報告書番号

Q10025

タイトル（和文）

パルスレーザー堆積法を用いた鉄系超伝導体薄膜の成長

タイトル（英文）

Thin-film growth of iron-based superconductor with PLD method

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

LaFeAsOが発見されて以降、鉄系超伝導体の研究は精力的におこなわれている。これら物質群は高い超伝導転移温度(Tc)を有するだけでなく、小さい超伝導異方性、高い加工性などの特徴が線材などへの応用に向いている。超伝導体の単結晶薄膜は、エピタキシャル歪みにより超伝導転移温度が上昇する可能性があることやデバイス作製との相性の良さなどの利点を持つため、鉄系超伝導体の良質な薄膜作製への期待はかなり高い。しかし、鉄系超伝導体の薄膜作製の技術は未だ完全に確立はされていない状況である。この状況において線材等への応用に向けた単結晶薄膜の作製技術開発および技術課題を明らかにし、応用化に向けた材料選定を行う事を目的として研究を行った。研究対象は薄膜化によりTc上昇が期待されるFeSe0.5Te0.5およびTcのもともと高い化合物の"1111"系に属するLaFePOとした。結果、FeSe0.5Te0.5に関しては強い基盤依存性などの技術的課題を明らかにすると共に、薄膜作製技術を確立した。LaFePOの研究を通しては"1111"系薄膜作製の一番の問題である組成ずれを解決する糸口を見出したが、良質な単結晶薄膜の作製までは至っていない。以上の結果から、応用に向けてはFeSe0.5Te0.5が属する"11"系が有利と考え、今後はこの物質系を中心としてより高品質な薄膜作製、薄膜を用いた新物質の開発などを行う。

概要 （英文）

In order to clarify the best condition for the growth of iron chalcogenide superconductor thin films, we investigated the effect of the substrate on the transport and structural properties of films. Thin films of FeSe0.5Te0.5 grown by pulsed laser deposition were characterized by DC electrical resistivity, x-ray diffraction measurements, and transmission electron microscopy (TEM) observation. The c-axis length of the FeSe0.5Te0.5 thin films revealed a non-systematic change with the cell constants of the substrates. In the films with poor or no superconductivity, we found the occurrence of oxygen penetration to the film and the formation of amorphous layer between the film and the substrate. The origin of the oxygen penetration and the amorphous layer was the chemical properties of substrate. From the chemical viewpoint, LaAlO3 and MgO substrates were confirmed to be appropriate to grow FeSe0.5Te0.5 films. In addition, we tried LaFePO thin film growth with PLD method by introducing multi-target technique. In this report, how to tune the chemical composition is discussed by using LaP and FeO targets. Because the discrepancy of stoichiometry between solid target and resulting film is the major problem in the growth of REFePnO film, tuning of the chemical composition is needed in order to grow LaFePO thin film.

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