高品位鉄系超伝導薄膜を用いた超伝導接合技術の確立

• 研究課題/領域番号: 24246007
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 生田 博志 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30231129)
• 研究分担者: 田仲 由喜夫 名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (40212039) ; 田渕 雅夫 名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 特任教授 (90222124)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 46,150千円 (直接経費: 35,500千円、間接経費: 10,650千円); 2014年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円); 2013年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2012年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
• キーワード: 超伝導材料 / 分子線エピタキシー法 / 鉄系超伝導体 / 低温物性 / エピタキシャル成長

研究成果の概要

近年発見された鉄系超伝導体は、新規高温超伝導材料として注目されている。本研究ではこれらの系の高品位薄膜の成長と、それを用いた様々な接合作製に取り組んだ。その結果、超伝導転移温度(Tc)が最も高いNdFeAs(O,F)では膜質が大幅に向上するとともに、Tcは少し低いものの結晶性が非常に高いBaFe2(As,P)2では幅広い組成の薄膜を実現した。また、CaFe2(As,P)2系の薄膜成長にも初めて成功した。一方、これらの薄膜の粒界接合の作製に成功し、その粒界特性を明らかにした。さらに、積層型接合に向けて平坦なCaF2バリア層を形成する手法を開発するとともに、ヘテロ接合などの作製も行った。

研究成果

• [雑誌論文] Unusually high critical current of clean P-doped BaFe2As2 single crystalline thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Kurth, C. Tarantini, V. Grinenko, J. Haenisch, J. Jaroszynski, E. Reich, Y. Mori, A. Sakagami, T. Kawaguchi, J. Engelmann, L. Schultz, B. Holzapfel, H. Ikuta, R. Huehne and K. Iida
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 106 号: 7
  • DOI: 10.1063/1.4908257
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct growth of superconducting NdFeAs(O,F) thin films by MBE (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Chihara, N. Sumiya, K. Arai, A. Ichinose, I. Tsukada, T. Hatano, K. Iida and H. Ikuta
  • 雑誌名: Physica C 巻: in press ページ: 69-72
  • DOI: 10.1016/j.physc.2015.03.022
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Highly textured oxypnictide superconducting thin films on metal substrates (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Iida, F. Kurth, M. Chihara, N. Sumiya, V. Grinenko, A. Ichinose, I. Tsukada, J. Haenisch, V. Matias, T. Hatano, B. Holzapfel and H. Ikuta
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 105 号: 17
  • DOI: 10.1063/1.4900931
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of BaFe_2(As, P)_2 thin films by molecular beam epitaxy and strain effect on superconducting properties (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawaguchi, A. Sakagami, Y. Mori, M. Tabuchi, T. Ujihara, Y. Takeda, H. Ikuta
  • 雑誌名: Superconductor Science and Technology 巻: 27 号: 6 ページ: 65005-65005
  • DOI: 10.1088/0953-2048/27/6/065005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bicrystalline Grain Boundary Junctions of Co-doped and P-doped Ba-122 Thin Films (2014)
  • 著者名/発表者名: S Schmidt, S Doring, F Schmidl, F Kurth, K Iida, B Holzapfel, T Kawaguchi, Y Mori, H Ikuta and P Seidel
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 507 号: 1 ページ: 012046-012046
  • DOI: 10.1088/1742-6596/507/1/012046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of a smooth CaF2 layer on NdFeAsO thin film (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Sumiya, T. Kawaguchi, M. Chihara, M. Tabuchi, T. Ujihara, A. Ichinose, I. Tsukada, and H. Ikuta
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 507 号: 1 ページ: 012047-012047
