2014 Fiscal Year Annual Research Report
セルフオーガニゼーションを利用した高性能マルチスケールエネルギー材料の創製
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25289358
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
一野 祐亮 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 准教授 (90377812)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 熱電変換 / 酸化物 / 薄膜 / エネルギー材料 / マルチスケール材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超伝導体や熱電変換材料などのエネルギー材料はナノスケールの構造制御によってマクロスケールなエネルギー性能が向上するマルチスケールエネルギー材料である。超伝導では、ナノスケールの欠陥を意図的に導入することで臨界電流密度を飛躍的に向上させることができる。また、熱電変換材料では、結晶欠陥による熱伝導率の低下が熱電変換効率の向上に寄与することが期待できる。本課題ではセルフオーガニゼーション（自己組織化）の制御技術を確立することでエネルギー材料の性能を飛躍的に向上させる、高性能マルチスケールエネルギー酸化物材料開発技術の創製を目的としている。
2014年度は、①BaMO3 (BMO)添加量やRE-Ba-Cu-O薄膜の成長温度によるBMOの自己組織化制御、②ナノ電極リソグラフによる表面加工技術の確立を目的とした。
①パルスレーザー蒸着(PLD)法を用いて、BaHfO3 (BHO)添加量が0～8 vol.%のSm-Ba-Cu-O超伝導エピタキシャル薄膜を成長温度750～920ºCで作製し、BHO添加量や成長温度に対するBHOナノロッドの自己組織化について検討を行った。その結果、ナノロッドの数密度はBHO添加量に対して単調に増加するが、平均直径はほぼ一定であることがわかった。また、成長温度が高くになるに連れて、数密度は減少し平均直径は大きくなることがわかった。
②スパッタ法で作製したNb超伝導薄膜表面にナノ電極リソグラフによってサブミクロンスケールで局所酸化パターンを描画する検討を行った。Nb薄膜はスパッタ法によって石英、サファイアそしてシリコン基板上に蒸着した。その結果、太さ100ナノのライン状酸化ニオブによって半径300 nm程度の円を300 nm周期で四角格子状に並べて描画することが可能なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画に基づいて、BMOナノロッドの自己組織化について実験的に明らかにできた。また、ナノ電極リソグラフによる表面加工についても計画通りに遂行されたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2014年度の成果によって、BHO添加量や成長温度がSm-Ba-Cu-O薄膜中におけるBHOナノロッドの自己組織化に与える影響が明らかとなったため、今後は結晶成長シミュレーションなどを用いて微視的な自己組織化メカニズムを明らかにする。また、それと共に積極的にBHOナノロッドの自己組織化を制御し、磁場中における超伝導特性を評価する。
ナノ電極リソグラフ技術を用いてNb薄膜に様々な酸化物パターンを描画し、パターン配置が超伝導特性に与える影響について明らかにする。
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