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2009 年度 実績報告書

低成長温度(Cu,C)系超伝導薄膜材料の多層構造化による高性能化・新機能発現

研究課題

研究課題/領域番号 20560305
研究機関鹿児島大学

研究代表者

寺田 教男  鹿児島大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20322323)

研究分担者 奥田 哲治  鹿児島大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (20347082)
小原 幸三  鹿児島大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (10094129)
キーワード超伝導材料・素子 / 量子エレクトロニクス / 強相関エレクトロニクス / 酸化物人工格子 / 表面・界面物性
研究概要

電荷供給層内にCuイオンを含むCu系,(Cu,C)系超伝導体は、電荷供給層の酸化度、単位胞内ホール分布及びバンド間エネルギー差などの電子構造の変調範囲が広く、人工格子法に代表される薄膜合成手法が適用できれば、臨界温度、異方性等の広範な変調が期待される。(Cu,C)系高温超伝導体の共通部分構造であり、従来、高圧合成法により形成されてきた(Cu,C)Ba_2CuO_<2±δ>[(Cu,C)-1201]相に関して、昨年度までにエピタキシャル成長及びCO_2ガスの成長時導入による構造安定化により低成長温度・超伝導発現を同時に実現した。この系は、CaCuO_2無限層構造挿入による多層構造化によって超伝導特性が向上、Cuイオンを含む電荷供給層の広い電子構造の変調幅を利用した多層構造における非等価なCuO_2面間のキャリア配分の制御による物性の多様な制御が期待できることから、引き続いて、多層構造化のための一環として(Cu,C)-1201薄膜の超平坦化、(Cu,C)-1201、CaCuO_2層をパルスレーザ堆積法により交互堆積した積層構造膜の作製を試みた。その結果、(Cu,C)-1201薄膜は面内格子定数のミスフィット率が1.36%と大きいSrTiO_3(001)基板に直接成長した場合、表面粗さが約1.28nmと1201層のc軸長の1.5倍程度であるが、同形構造をもつSrCuO_2相をバッファ層(ミスフィット率:SrTiO_3-SrCuO_2間;0.98%、(Cu,C)-1201-SrCuO_2間;0.38%)を挿入することにより、表面粗さは約0.23nmと1201相のc軸長の1/4程度まで抑制された。このとき、成長雰囲気の酸化性を最適化することで、表面粗さが0,42nmと1201相のc軸長の1/2程度の表面平坦性を持ち、かつ高い超伝導特性を合わせ持つ平坦化超伝導薄膜を実現した。また、この結果を踏まえ(Cu,C)-1201/CaCuO_2/(Cu,C)-1201/SrCuO_2/SrTiO_3人工積層構造の成長を試みたところ、ヘテロエピタキシャル成長に成功し、積層構造においても表面粗さが0.44nmと1201相のc軸長の1/2程度の表面平坦性の実現、超伝導特性の大幅な改善等の顕著な成果を達成した。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] In-situ characterization of transport properties of(Cu, C)-1201 films2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 0520108-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase diagram of a lattice of pancake vort ex molecule2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男
    • 雑誌名

      Physica C 469-15

      ページ: 1129-1131

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of superconducting(Cu, C)-Ba-O films on SrCuO_2 buffer by pulsed laser deposition2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男, 奥田哲治, 小原幸三
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 052286-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Properties of the Heusler Alloys(Fe_<1-x>Co_x)_2MnSi2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 42099-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Percolated-Induced Ferrimagnetism2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男, 小原幸三
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 145

      ページ: 0128080-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文]2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男(共著)
    • 雑誌名

      太陽電池 革新的技術全集 2009版(技術情報協会)

      ページ: 691(303-316)

  • [学会発表] 超伝導(Cu, C)系積層構造の作製2010

    • 著者名/発表者名
      寺田教男
    • 学会等名
      第57回 応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県)
    • 年月日
      2010-03-18
  • [学会発表] 多成分超伝導の渦糸分子2010

    • 著者名/発表者名
      寺田教男
    • 学会等名
      第57回 応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県)
    • 年月日
      2010-03-18
  • [学会発表] 電子分光法によるバッファ層およびバッファ/CIGS層界面の電子構造評価2010

    • 著者名/発表者名
      寺田教男
    • 学会等名
      第57回 応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県)
    • 年月日
      2010-03-17
  • [学会発表] 正・逆光電子分光を用いた太陽電池構造の界面・粒界の評価2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男
    • 学会等名
      第1回薄膜太陽電池セミナー(第36回アモルファルセミナー)
    • 発表場所
      じゅうろくプラザ(岐阜市)
    • 年月日
      2009-10-28
  • [学会発表] CBD-ZnS(O, OH)膜の電子構造・化学的結合状態の評価2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男, 奥田哲治
    • 学会等名
      第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2009-09-12
  • [学会発表] Topology of two-band superconductors2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男
    • 学会等名
      Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M2S-IX)
    • 発表場所
      京王プラザホテル(東京都)
    • 年月日
      2009-09-11
  • [学会発表] Synthesis of(Cu, C)-Ba-Ca-O Films by Pulsed Laser Deposition2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男, 奥田哲治, 小原幸三
    • 学会等名
      Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M2S-IX)
    • 発表場所
      京王プラザホテル(東京都)
    • 年月日
      2009-09-08
  • [学会発表] Synthesis of Smooth and Superconducting(Cu, C)-Ba-O/CaCuO_2/(Cu, C)-Ba-O Films Using SrCuO_2 Buffer2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男, 奥田哲治, 小原幸三
    • 学会等名
      Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M2S-IX)
    • 発表場所
      京王プラザホテル(東京都)
    • 年月日
      2009-09-08
  • [学会発表] 多成分超伝導の成分間位相差ソリトン2009

    • 著者名/発表者名
      寺田教男
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
    • 年月日
      2009-04-02

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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