2015 Fiscal Year Annual Research Report
超清浄環境を利用した原子層鉄系高温超伝導体の創製と評価
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26610107
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
内橋 隆 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA研究者 (90354331)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超伝導材料･素子 / 表面･界面 / 物性実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄系超伝導体は銅酸化物系超伝導体に次いで高い転移温度(Tc)を有する物質群であり、その研究は極めて重要である。従来はバルク試料を中心に研究が行われてきたが、ごく最近にMBE成長で作製されたFeS原子層超薄膜において非常に高いTc (～65K)を示唆する結果が報告され、大きく注目されている。しかし、このような清浄な超薄膜は大気暴露などによって容易に変質するため、技術的な困難から電気伝導測定による超伝導転移の直接的な検証には成功していない。本研究では、我々が独自に開発してきた超高真空環境における電気伝導測定技術を駆使して、MBE成長によって得られた超薄膜鉄系超伝導体の相転移を直接に観測することを目的とする。これまでに研究協力者のグループから、FeSe超薄膜試料の提供を受け、試料調製および観測方法について実験を行った。試料は清浄なSrTiO3基板の上に単ユニットセル膜厚FeSeをMBE成長させ、アモルファスセレンの保護層をつけたものである。試料を超高真空チャンバーに導入した後、約430℃で20時間アニールすることでアモルファスセレン層を取り除いた。試料表面を走査トンネル顕微鏡によって観測したところ、パッチ上の多数の小さなドメインが観測され、一様な超薄膜が形成されていないことがわかった。また、超高真空環境のその場で電気伝導測定を行ったところ、抵抗は絶縁体的な振る舞いを示した。これはFeSe層が連続的に繋がっておらず、基板の電気伝導のみを観測しているためだと考えられる。これらの問題を解決するため、本年度はSrTiO3基板の調製条件について検討したが、現在のところ原子スケールで清浄かつ良く配列した表面は得られていない。今後は本研究で得られた経験をもとにして、FeSe原子層の成長を最適化し、その超伝導特性の解明を行う予定である。
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