高温超伝導体の物性とそのバルク及び薄膜形成に関する研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02045043
• 研究機関: 大同工業大学
• 研究代表者: 奥田 孝美 大同工業大学, 工学部, 教授 (30022990)
• 研究分担者: RAVEN M.S. ノッチンカ゛ム大学, 工学部, 講師 ; BOWLEY R.M. ノッチンカ゛ム大学, 理学部, 上級講師 ; MAXWELL K. ノッチンカ゛ム大学, 理学部, 講師 ; KING P.J. ノッチンカ゛ム大学, 理学部, 上級講師 ; 柴田 長吉郎 大同工業大学, 工学部, 教授 (90206136) ; 関谷 昌久 大同工業大学, 工学部, 助教授 (20075906) ; 日置 義明 大同工業大学, 工学部, 助教授 (50156551) ; 岩間 三郎 大同工業大学, 工学部, 教授 (00075904)
• キーワード: 高温超伝導 / スパッタリング / 薄膜 / ウイスカ- / 散逸過程

研究概要

薄膜試料
(1)一般化されたKosterlitzーThouless理論を得る目的で,FockerーPlanck法を適用した結果,スパッタ法及びレ-ザ-アブレ-ション法で作製した単結晶YBCO膜の散逸過程に関するデ-タを矛盾なく説明することができた。(2)さらに,この理論の妥当性を検証するために,110SrtiO_3基板上へのYBCO薄膜のエピタキシャル成長を行った。(3)RFマグネトロン・スパッタ法を用いてMgO(100),SrTiO_3(110)上へのエピタキシャル膜を作製した。asーdepositionで良好な超伝導特性を示した。臨界電流は10Kにおいて,前者が6.0×10^6Acm^<ー2>,後者が1.3×10^6Acm^<ー2>であった。(4)薄膜超伝導体の低周波アドミタンス特性を測定し,その理論的考察を行った。このモデルからは超伝導に関する侵入深さ及びキャリア濃度が導出できることがわかった。(5)RFマグネトロン・スパッタ法を用いて,Si単結晶基板上への薄膜作製を行った。
バルク試料
(1)YBCO(123),(211)複合体の電気特性を測定し,KosterlitzーThouless的な相変態を観察した。同様な相変態は磁界と混合比の広範囲な変化のもとで観測された。(2)BiSCCO系の溶融急冷体を熱処理する方法で,同系のウイスカ-の成長を試みた。ウイスカ-の成長にはある種(Co,etc)の不純物が重要な役割を演ずることが明らかになった。
粉体試料
Bi系の硝酸溶液を超音波によって霧化し,電気炉中を通して熱分解した。溶液濃度,分解温度等に依存して種々な中間生成物が作られた。この粉体を用いて作製したバルクは主として80K級の超伝導相から成っていた。

研究成果

• [文献書誌] P J King,J E Pohl,A Kirk,J S Lees and W B Roys: "The 'hinge' behaviour of the current voltage characteristics of polycrystalline high temperature superconductors." Physica C. 181. 88-98 (1991)
• [文献書誌] P J King,A J Kent,J E Pohl,S Chapman,R Bowman and C Pegrum: "Characterization of High T_c superconducting films by laser imaging" Presented at ISEC 91 and to be published in Superconducting Science and Technology.
• [文献書誌] J E Pohl,A Kirk,P J King,J S Lees and W B Roys: "The electrical prioperties of sputtered YBCO thin films deposited onto (110)SrTiO_3 substrates." Presented at ISEC 91 and to be published in Superconducting Science and Technology.
• [文献書誌] R M Bowley,A Kirk and P J King: "Phase slippage in thin superfluid films." Submitted to Journal of Low Temperature Physics.
• [文献書誌] P J King,A Kirk,J S Lees,K Benedict,W B Roys,Y Hioki and S Iwama: "Phase transition like electrical behaviour in YBa_2Cu_3O_7:Y_2BaCuO_5 composites" Accepted for publication in Phase Transitions,November 1991.
• [文献書誌] M S Raven,E E Inameti,B G Murray and Y M Wan: "Preliminary measurements of the low frequency impedance of superconducting epitaxial Y-Ba-Cu-O films." Supercond.Sci.and Technol.4. 225-228 (1991)
• [文献書誌] M S Raven,E E Inameti,B G Murray and Y M Wan: "Quasistatic impedance and penetration depth of YBCO thin films." Physica C. 178. 275-280 (1991)
• [文献書誌] M S Raven,E E Inameti,B G Murray and Y M Wan: "Reactance anisotropy in superconducting YBa_2Cu_3O_<7-x> films." Electronics Letters. 27. 1309 (1991)