2015 Fiscal Year Annual Research Report
多様な三層型Bi系高温超伝導体を得るための改良型（温度勾配付与）TSFZ法の研究
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25400349
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
渡辺 孝夫 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (40431431)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 利充 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (80356485)
藤井 武則 東京大学, 学内共同利用施設等, 助教 (80361666)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 銅酸化物高温超伝導体 / 超伝導転移温度 / 多層型高温超伝導体 / 溶媒移動浮遊帯域法 / レーザー / 単結晶育成 / 不足ドープ / プロテクト・アニール法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
銅酸化物高温超伝導体の超伝導転移温度Tcは、単位胞に含まれるCuO2面の枚数を増加させるにつれ増加傾向を示すことが経験的に知られている。その機構を解明し、更なる高Tc物質開発の指針を得るためには、多層型高温超伝導体（CuO2面を3枚以上有する物質）の不足ドープ域に見出された「反強磁性金属相」の物理を理解することが重要である。詳細な物性研究には単結晶が必要である。ここでは、三層構造のBi系高温超伝導体（組成：Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ 、略称：Bi-2223、Tc≒110K）に着目し、その不足ドープ単結晶の育成法を研究した。
昨年度は、Bi-richな原料棒組成と還元雰囲気を用いて得られた単結晶に30min程度の短時間の真空熱処理を施すことによって、従来より不足ドープな単結晶を得たことを報告した。しかし、結晶表面の劣化、大きな残留抵抗率、そしてしばしば低温で半導体的振る舞いに転じる、などの問題を抱えていた。
これに関連して、最近電子ドープ型の高温超伝導体で、多結晶粉末で結晶を覆いながら熱処理を行うプロテクト・アニール法が提案されている。今年度は、この方法をBi-2223に適用し、上述の問題解決を試みた。その結果、Tcが約70 K程度の均一で高品質な不足ドープ単結晶を得ることに成功した。「反強磁性金属相」まで、もう一歩である。
また、単結晶そのものを高品質化できれば、より一層の不足ドープを実現できると期待される。そのために、レーザー光による急峻な温度勾配を用いた単結晶育成実験を本格的に開始した。しかしながら、今のところBi-2223相の育成には成功していない。成長温度が高すぎることが原因と考えている。一方で、装置立ち上げの確認のためBi-2212単結晶を育成したところ、きわめて良好な結果を得た。
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[Journal Article] Single-crystal growth of underdoped Bi-22232015
Author(s)
S. Adachi, T. Usui, K. Takahashi, K. Kosugi, T. Watanabe, T. Nishizaki, T. Adachi, S. Kimura, K. Sato, K. M. Suzuki, M. Fujita, K. Yamada, and T. Fujii
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Journal Title
Physics Procedia
Volume: 65
Pages: 53-56
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Fe 置換したオーバードープ Bi-2212 単結晶の面内・面間抵抗率測定 II2016
Author(s)
臼井友洋, Dobroka Mihaly, 寺本祐基, 足立伸太郎, 中西良樹, 吉澤正人, 木村尚次郎, 掛谷一弘, 近藤晃弘, 金道浩一, 渡辺孝夫
Organizer
日本物理学会第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] Recent progress on single crystal growth and the study using magnetotransport measurements for trilayer Bi-22232015
Author(s)
T. Watanabe, S. Adachi, T. Usui, K. Kudo, T. Nishizaki, N. Kobayashi, S.Kimura, M. Fujita, K. Yamada, and T. Fujii
Organizer
Superstripes 2015
Place of Presentation
Ischia, Italy
Year and Date
2015-06-13 – 2015-06-18
Int'l Joint Research / Invited