  • DOI: 10.1088/1742-6596/507/1/012047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical current density and grain boundary property of BaFe_2(As, P)_2 thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sakagami, T. Kawaguchi, M. Tabuchi, T. Ujihara, Y. Takeda. H. Ikuta
  • 雑誌名: Physica C : Superconductivity 巻: 494 ページ: 181-184
  • DOI: 10.1016/j.physc.2013.04.047
  • 査読あり
• [学会発表] Strain effect on the phase diagram of Ba-122 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Iida, V. Grinenko, F. Kurth, D. Efremov, S. Drechsler, M. Langer, J. Engelmann, A. Ichinose, I. Tsukada, E. Ahrens, S. Aswartham, S. Wurmehl, I. Moench, M. Erbe, J. Haenisch, B. Holzapfel, H. Ikuta, and R. Huehne
  • 学会等名: 79th DPG Annual Meeting and DPG Spring Meeting
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2015-03-15 – 2015-03-20
• [学会発表] Unusually high critical current of P-doped BaFe2Fe2 single crystalline thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Kurth, C. Tarantini, V. Grinenko, J. Haenisch, J. Jaroszynski, E. Reich, Y. Mori, A. Sakagami, T. Kawaguchi, J. Engelmann, L. Schultz, B. Holzapfel, H. Ikuta, R. Huehne, and K. Iida
  • 学会等名: 79th DPG Annual Meeting and DPG Spring Meeting
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2015-03-15 – 2015-03-20
• [学会発表] Thin film growth of BaFe2(As,P)2 and NdFeAs(O,F) on single-crystal and IBAD-MgO buffered substrates (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Ikuta
  • 学会等名: International Workshop on Coated Conductor for Applications 2014
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] Thin film Growth of CaFe2As2-based superconductors by MBE (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano, R. Fujimoto, I. Nakamura, Y. Mori and H. Ikuta
  • 学会等名: 27th International Symposium on Superconductivity (ISS2014)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Microstructure Observation of CaFe2As2 Family Thin Films by Transmission Electron Microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawaguchi, S. Harada, R. Fujimoto, Y. Mori, I. Nakamura, T. Hatano, T. Ujihara, H. Ikuta
  • 学会等名: 27th International Symposium on Superconductivity (ISS2014)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] MBE growth of superconducting NdFeAs(O,F) thin film without a fluoride top layer (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Chihara, N. Sumiya, K. Arai, T. Hatano, H. Ikuta
  • 学会等名: 27th International Symposium on Superconductivity (ISS2014)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] MBE法によるNdFeAs(O,F)超伝導薄膜の直接成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 千原真志、角谷直紀、荒井健太、畑野敬史、生田博志
  • 学会等名: 第5回超電導材料若手研究交流会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-11-24
• [学会発表] MBE法によるNdFeAs(O,F)超伝導薄膜の直接成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 千原真志、角谷直紀、荒井健太、畑野敬史、生田博志
  • 学会等名: 応用物理学会SC東海地区学術講演会2014
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-11-08
• [学会発表] CaFe2As2系薄膜の分子線エピタキシー成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤本亮祐、中村伊吹、川口昂彦、原田俊太、宇治原徹、生田博志
  • 学会等名: 応用物理学会SC東海地区学術講演会2014
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-11-08
• [学会発表] 鉄系超伝導体NdFeAs(O,F)薄膜の臨界電流密度 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒井健太、角谷直紀、千原真志、F. Kurth、S. Schmidt、C. Tarantini、川口昂彦、畑野敬史、J. Jaroszynski、K. Iida、生田博志
  • 学会等名: 応用物理学会SC東海地区学術講演会2014
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-11-08
• [学会発表] CaFe2As2系超伝導薄膜の透過電子顕微鏡観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川口昂彦、原田俊太、藤本亮祐、森康博、中村伊吹、畑野敬史、宇治原徹、生田博志
