| 研究課題/領域番号 |
24246007
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
生田 博志 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30231129)
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| 研究分担者 |
田仲 由喜夫 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40212039)
田渕 雅夫 名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 特任教授 (90222124)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 超伝導材料 / 分子線エピタキシー法 / 鉄系超伝導体 / 低温物性 / エピタキシャル成長 |
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| 研究概要 |
分子線エピタキシー法を用いて、NdFeAs(O,F)薄膜の成長に取り組んだ。特に、フッ素化手法の改善に取り組んだ結果、母相のNdFeAsOをバッファ層とすることで、その上にフッ素ドープした薄膜を成長できることがわかった。この方法では、従来法と異なり、最上層が超伝導体になるため、接合作製には有望な手法となり得る。また、積層型超伝導接合の作製に向け、NdFeAsO上にCaF2を絶縁層として成長した。既に低温成膜後に高温アニールすると表面平坦性が大きく改善することを見出していたが、得られた試料表面にはピットが観測されていた。そこで、成膜条件のさらなる最適化に取り組み、成膜レートを下げるとピット形成が抑制され、表面が十分に平坦な試料が得られることがわかった。さらに、このようにして作製したCaF2層上にNdFeAsO層を積層し、第3層が二次元成長していることが確認できた。
一方、BaFe2(As,P)2薄膜の成長にも取り組んだ。特に、MgO基板上に転移温度がバルク試料で報告されている最大値を2 K上回り、転移幅も鋭い良質な薄膜が得られた。MgO基板上では格子不整合によるエピタキシー歪が加わるが、これが転移温度の最大値が上昇した理由と考えられる。さらに、CaFe2As2薄膜の成長にも取り組み、CaとFeの蒸気圧比を中心に成長条件の最適化を行ったところ、この系の単相薄膜を初めて得ることに成功した。また、AsサイトをPに置換することで超伝導転移を示す薄膜も得られた。バルク単結晶で報告されている結果と比べて、超伝導が発現するPの組成領域が異なっていること、全体的に超伝導の組成領域が広がることなどを見出した。これは基板との格子不整合による歪みと、薄膜が基板上に束縛されるので低温での構造相転移が抑制されたためという可能性が考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
NdFeAs(O,F)の新たなフッ素化手法の開発にやや時間を取られたが、その後、概ね順調に実験を進めることが出来た。また、当初予定していなかったCaFe2As2薄膜の成長にも成功し、材料選択の幅が広がった。したがって、研究はほぼ計画通りに進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
NdFeAs(O,F)薄膜については、新たに見出した母相物質層を用いる手法によって得られた薄膜の均一性を評価する予定である。また、フッ素ドープしたNdFeAs(O,F)相での3層構造の作製にも取り組む。AEFe2As2 (AE=Ba, Ca)系薄膜についても同様に3層構造の作製に取り組むが、当初予定していなかったCaFe2As2薄膜の成長にも成功したことで、材料選択の幅が広がった。そこで、CaFe2As2薄膜の超伝導特性をさらに評価した上で、適切な材料を選択して、接合作製に向けて取り組む。
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