超伝導体の混合状態研究のための走査型ホール素子顕微鏡の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08554009
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 応募区分: 試験
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 為ヶ井 強 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30183073)
• 研究分担者: 芝内 孝禎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00251356)
• キーワード: 混合状態 / 走査型ホール素子顕微鏡 / 磁束

研究概要

高温超伝導体中の磁束の運動は、試料中のミクロな乱れに対し非常に敏感である。このような超伝導体中で起こる磁束とミクロなピン止め中心との相互作用を理解するには、ミクロなプローブを用いた磁束1本1本の分布の測定が不可欠である。我々が開発を目指す走査型ホール素子顕微鏡は、走査型プローブ顕微鏡における探針の代わりに、微小なホール素子を試料表面近くで走査することにより、試料表面の局所磁場を測定し、試料内部の磁気的な情報を引き出だす装置である。
開発を目指す走査型ホール素子顕微鏡では、以下の2つの大きな技術課題をクリアする必要がある。
(1)ホール素子の微小化および、十分な感度と再現性。
(2)低温磁場下の試料を移動させる長距離走査機構の開発。
これらの目標を達成するため、本年度は以下のような開発を行った。
(1)ホール素子
本研究で目指す高精度な局所磁場測定を行うには微小ホール素子のさらなる低ノイズ化が必要である。このために、GaA/AlGaAs2次元電子ガスを用いた。第1段階として現有の光露光システムを用いて、10xx10μm^2程度の有効面積を持つ高感度微小ホール素子を作製した。このホール素子が低温において0.01G以上の磁場感度を示すことを確認した。また、温度履歴を与えない限り、0.01G程度の再現性があることも確認した。
(2)長距離走査機構
高温超伝導体単結晶試料全体の局所磁場測定を行うために、ホール素子の走査を室温にある高精度機械式走査機構により行う装置を開発した。まだ最終テストを行っていないが、ハードウェアは9割がた完成した。来年度テストを行い、さらにホール素子と組み合わせることによりmm領域における局所磁場の高精度測定を目指す。

研究成果

• [文献書誌] T.Tamegai,et al.: "Dimensional crossover of quantum collective creep in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y>" Czech.J.Phys.46. 1733-1734 (1996)
• [文献書誌] T.Tamegai,et al.: "Magnetization anomaly and mixed state phase diagram of κ-(BEDT-TTF)_2Cu(NCS)_2" J.Low Temp.Phys.105. 1733-1736 (1996)
• [文献書誌] S.Ooi,et al.: "Anomalous temperature dependence of the peak effect in iodine-intercalated Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y> single crystals" Physica C. 259. 280-286 (1996)
• [文献書誌] T.Shibauchi,et al.: "Temperature dependence of anisotropic penetration depth in under-and overdoped Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y>" Physica C. 264. 227-232 (1996)
• [文献書誌] D.T.Fuchs,et al.: "Simultaneous resistivity onset and first-order vortex-lattice phase transition in Bi_2Sr_2CaCu_2O_8" Phys.Rev.B. 54. R796-R799 (1996)
• [文献書誌] T.Shibauchi,et al.: "Microwave response of Josephson plasma in κ-(BEDT-TTF)_2Cu(NCS)_2" J.Low Temp.Phys.105. 1715-1718 (1996)