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 成長阻害要因の解明とその改善によるNdFeAs(O,F)超伝導薄膜の作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角谷直紀、千原真志、荒井健太、畑野敬史、生田博志
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] MBE成長したNdFeAs(O,F)/MgO薄膜の臨界電流密度 (2014)
  • 著者名/発表者名: 千原真志、角谷直紀、荒井健太、F. Kurth、S. Schmidt、C. Tarantini、川口昂彦、畑野敬史、J. Jaroszynski、K. Iida、生田博志
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] CaFe2As2系薄膜の分子線エピタキシー成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤本亮祐、中村伊吹、森康博、畑野敬史、川口昂彦、原田俊太、宇治原徹、生田博志
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] High-Field Transport Properties Of P-Doped Ba-122 Thin Films (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Kurth, E. Reich, J. Engelmann, J. Haenisch, L. Schultz, B. Holzapfel, K. Iida, C. Tarantini, J. Jaroszynski, A. Sakagami, Y. Mori, T. Kawaguchi, H. Ikuta
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference 2014
  • 発表場所: Charlotte, USA
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
• [学会発表] High-field transport properties of P-doped BaFe2As2 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Iida, F. Kurth, C. Tarantini, T. Kawaguchi, J. Haenisch, V. Grinenko, E. Reich, A. Sakagami, J. Jaroszynski, Y. Mori, F. Kametani, L. Schultz, H. Ikuta, B. Holzapfel
  • 学会等名: International Conference "Superconductivity for Energy 2014"
  • 発表場所: Paestum, Italy
  • 年月日: 2014-05-15 – 2014-05-19
  • 招待講演
• [学会発表] High-field transport properties of isovalently P-doped BaFe2As2 epitaxial thin films (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Kurth, C. Tarantini , Y. Mori , E. Reich, T. Kawaguchi, J. Jaroszynski, J. Haenisch, A. Sakagami, F. Kametani, L. Schultz, B. Holzapfel, H. Ikuta, K. Iida
  • 学会等名: 4th International Conference on Superconductivity and Magnetism
  • 発表場所: Antalya, Turkey
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-02
  • 招待講演
• [学会発表] High-field transport properties of isovalently P-doped BaFe2As2 epitaxial thin films (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Kurth, C. Tarantini, T. Kawaguchi, E. Reich, A. Sakagami, J. Jaroszynski, J. Haenisch, Y. Mori, F. Kametani, L. Schultz, B. Holzapfel, H. Ikuta, K. Iida
  • 学会等名: Material Research Society Spring Meeting 2014
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-04-21 – 2014-04-25
• [学会発表] Thin film growth of NdFeAs(O,F) and BaFe2(As,P)2
  • 著者名/発表者名: H. Ikuta
  • 学会等名: 14th International Workshop on Vortex Matter in Superconductors
  • 発表場所: Nanjing, China
  • 招待講演
• [学会発表] Growth of a smooth CaF2 layer on NdFeAsO thin film
  • 著者名/発表者名: N. Sumiya, M. Chihara, T. Kawaguchi, M. Tabuchi, T. Ujihara, A. Ichinose, I. Tsukada, and H. Ikuta
  • 学会等名: 11th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS2013)
  • 発表場所: Genova, Italy
• [学会発表] Growth of BaFe2(As,P)2 Thin Films by Molecular Beam Epitaxy
  • 著者名/発表者名: H. Ikuta, Y. Mori, A. Sakagami, T. Kawaguchi, M. Tabuchi, and T. Ujihara
  • 学会等名: 11th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS2013)
  • 発表場所: Genova, Italy
• [学会発表] Fe過剰BaFe2(As,P)2薄膜の臨界電流密度増大の起源
  • 著者名/発表者名: 森康博, 藤本亮祐, 坂上彰啓, 原田俊太, 宇治原徹, 田渕雅夫, 生田博志
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
• [学会発表] IBAD-MgO/金属テープ上へのBaFe2(As,P)2薄膜のMBE成長と評価
  • 著者名/発表者名: 森康博, F. Kurth, 藤本亮祐, 川口昂彦, J. Hänisch, B. Holzapfel, K. Iida, C. Tarantini, 田渕雅夫, 宇治原徹, 生田博志
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
