高温超伝導体の異方性とその制御

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07309007
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 坂東 尚周 京都大学, 化学研究所, 教授 (70027027)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥田 喜一 大阪府立大学, 工学部, 教授 (50028205) ; 北沢 宏一 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (90011189) ; 鯉沼 秀臣 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (70011187) ; 井口 家成 東京工業大学, 理学部, 教授 (10011173) ; 庄野 安彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80013481)
• Keywords: 高温超伝導体 / 新物質探索 / 磁束格子融解転移 / STM / 高圧合成 / Re置換水銀系銅酸化物 / a軸配向YBCO膜 / Bi2212単結晶

Research Abstract

本研究は、工業的に応用可能な優れた超伝導材料あるいは超伝導デバイスを創製するため、(1)異方性の化学的制御と新物質探索、(2)異方性とボルテックス状態の解明、(3)原子層制御と電子機能設計を目的として組織されたものである。成果は以下の通りである。
(1)異方性の化学的制御と新物質探索
高圧合成によりRe添加水銀系超伝導体Hg_<1-x>Re_xSr_2Ca_<n-1>Cu_nO_yの単相化に成功し、ポストアニールによりピニング特性が改善された。中性子回折によりReとHgが規則配列し、異方性が低減することによると考えられる。高濃度Pb置換Bi2212単結晶で不可逆磁場の大幅な上昇が見出され、有効なピニングセンターの存在を示した。高分解能電子顕微鏡により、高濃度鉛相と低濃度鉛相が交互に帯状に析出し、この界面が磁束に対する有効なピンとして働いているとしている。この他低次元スピンギャップ系の梯子格子をもつ化合物やY247の構造に関し、新しい知見が得られた。
(2)異方性とボルテックス状態の解明
La系、Y系、Bi系の単結晶を用いて唯一の一次相転移とみられる磁束格子融解転移がSQUID、局所磁化測定、超音波測定、複素帯磁率、磁気トルク測定によって研究された。また、磁束融解転移が理論的に検討された。一方、27テスラまでの高磁場中での無双晶YBCOの磁束融解転移が明らかにされ、その他STMによる磁束の直線観察の試みがなされた。
(3)原子層制御と電子機能設計
STM、同軸イオン散乱分光法、RHEEDなど表面解析技術を駆使して表面原子層の制御や成長メカニズムの解明が行われ、薄膜作製における原子層制御技術は着実に進歩した。積層型SIS接合として、a軸配向した高T_cのY123酸化物薄膜の間にSrTiO_3を挟んだデバイスの作製に成功した。この他局在準位制御による接合の特性、Y123薄膜の準粒子注入効果、La系単結晶の固有ジョセフソン効果を用いたスイッチ素子の検討、Y123/強誘電体による電界効果などの研究が行われた。

Research Products

• [Publications] K.Kishio: "Chemical Stabilization and Flux Pinning in Hg-Based Superconductors" Advances in Superconductivity VIII. 279-284 (1996)
• [Publications] M.Takano: "Spin Ladder Compounds" Physica C. 263. 468-474 (1996)
• [Publications] T.Yamashita: "Single-Crystal Switching Gates Fabricated Using Cuprate Superconductors" Jpn.J.Appl.Phys.35. 4314-4317 (1996)
• [Publications] I.Iguchi: "Anisotropic Superconductivity and Oxide Electronics" Materials Science & Engineering. B41. 76-81 (1996)
• [Publications] H.Koinuma: "Crystal Engineering of Oxide Films in the Fabrication of High T_c Josephson Tunnel Junction" SPIE Proc.2697. 183-191 (1996)
• [Publications] H.Koinuma: "Laser MBE for Atomically Defined Ceramic Film Growth" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.397. 145-156 (1996)
• [Publications] N.Kobayashi: "Thickness Dependence of Pinning Properties in Sputtered YBa_2Cu_3O_y Thin Films" Proc.8th Int.Workshop on Critical Current in Supercond.ed by T.Matsushita and K.Yamafuji(World Scientific,Singapore). 179-182 (1996)
• [Publications] T.Fukase: "Tilt Angle Effect of Intrinsic Flux Pinning in a Single Crystal of La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4" Physica C. 263. 420-423 (1996)
• [Publications] T.Fukase: "Ultrasonic Studies of Anisotropic Flux Pinning in La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4 under High Magnetic Fields" Physica B. 216. 274-276 (1996)
• [Publications] T.Tamegai: "Dimensional Crossover of Quantum Collective Creep in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y>" Czech.J.Phys.46. 1733-1734 (1996)
• [Publications] T.Tamegai: "Magnetization Anomaly and Mixed State Phase Diagram of k-(BEDT-TTF)_2Cu(NCS)_2" J.Low Temp.Phys.105. 1733-1738 (1996)
• [Publications] A.Maeda: "Out-of-Plane Quasiparticle Dynamics of the Cuprate Superconductors below T_c in Microwave Region" J.Low Temp.Phys.105. 323-328 (1996)
• [Publications] R.Ikeda: "Quantum Resistive Transition in Type II Superconductors under Magnetic Field" J.Phys.Soc.Jpn.65. 33-35 (1996)
• [Publications] R.Ikeda: "Solidification-Induced Macroscopic Pinning of Vortices" J.Phys.Soc.Jpn.65. 1170-1173 (1996)
• [Publications] R.Ikeda: "Superconducting Ordering in Vortex States of Clian Type II Syperconductors with Pinnings" J.Phys.Soc.Jpn.65. 3998-4017 (1996)
• [Publications] K.Yamafuji: "A New Interpretation on the Glass-Liquid Transition of Pinned Fluxoids in High-T_c Superconductors" Physica C. 258. 197-212 (1996)
• [Publications] K.Yamafuji: "Generalized Critical State Model in High T_c Superconductors" Physica C. (発表予定). (1997)
• [Publications] K.Kitazawa: "On the Superconducting Gap Structure of High Temperature Superconductors by STM/STS" Physica C. (印刷中). (1997)