Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

鉄系超伝導体 / パルスレーザー堆積法 / エピタキシャル成長

本研究課題では、まず、主成分であるKの高い蒸気圧に起因して合成が非常に困難なKFe2As2薄膜成長に有効なex-situ法の開発を通じて、in-situパルスレーザー堆積法によるZrCuSiAs型化合物合成のヒントを得ることを試みた。そして、新しいex-situ手法を開発することでエピタキシャル薄膜の作製に成功した。
この知見から、ZrCuSiAs型化合物であるSmFeAsOのin-situでの薄膜成長条件を探索し、パルスレーザー堆積法におけるin-situ成長条件を詳細に最適化することによって高蒸気圧F成分のドープに成功し、目標であった超伝導転移を示すSmFeAsO薄膜を得ることができた。

パルスレーザー堆積法 / エピタキシャル成長 / 超伝導 / 磁束ピニング / 臨界電流

4種類の励起波長を採用したパルスレーザー堆積法を用いて、BaFe2A2:Coの高品質薄膜が得られる条件を検討し、レーザーの波長が異なった場合であっても、最適な成長速度はすべて同じ0.3 nm/secで一定であることを明らかにした。さらに高い臨界温度が期待できるBaFe2As2:Pにその最適プロセスを適用し、本研究課題の目標値である臨界電流密度（Jc）10 MA/cm2にほぼ匹敵する7 MA/cm2にまでの高性能化に成功した。さらに、実際に応用に使われている金属テープ基板にも適用し、15 Tの強磁場下において最大で0.1 MA/cm2の実用レベルのJcを達成した。

酸化亜鉛薄膜 / エピタキシャル成長 / レーザーMBE / 格子整合基板 / 酸化亜鉛超格子薄膜 / エキシトン発光 / エキシトン誘導放出 / p型酸化亜鉛 / 酸化亜鉛 / 室温励起子紫外光レーザー発振 / 価電子制御 / p-n接合 / 残留ドナー濃度 / ScA1MgO_4 / 電流注入 / パルスレーザー堆積法

酸化亜鉛薄膜を原子レベルで平坦なサファイア基板c面上にレーザーMBEで成膜することによって、エピタキシャル成長を行うことができ、面内の配向や表面の極性の制御も実現した[I.Ohkubo et al.,Surf.Sci.Lett.443,L1043(1999)]。その結果、化合物半導体超格子と同レベルの品質を持つZnO/MgZnO超格子が作製でき、量子効果によるギャップのブルーシフトが観察された[A.Ohtomo et al.,Appl.Phys.Lett.75,980(1999);75,4088(1999)]。一般に半導体の価電子制御を行うためには薄膜の品質向上が不可欠であるため、さらに結晶性向上を目指し、酸化亜鉛薄膜と非常に格子整合性が良いScAlMgO4基板を採用することによって、単結晶レベルの結晶性を有する薄膜を実現した[A.Ohtomo et al.,Appl.Phys.Lett.75,2635(1999)]。その結果、エキシトン発光特性が向上し[T.Makino et al.,Appl.Phys.Lett.76,3549(2000)]、同じく高品質のZnO/MgZnO超格子とCdZnO/MgZnO超格子の室温エキシトン発光が明瞭に観測され[T.Makino et al.,Appl.Phys.Lett.77,975(2000);77,1632(2000);H.D.Sun et al.,Appl.Phys.Lett.77,4250(2000)]、ZnO/MgZnO超格子において室温でエキシトンの誘導放出が観測された[A.Ohtomo et al.,Appl.Phys.Lett.77,2204(2000)]。以上のように、p型酸化亜鉛の作製に関しては当初の目的を達していないが、酸化亜鉛薄膜のバンドエンジニアリングは大幅に進歩した。