Download - Superconductor corps
Superconductor corps.
Sou Machikawa
Hiroki Iwasaki
Shooter Yufune2003/11/22
-0.2 -0.1 0 0.1 0.2
-8.0
-4.0
0
4.0
8.0
背 景
•微細ブリッジの電気特性
I [m
A]
V [V]
●BridgeA 幅 0.9m
●BridgeB 幅 3.0m
長さ 1.0m
●20m 幅 ラ イン
1.5m
幅 [m] Ic[mA] Jc[A/cm2]
3.0 5.75 1.28*106
0.9 4.75 3.52*106
Bridge A
温度、サイズに依存
ジョセフソン接合のような振る舞い
この現象のさらなる測定が求められる
Device 作りの一連の流れFIB による加工
・ SrTiO3 基板上にブリッジ構造を作製するために FIB を用いる・ Bi 保護膜を蒸着することによって精度良く掘れる
MBE で成膜・基板加熱時に先程蒸着した Bi は飛ぶ・加工した基板上に Bi2Sr2CaCu2O8+ を蒸着する
評価・電気測定・ SEM, EDX, XRD にて評価・ Photolithography & Etching で測定しやすい形状に整える・ Au 膜、 In 電極を付け、 I-V, R-T 測定・電気測定系の Windows 化、機器の自動化・ Josephson 接合確認のためのマイクロ波特性 ( シャピロステップ ) Sato Lab.
加熱により Biを飛ばす
Sato Lab.
FIB による基板加工
Bi 保護膜蒸着 FIB でエッチング
加熱により Biを飛ばす
BSCCO を depo.
Bi(200~250[nm])
FIB 加工条件・ Depth:~500[nm]・ Bi 保護膜を蒸着することによって精度良く掘れる・ブリッジ構造 (~1[m]) を加工する
Film Thickness150[nm]
SrTiO3(001)
成膜後
Sato Lab.
Bridges
m
保護膜アリ 保護膜なし
ブリッジの全体図
1m 程度
MBE による超伝導薄膜の成長
Sato Lab.
MBEMBE
Bi2Sr2CaCu2O8+ の成長
成膜条件基板: patterned SrTiO3(001)基板温度: 720[ ]℃成長時間 :3600[s]酸化剤 :NO2-gas
Bi Sr Ca Cu
Load Lock
RP
TMP
DP
TSP
K-cell
E-BeamSub.
heater
NO2-gas
RHEEDScreen
Beam Monitor
NO2-gas
FIB 加工した基板上に成長させる
Sato Lab.
XRD & EDX( 評価 )
0 20 40 600
200
400
600
800
1000←
(002
)221
2
←(0
06)2
212
↓S
TO
(100
)
↑(0
08)2
212
↑(0
010)
2212
←(0
012)
2212
ST
O-K
←(0
020)
2212
2[degree]
Inte
nsit
y[cp
s]
EDX による組成比・ Bi:1.97・ Sr : -・ Ca:1.50・ Cu:1.91
Photolithography
Sato Lab.
このサンプルを Photolithography して、電気測定しやすい形に整える・ラインパターンを各ブリッジ上に露光し、エッチングする。
Bridge No.1
2 34
5
Lin
e
Etching
Sato Lab.BSCCO の残っている部分
12
34
5上図のように不要領域を削除
・色の薄い部分が剥離されたところ。・ 20[mm] の Line と ~1[m] の Bridge の電気測定を行った。
4 5 ・・?
Bridge
Line
-0.003
-0.002
-0.001
0
0.001
0.002
0.003
-0.004 -0.002 0 0.002 0.004
Current-Voltage Properties
Line 20~ mBridge 5 ?Bridge 4 ?Bridge 3 ?Bridge 2 ?
V [V]Sato Lab.
0
200
400
600
800
1000
1200
0 50 100 150 200 250 300
Temperature[K]
Line(20[m] 幅 ) 部分の R-T 特性
I-V 特性 (Bridge & Line)
R-T & I-V 特性
電気測定系の自動化
Sato Lab.
Cryostat
作製したサンプル
Heater
温調器
任意の 4本を選ぶ
12 本
3 本2 本 0
1
2
3
Scanner0~3 の内の1つを選んで4端子測定を行う。
RS232C
Windows(DOS/V)
source meter
nano-voltmeter
電圧計 (182)
電流計 (2400)
GPIB
Sato Lab.
現状・スキャナの自動化 (配線の繋ぎ換えは必要)・各パラメータ(温度 抵抗、 ・・・ ) の表示展望・ヒータ線を用いての温度上げを自動で・グラフの印刷 etc…
完成間近?レイアウトも・・・
MOD 法 ( 有機金属分解法)
・昨年度から佐藤研は、 MOD 溶液を用いての成膜を行っている。
・安価で大面積の薄膜作製が可能な有機金属分解法( MOD 法 ) を用いて、 Bi 系超伝導薄膜の作製。
・焼成温度、時間の条件出しはほぼ終了
・今後の目標として、ブリッジなどデバイスの作製
・最終目標として、超伝導フィルターの作製も念頭においている。
Sato Lab.
Sato Lab.
温度 870[ ]℃ で2時間焼成
0 10 20 30 40 500
10000
20000
30000
40000
50000
60000 ← 2
212(
0010
)
← MgO(002)
2θ (degree)
Inte
nsit
y(cp
s)
← 2
212(
002)
← 2
212(
008)
← 2
212(
0010
)
←22
12(0
016)
←22
12(0
06)
R-T 電気特性
Sato Lab.
0 100 200 3000
1
2
3
4
5
Temperature(K)
Res
ista
nce(Ω
)
以前、 780[ ]℃ で酸素濃度 100% で成膜した後 (2 時間 ) 、10 %で焼成したサンプル
Tc=77[K]
Temp
Sato Lab.
0
2
4
6
8
10
12
14
0 50 100 150 200
Temperature[K]