| 研究課題/領域番号 |
26420275
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| 研究機関 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
寺田 教男 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (20322323)
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| 研究分担者 |
小原 幸三 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (10094129) [辞退]
奥田 哲治 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (20347082)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 超伝導材料・素子 / 表面・界面物性 / 薄膜 / レアアース・レス |
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| 研究実績の概要 |
高い超伝導転移温度を有するとともに、構成元素にレアアースを含まない、成長温度が低いなどの優れた特徴を持つが特性発現領域がエピタキシャル成長の初期部分に限定されるため高Ic化が課題であった(Cu, C)系高温超伝導薄膜の改質のための要素技術の開発に取り組んだ。１）1201層成長のための下地となるSrCuO2バッファ層をステップフローモードで成長（従来はラフ＆スムースモードで形成）させ、その平坦性を向上することにより、バッファ上の1201相において40 K級の超伝導が再現性良く発現する条件を確定した。２）最適化された1201層上に成長させるSrCuO2/CaCuO2無限層構造からなる複合挿入層の最適化を試み，両無限層構造の層厚がそれぞれ2 nm程度のとき、挿入層上に1201層がエピタキシャルモードを維持して成長することを確認した。３）続いて、(1201層/複合挿入層)繰り返し構造の伝導特性と挿入層構造の関係を調べ、最適化条件では、（挿入層）／（1201層）の積層繰り返しが3回以上でも各層の低抵抗・超伝導特性が実現することを確認した。４）また、単一ターゲットを用いる薄膜成長手法の開発に取り組み、多層型相の成長を実現するには、成長速度、成長時の炭酸ガス分圧を２次元的に最適化することが鍵であることを見出した。以上の結果は、研究目標である(Cu, C)超伝導薄膜の高Ic化、実用的作製技術の開発に繋がる成果で有る。
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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
本研究の主要課題は、独自に見出した(Cu, C)-1201レアアース・レス超伝導薄膜を基幹とする積層構造に注目し、その微視的構造の制御により、積層回数を増大させても超伝導特性が劣化しない条件を見出すこと、その特性の極限特性を見極めること及び多層型(Cu, C)系の実用的作製技術を開発することにある。
この系における超伝導性の起源は1201層/無限層構造層間のヘテロ界面歪みにあり、上記の積層構造の最適化により、超伝導層を複数回積層した構造においても伝導特性維持を実現したことは、薄膜の単位幅当たりの超伝導電流Icの向上に直結する成果である。また、単一ターゲットを用いた堆積に置おいて多層型（Cu,C)系相の形成が確認されたことは作製システム簡略化に繋がる成果である。これらから、順調に進展していると判断される。
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| 今後の研究の推進方策 |
１）層厚分配が最適化された複合挿入層/(Cu, C)-1201構造のin-situ超伝導特性の評価、ホール係数測定によるキャリア濃度測定を行う。また、試料堆積後に急速酸素導入を行い、in-situアニールの伝導特性への影響を明らかにする。２）これらよりIcがする条件を検討する。並行して、３）単一ターゲットを用いて堆積した多層構造での超伝導発現のための作成条件を明らかにする。以上により、(Cu, C)系を基調とする積層構造をレアアースレス・無毒性の高温超伝導薄膜材料として確定し、その作製技術の確立にむけた研究を実施する。
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