共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 酸化物系超伝導膜におけるVLS成長に関する研究
研究代表者／所属 名古屋大学　工学研究科
研究代表者／職名 助手
研究代表者／氏名 吉田隆

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

01

 平林泉　 超電導工学研究所　 第五研究部長　
02 須藤公彦　 名古屋大学工学研究科　 博士後期課程学生　
03 一野祐亮　 名古屋大学工学研究科　 博士後期課程学生　
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研究目的 単結晶基板及び配向（結晶軸の揃った）金属基板を用いて、酸化物系超伝導膜の表面成長に関して考察してきた。その結果、実験的に成膜温度が比較的低い温度においても、膜表面に疑似液体層が存在することを確認した。本研究では、光学的にPLD法及びCVD法で作成した酸化物系超伝導膜及び使用したMgO基板の状態を観察した。作成した超伝導膜及びMgO基板を真空容器中の基板ヒーター上に置き、真空雰囲気中で基板温度を制御した状態で入射角70°で楕円偏光したHe-Neレーザ光を照射する。このレーザ光の反射状態を解析することにより、超伝導膜の高温、真空中の表面状態を把握する。
図面　　
研究内容・成果 超伝導膜と基板の二層膜の光学的評価を行うため、MgO基板単体の工学的評価、超伝導膜の光学的評価を分けて行った。
　図1にMgO基板の楕円偏光解析結果を示す。実験条件は0.15Torrの雰囲気で室温から850℃までの毎分20℃の昇温、降温時の解析結果を観察した。また600,700,800℃では各10分保持し、測定点の誤差などを求め、結果の信頼性を高めた。室温での(P,A)は(41,-14.9)から求めた屈折率n及び消衰係数kは1.77及び-0.106とバルク材料で報告されている1.736及び0と近い値を示している。基板が片面研摩で加工されていることや、入射角の誤差などから推察されて妥当な評価ができていると考えられる。さらに、基板温度の上昇に伴い、(P,A)が小さな値に変化している。絶対値的にあまり大きな変化ではないが、基板表面のサーマルラフニングによる変化であることも考えられる。
　図2にMgO基板上に約500nm程度成膜したYBCO膜の楕円偏光解析結果を示す。実験条件はMgO基板の場合と同様な観察方法を用いた。(P,A)の値が室温の(-34,24)から基板温度の上昇に伴い、大きく変化することが確認される。また、780℃から850℃の範囲で(P,A)の挙動に変化がみられる。
　酸化物系超伝導体の高温時の表面状態に関して、結晶成長に液層の介在が推察され、楕円偏光ex-situモニタにより検討を行い、本実験装置がVLS成長の解析に用いれることは確認した。
図面