CeCoIn₅の薄膜作成

卒業研究発表
Ｂ４藤岡峻
ＣｅＣｏＩｎ₅の薄膜作成
CeCoIn₅の性質
• 重い電子系超伝導体で、
Tc=2.3Kは発見された重い電
子系の中では最も高い.
• 銅酸化物超伝導体と同様、異
方的なｄ波超伝導体であり、波
動関数の軌道部分の符号が
方向によってことなり、波動関
数が０となるノードが存在する。
Π接合
• 超伝導体間に零磁場で
位相差πがある接合の
こと。対して位相差がな
い接合を０接合と呼
ぶ。
• ｓ波超伝導体とｄ波超
伝導体の接合には、方
向によりπ接合ができ
る。
SQUID
• ジョセフソン接合を２個含む
超伝導ループを指す。
• 外磁場φが与えられると、０
接合が二つなら、
φ＋φ₀(θ₁－θ₂）/2π＝n
φ₀ （ φ₀は磁束量子）
外部から流せる電流は、
I = 2I₀|cos(πφ/ φ₀)|
（I₀はジョセフソン臨界電流
密度）
• ０接合とπ接合になる
と、
φ＋φ₀(θ₁－θ₂＋π）
/2π＝n φ₀
I = 2I₀|cos(πφ/ φ₀＋
π/2)|
となり、外部から流せる
電流の外部磁場依存が
φ₀/2ずれる。
• S波超伝導体どうしのコーナー接
合なら、接合はいずれも０接合な
ので、零磁場において二つの接
合の位相差はなく、超伝導電流
は流れない。
• ｄ波超伝導体とｓ波超伝導体の
コーナー接合なら、接合は０接合
とπ接合になるので、零磁場にお
いて超伝導電流が流れる。
薄膜によるπ接合
• ｄ波超伝導体の薄膜にノーマルな金属とｓ波
超伝導体を重ねて、コーナー接合を作ること
ができる。下図はランプエッヂ接合と言う。
薄膜作成
• るつぼに入れたCe,Co,In
を700度～1400度で加熱
し、基盤（MgO,Al₂O₃)に蒸
着する。
• 加熱の際、Ceは融点近く
で体積が急変するので、
加熱速度に注意する（1度
1分くらい）。
• Ce,Co,Inそれぞれの蒸着
温度は、膜厚計で時間を
かけてレートを調節する。
解析
• Ｘ線による構造解析
• セムによる元素比分
析
• ４端子法による抵抗
の温度依存測定
薄膜の蒸着レート(基盤Al₂O₃）
日
サンプル
圧力[Pa]
基盤温度
[℃]
1/7
M004
2.9E-5
1/8
M005
1/10
Ｃｅ
Ｃｏ
Ｉｎ
125.4
0.2
1
1/20
0.65
2
7.03
1.0E-5
130.9
1/15
1
1/45
0.94
0.75
5.19
M007
1.6E-5
300
0.1
1
0.1
2.09
0.9
5.54
1/11
M008
8.0E-6
300
1/15
1
1/45
0.96
0.75
6.32
1/18
M010
9.8E-6
300
0.1
1
1/30
0.29
1.1
8.86
1/20
M012
7.3E-6
300
0.1
1
1/10
2.79
0.5
4.67
1/21
M013
7.8E-6
300
0.1
1
1/20
1.8
0.6
6.5
1/28
M019
3.7E-6
300
0.1
1
1/27
1.22
0.6
5.39
薄膜の蒸着レート（基盤MgO)
日
サンプル
圧力[Pa]
基盤温度
[℃]
Ｃｅ
Ｃｏ
Ｉｎ
1/9
M006
1.6E-5
200
1/15
1
1/20
1.54
1.00
8.06
1/17 M009
8.6E-6
300
1/15
1
1/45
1.06
0.75
12
•
•
•
Ｃｅ，Ｃｏ，Ｉｎの上段は蒸着レート[Å/s]、下段は相対元素比（Ｃｅが１）。
M019は面精度のよい（±0.1annel済）Al ₂O₃基盤を使用。
膜厚は1000Å。
• 以下、M019の拡大図を示す(5000倍、10000倍、18000
倍)。
薄膜拡大図(M014)
M019のＸ線データ
5
10
4
Intensity
10
3
10
2
10
1
10
0
10
10
20
30
40
50
2 / 
60
70
80
90
100
• 25°、52°、83°の10000以上の大きな
ピークは基盤のもの。
• C軸のピークが、11.7°(001)、23.6°(002)、
35.7°(003)、48.2°(004)、61.5°(005)、
75.7°(006)、91.4°(007)付近にある。
• a軸のピークが19.2°(100)、39.0°(200)、
他に36.4°(112)のピークがある。
M019の抵抗測定
7
6
R[Ω]
5
4
3
2
1
50
100
150
T[K]
200
250
• 赤線は温度を下げる際、青線は上げる際のデータ
300
M019の抵抗測定（30K～120K）
6.10
R[Ω]
6.05
6.00
5.95
5.90
40
60
80
T[K]
100
M019の抵抗測定（３Ｋ以下）
3.0
R[Ω]
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
T[K]
2.4
2.6
2.8
• 100Kを下回ったあたりから、近藤効果のため
に、温度が下がるにつれて抵抗がやや上
がっている。
• 超伝導転移温度付近の2.2Kくらいから急激
に抵抗が下がるが、1.4Kで0.5Ω程残ってい
る。測定終了時に端子間の接触はなかった
ので、超伝導の部分が途切れ途切れになっ
ているなどの原因が考えられる。

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