2001 年度実績報告書

層状窒化物高温超伝導体の合成と物性

研究課題

研究課題/領域番号	12450353
研究機関	広島大学
研究代表者	山中昭司広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90081314)
研究分担者	福岡宏広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00284175) 犬丸啓広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80270891)
キーワード	超伝導 / 層状窒化物 / 単結晶育成 / 高圧合成 / 異方性超伝導 / 窒化物薄膜
研究概要	1.層状窒化物β-MNcl(M=Zr, Hf)の層間にリチウムをインターカレーションすることにより、窒化物層に電子をドープできる。母結晶はバンドギャップ3-4eVの半導体であるが、インターカレーションにより、ZrNClではTc=14K、HfNClではTc=25.5Kの超伝導体となることを発見した。層間のリチウムには種々の極性溶媒がコインターカレーションされるため、層間を開いて、超伝導の異方性をさらに増大することができる。NMRおよぴミュオンのスピン緩和測定から、この超伝導体の特徴として、(i)二次元異方性が強いエキゾチック超伝導体、(ii)フェルミ面付近でのキャリヤー密度は~10^<21>/cm^3できわめて低い、(iii)^<15>N置換による同位体効果が殆ど観察されない、(iv)フォノンによる励起が低いことが明らかになっており、従来のBCS機構では理解できない特異な超伝導体であることを示した。 2.β-MNClは物性的に興味ある物質であるが、軟らかい層状物質であることから、単結晶の合成は困難と考えられていた。しかし、最近、物質創製グループは、塩化アンモニウムをフラックスとして、高圧合成することにより、~1mmの単結晶の合成に成功した.β-MNX(M=Zr, Hf ; X=Cl, Br, I)全ての組み合わせについて、単結晶を合成し、精密な単結晶X線構造解析を行った。物性研究者への単結晶の提供も可能となった。 3.層状窒化物における高温超伝導体の発見に関連し、窒化物人工格子薄膜の合成を試みた。窒素ラジカル源を装備した電子ビーム蒸着装置およびレーザーアブレーション蒸着装置を用いている.レーザーアブレーションにより、MgO基板上にTiN薄膜をlayer-by-layerでエピタキシャル成長させることに成功した。Si(100)基板上に、Siとのミスフィットが大きいCrNがエピタキシャル成長することを明らかにした。CrNとNbNの積層膜合成の可能性についても研究を行った。

研究成果
(10件)

すべてその他

すべて文献書誌 (10件)

[文献書誌] H.Tou: "Evidence for Quasi-Two-Dimensional Superconductivity in Electron-Doped Layered Hafnium Nitride Li_<0.48>(THF)yHfNCl"Phys. Rev. B. 63. 20508/1-20508/4 (2001)
[文献書誌] H.Tou: "Magnetic properties of the layered superconductor Li_<0.48>(THF)yHfNCl with Tc 〜26 K"J. Magn. Magn. Mater.. 226. 330-332 (2001)
[文献書誌] X.Chen: "High-pressure synthesis and crystal structures of β-ZrNCl (M=Zr and Hf)"J. Solid State Chem.. 159. 80-86 (2001)
[文献書誌] H.Tou: "Unconventional Superconductivity in Electron-doped Layered Hafnium Nitride Li_<0.48>(THF)yHfNCl"Phys. Rev. Lett.. 86. 5775-5778 (2001)
[文献書誌] 山中昭司: "層状窒化物超伝導体の発見"化学. 56. 29-30 (2001)
[文献書誌] K.Inumaru: "Preparation of superconducting Epitaxial Thin Films of Tansition Metal Nitrides on Silicon Wafers by Molecular Beam Epitaxy"J. Crystal Growth. (印刷中). (2002)
[文献書誌] X.Chen: "High-Pressure Synthesis and Crystal Structures of β-MNX (M=Zr, Hf ; X=Br, I)"J. Solid State Chem.. 163. 77-83 (2002)
[文献書誌] L.Zhu: "Preparation of TiN fine powders using ammonium chloride"Mater. Res. Bull. (印刷中). (2002)
[文献書誌] S.Yamanaka: "Superconductivity of Layer Structured TiNCl Intercalated with Pyridine"Molecular Crystals and Liquid Crystals. (印刷中). (2002)
[文献書誌] S.Yamanaka: "Superconductivity in electron-doped layer-structured nitride halides"Current Opinion in Solid Sate Science. (印刷中). (2002)

2001 年度 実績報告書

層状窒化物高温超伝導体の合成と物性

研究代表者

山中 昭司 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90081314)

研究成果

[文献書誌] H.Tou: "Evidence for Quasi-Two-Dimensional Superconductivity in Electron-Doped Layered Hafnium Nitride Li_<0.48>(THF)yHfNCl"Phys. Rev. B. 63. 20508/1-20508/4 (2001)

[文献書誌] H.Tou: "Magnetic properties of the layered superconductor Li_<0.48>(THF)yHfNCl with Tc 〜26 K"J. Magn. Magn. Mater.. 226. 330-332 (2001)

[文献書誌] X.Chen: "High-pressure synthesis and crystal structures of β-ZrNCl (M=Zr and Hf)"J. Solid State Chem.. 159. 80-86 (2001)

[文献書誌] H.Tou: "Unconventional Superconductivity in Electron-doped Layered Hafnium Nitride Li_<0.48>(THF)yHfNCl"Phys. Rev. Lett.. 86. 5775-5778 (2001)

[文献書誌] 山中昭司: "層状窒化物超伝導体の発見"化学. 56. 29-30 (2001)

[文献書誌] K.Inumaru: "Preparation of superconducting Epitaxial Thin Films of Tansition Metal Nitrides on Silicon Wafers by Molecular Beam Epitaxy"J. Crystal Growth. (印刷中). (2002)

[文献書誌] X.Chen: "High-Pressure Synthesis and Crystal Structures of β-MNX (M=Zr, Hf ; X=Br, I)"J. Solid State Chem.. 163. 77-83 (2002)

[文献書誌] L.Zhu: "Preparation of TiN fine powders using ammonium chloride"Mater. Res. Bull. (印刷中). (2002)

[文献書誌] S.Yamanaka: "Superconductivity of Layer Structured TiNCl Intercalated with Pyridine"Molecular Crystals and Liquid Crystals. (印刷中). (2002)

[文献書誌] S.Yamanaka: "Superconductivity in electron-doped layer-structured nitride halides"Current Opinion in Solid Sate Science. (印刷中). (2002)

2001 年度実績報告書

山中昭司広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90081314)