.Phys.Lett.71. 1570 (1997)
• [Publications] N.Kanda: "Diagonosis of Precipitate Formation in Pulsed Laser Deposition of YBa2Cu3O7-d by Means of in-situ Laser Light Scattering and ex-situ Atomic Eorce Microscopy" Phys.Rev.B. 56. 8419 (1997)
• [Publications] K.Z.Tang: "Ultraviolet Spontaneous and Stimulated Emission from ZnO Microcrystalline Thin Films at Room Temperature" Solid State Comum. 103. 459-463 (1997)
• [Publications] Y.Segawa: "Growth of ZnO Thin Film by Laser MBE:Lasing of Exciton at Room Temperature" Phys.Stat.Sol.202. 669 (1997)
• [Publications] H.Koinuma: "Laser MBE of Ceramic Thin Films for Future Electronics" Appl.Surf.Sci.109/110. 514-519 (1997)
• [Publications] N.Kanda: "In-situ Optical Diagonosis of Pulsed Laser Deposition and Oxidation of YBa2Cu3O7-d Thin Films" Jpn.J.Appl.Phys.36. 2103-2108 (1997)
• [Publications] Momoji KUBO: "Layer-by-Layer Homoepitaxial Growth Process of MgO(001)as Investigated by Molecular Dynamics,Density Functional Theory,and Computer Graphics" J.Chem.Phys.107. 4416-4422 (1997)
• [Publications] H.KOINUMA: "Laser MBE of Ceramic Thin Films for Future Electronics" Appl.Surf.Sci. 109/110. 514-519 (1997)
• [Publications] Myung Bok LEE: "Growth and Characterization of Ferroelectric Pb(Zr,Ti)O3 Films on Interface-Controlled CeO2(111)/Si(111)Structures" Jpn.J.Appl.Phys. 36. 6500-6503 (1997)
• [Publications] Xiang Gang QUI: "Magnetization Measurements on Nd1-XBa2+XCu3O7 Thin Films" Physica C. 282-287. 1297-1298 (1997)