• [学会発表] 鉄系超伝導体NdFeAsO薄膜上への平坦なCaF2層成長
  • 著者名/発表者名: 角谷直紀， 千原真志，川口昂彦，田渕雅夫,宇治原徹，一瀬中，塚田一郎，生田博志
  • 学会等名: 応用物理学会SC東海地区学術講演会2013
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] Growth of a smooth insulator layer on NdFeAsO and junction fabrication
  • 著者名/発表者名: N. Sumiya, T. Kawaguchi, M. Chihara, M. Tabuchi, T. Ujihara, A. Ichinose, I. Tsukada, and H. Ikuta
  • 学会等名: 26th International Symposium on Superconductivity (ISS2013)
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] Strain effect on the superconducting properties of BaFe2(As,P)2 thin films
  • 著者名/発表者名: Y. Mori, R. Fujimoto, A. Sakagami, T. Kawaguchi, M. Tabuchi, T. Ujihara, H. Ikuta
  • 学会等名: 26th International Symposium on Superconductivity (ISS2013)
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] Thin Film Growth of Iron Based Superconductors and Their Characterization
  • 著者名/発表者名: H. Ikuta
  • 学会等名: 8th Solid State Surfaces and Interfaces 2013 (SSSI VIII)
  • 発表場所: Smolenice, Slovak
  • 招待講演
• [学会発表] Growth of high quality superconductors and prospects for applications - melt-grown copper-based superconductors and thin films of iron-based superconductors
  • 著者名/発表者名: H. Ikuta
  • 学会等名: NSFC-CAS-JSPS International Workshop on Frontier of Science and Technology 2013
  • 発表場所: Guangzhou, China
  • 招待講演
• [学会発表] CaFe2(As,P)2超伝導薄膜の分子線エピタキシー成長
  • 著者名/発表者名: 藤本亮祐，森康博，生田博志
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンバス
• [学会発表] MBE Growth of Iron-based Superconductor Thin Films and Junction Fabrication
  • 著者名/発表者名: H. Ikuta, T. Kawaguchi, H. Uemura, T. Ohno, A. Sakagami, M. Tabuchi, T. Ujihara, Y. Takeda
  • 学会等名: 11th International Symposium on High Temperature Superconductors in High Frequency Fields (HTSHFF2012)
  • 発表場所: 松島
  • 招待講演
• [学会発表] BaFe2(As,P)2超伝導薄膜のMBE成長と粒界特性の評価
  • 著者名/発表者名: 森 康博，坂上彰啓，川口昂彦，田渕雅夫，宇治原徹，竹田美和，生田博志
  • 学会等名: 2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] NdFeAs(O,F)薄膜を用いた超伝導接合の作製
  • 著者名/発表者名: 川口昂彦，角谷直紀，田渕雅夫，宇治原徹，竹田美和，生田博志
  • 学会等名: 2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] 鉄系超伝導体薄膜の粒界接合特性
  • 著者名/発表者名: 川口昂彦，坂上彰啓，森康博，角谷直紀，田渕雅夫，宇治原徹，竹田美和，生田博志
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] Recent Progress in Thin-Film Growth of Fe-Based Superconductors in Japan
  • 著者名/発表者名: H. Ikuta
  • 学会等名: 25th International Symposium on Superconductivity (ISS2012)
  • 発表場所: Tokyo
  • 招待講演
• [学会発表] Jc and Grain Boundary Properties of BaFe2(As,P)2 Thin Films
  • 著者名/発表者名: A. Sakagami, T. Kawaguchi, Y. Mori, M. Tabuchi, T. Ujihara, and H. Ikuta
  • 学会等名: 25th International Symposium on Superconductivity (ISS2012)
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] A Scaling Approach to Determine the Anisotropy of Oxypnictides
  • 著者名/発表者名: S. Haindl, M. Kidszun, A. Kauffmann, N. Kozlova, T. Thersleff, T. Kawaguchi, H. Ikuta, E. Kampert, J. Wosnitza
  • 学会等名: 25th International Symposium on Superconductivity (ISS2012)
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] BaFe2(As,P)2の超伝導特性の歪効果
  • 著者名/発表者名: 川口昂彦，坂上彰啓，森康博，田渕雅夫，宇治原徹，生田博志
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] NdFeAs(O,F)薄膜上のCaF2層の成長及び接合作製
  • 著者名/発表者名: 角谷直紀，川口昂彦，田渕雅夫，宇治原徹，生田博志
  • 学会等名: 2013年春季第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] BaFe2(As,P)2薄膜のMBE成長と接合作製
  • 著者名/発表者名: 森康博，坂上彰啓，川口昂彦，田渕雅夫，宇治原徹，生田博志
  • 学会等名: 2013年春季第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学