| 研究課題/領域番号 |
21H01624
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
村岡 祐治 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (10323635)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | Q-カーボン / ホウ素ドープ / ダイヤモンドライクカーボン / YAGレーザー / 放射光光電子分光 / 金属化 / 計算科学 / 電子状態 / Qカーボン / 超伝導 / 調節パルスレーザーアニール法 / アモルファス炭素膜 / パルスレーザーアニール / ホウ素 / 高温超伝導 / Ｘ線磁気円二色性 / 急冷速度 / 高濃度不純物ドープ / 膜厚 / ラマン散乱測定 / sp3 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ホウ素ドープ量の制御されたQカーボンを作製し、高温超伝導を実現する。試料作製に、申請者が見出した非平衡プロセス内で熱制御ができる調節パルスレーザーアニール(調節PLA)法を用いる。これにより、高濃度領域までのホウ素ドープ達成と超伝導転移温度 Tc = 100 K超の高温超伝導発現を実現する。電子状態の立場からホウ素ドープQカーボンにおける高温超伝導発現の検証およびn型アモルファスQカーボン超伝導体の開発も行う。
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| 研究成果の概要 |
ホウ素ドープQカーボン超伝導の作製のために、まず、原料であるダイヤモンドライクカーボン膜の膜厚を決めた。膜表面に形成されるsp2-rich層の厚さが膜厚とともに増加することを考慮して、200 nm程度の膜厚が適切であるとした。YAGレーザーシステムを用いた試料作製により、波長355 nmのレーザーでも、調節パルスレザーアニール(PLA)法によりQカーボンが得られることを示した。ホウ素ドープQカーボンの作製を行い、金属化を示唆する結果を放射光光電子分光より得た。計算科学による非結晶炭素の特性の研究も行い、非晶質炭素膜の成長プロセスやホウ素ドープがp型アクセプターとして機能することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、Q-カーボンを作製するためには原料膜の膜厚はホウ素ドープQカーボン超伝導作製の重要な基礎情報として機能する。また、波長355 nmのYAGレーザーシステムでもQカーボンを作製したことで、レーザーの波長には選択の余地があることを示した。金属化を示唆するホウ素ドープQカーボンの形成は、ホウ素ドープQカーボン超伝導体の実現は可能であることを示している。本研究はまた、YAGレーザーシステムによる調節PLA法が非平衡プロセスの制御およびホウ素ドープQカーボン超伝導体の作製に有効であることも示している。計算科学の立場から高濃度ホウ素ドープが金属化への設計指針であることを明示した。
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