レ-ザアブレ-ションによる酸化物高温超伝導薄膜の低温作製と評価

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03211213
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 清水 立生 金沢大学, 工学部, 教授 (30019715)
• 研究分担者: 南川 俊治 石川県工業試験場, 機械電子科, 技師 ; 森本 章治 金沢大学, 工学部, 助教授 (60143880) ; 久米田 稔 金沢大学, 工学部, 教授 (30019773)
• キーワード: 高温超伝導薄膜 / Ba_2YCu_3O_x / レ-ザアブレ-ション / エキシマレ-ザ / MgO(100)基板 / 薄膜成長表面へのレ-ザ照射 / 配向制御 / 結晶成長のダイナミクス

研究概要

レ-ザアブレ-ション法を用いた本研究の目的は、基礎的な堆積機構を明らかにすると共に、良好な超伝導薄膜を制御性よく低基板温度で作製することである。これまで、我々はレ-ザアブレ-ション法により成長している途上のBa_2YCu_3O_x超伝導薄膜表面に第2レ-ザを照射し、表面平滑性・超伝導特性が改善されることを明らかにしてきた。今年度は、第2レ-ザ照射条件の最適化の一つの手段として、アブレ-ション用レ-ザと照射レ-ザの遅延時間を変化させることによって、結晶配向性を制御できることがわかったので報告する。また、ここでは基板としては2種類のMgO(100)基板を用いた。
アブレ-ション用YAGレ-ザ光と薄膜成長表面照射用エキシマレ-ザ光の遅延時間により、MgO(100)基板上のBa_2YCu_3O_x薄膜の配向性が大きく変化することを見いだした。
このような薄膜成長表面への紫外線照射として期待される効果としては、光子吸収による過渡的な温度上昇、高い光子エネルギ-による酸素原子及び堆積前駆体の励起等が考えられる。アブレ-ションの前後、数十μsec以内の基板レ-ザ照射によってのみ、熱処理MgO基板上のc軸配向性が促進されるのは、レ-ザアブレ-ション法における結晶成長はアブレ-ションの前後、数十μsec以内で主に決定されていることを示すものである。このような結晶成長のダイナミクスの研究は、デバイス応用の際の結晶配向性制御にとっても非常に重要なものとなろう。
また、新しい薄膜評価法として非共鳴マイクロ波吸収(NRMA)を導入すべく、まずBa_2YCu_3O_xセラミクスおよび薄膜を用いNRMA測定も行った。その結果、臨界電流密度とNRMAの各パラメ-タとに密接な関係を見いだした。

研究成果

• [文献書誌] T.Minamikawa,Y.Yonezawa,K.Segawa,S.Otsubo,S.Mizukami,A.Morimoto,and T.Shimizu: "Effect of Pulsed Laser Irradiation on Growing Surface of Ba‐Y‐Cu‐O Superconducting Films" Physica C. 185ー189. 1969-1970 (1991)
• [文献書誌] A.Morimoto,M.Makida,and T.Shimizu: "Nonresonant Microwave Absorption and Microscopic Jc in Ba_2YCu_3O_x Superconductors Decomposed from Ba_2YCu_4O_x" Physica C. 185ー189. 2319-2320 (1991)
• [文献書誌] J.Li,M.Shibata,M.Yoshita,M.Kumeda,and T.Shimizu: "Fluorination and Superconductivity of T'Phase Nd_2CuO_<4‐Y>" Physica C. 185ー189. 613-614 (1991)
• [文献書誌] A.Morimoto,S.Mizukami,T.Shimizu,T.Minamikawa,Y.Yonezawa,K.Segawa,and S.Otsubo: "Crystal Growth Modified by Pulsed Laser Irradiation on Growing Surface in Ba‐Y‐Cu‐O Film Preparation by Laser Ablation" Proc.Materials Research Society Symposium.