2016 Fiscal Year Research-status Report
走査スクイド顕微鏡による非c軸配向酸化物超伝導薄膜中のジョセフソン磁束の直接観察
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15K06449
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
有沢 俊一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (00354340)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 和弘 金沢工業大学, 工学研究科, 教授 (50356606)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 走査SQUID顕微鏡 / 超伝導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超伝導体中では磁束が量子化されるが、層状構造を持つ酸化物超伝導体ではその大きな異方性から、磁束量子は大きく扁平したジョセフソン磁束となる。Bi系超伝導体は固有ジョセフソン効果を発現する代表的材料であるが、薄膜を材料として用いることが実用化上必須である。一方、同効果を用いたデバイス作製には、磁束の微視的挙動の解明が不可欠である。本研究では走査SQUID（超伝導量子干渉素子）顕微鏡を用いて非c軸配向のBi系超伝導体単結晶薄膜を観測し、固有ジョセフソン効果を利用したデバイス作製を目指してジョセフソン磁束の挙動を直接観察することにより可視化するものである。
3年計画の2年度となる本年度においては、観察に必要な薄膜の向上、薄膜の評価、測定のための薄膜の微細加工のテスト、および前述の走査SQUID顕微鏡による予備的な測定を実施した。
良質な薄膜を得ることは本研究の成否を大きく左右するものであるため、本年度も昨年度に引き続き、X線回折法などによる評価手法の改善と、電気的特定の評価を行い、材料となる薄膜の品質向上を行った。また、本年度においては、得られた薄膜を用いて非c軸配向膜の微細加工のテストを行った。微細加工に関しては、本研究の達成に必要な形状や電気的特性に一部改善が必要であることが判明し、次年度においてプロセスの改善を行う予定である。走査SQUID顕微鏡による予備的な測定においては、本研究が目的とする測定に適した膜厚や微細加工形状に関する指針が得られた。これらの研究から、最終年度に必要な向けた知見が整った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで非c軸配向薄膜の電気特性、薄膜の微細加工のテスト、走査SQUID顕微鏡による予備的な測定をおこなってきた。
走査SQUID顕微鏡による測定の実施年度に関しては測定の分量のリスケジュールをおこなってきたが、既に予備的な測定を行うことができた。
これらにより、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となるH29年度は、これまで得られてきた薄膜を利用し、測定に耐える微細加工条件の向上と、走査SQUID顕微鏡による測定を主として行う。
膜質はほぼ十分なものが得られてきているが、本研究においては高品質の薄膜を使用することが非常に重要であるため。非c軸配向膜の構造や超伝導特性のさらなる特性向上も引き続き進める。
最終年度であるため、3か年に渡って行って得られた知見のとりまとめを行う。
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| Causes of Carryover |
本研究にかかる費用の多くが測定時の液体ヘリウムである。ヘリウム価格が高騰していたが、平成29年度より大幅にヘリウムの購入価格が下がることがH28年度中に判明した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記の理由により、28年度はヘリウムを使用した測定を減らし、薄膜の合成、評価、微細加工を重視して、より多く測定が行えるよう実験のスケジュールを変更した。
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Research Products
(2 results)
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[Presentation] Scanning SQUID Microscopy and materials development2016
Author(s)
Shunichi ARISAWA, Kazuhiro Endo, Ienari Iguchi, Kyungusung YUN, Takeshi HATANO, Yasumoto Tanaka, Taichiro Nishio.
Organizer
International Conference on Technologically Advanced Materials and Asian Meeting on Ferroelectricity
Place of Presentation
University of Dehli
Year and Date
2016-11-07 – 2016-11-11
Int'l Joint Research / Invited
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