Fabrication of high-Tc LaBa2Cu3Oy thin films with vapor–liquid–solid growth mode

Y. Ichino, et.al., Physica C, 392 – 396, 1286, (2003)

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この研究が行われた目的・検証しようとしている仮説

REBCOの中でもLaBCOは高Tcを有する材料として有名であるが、La/Ba置換による固溶体生成によりTcが低下することが知られている。本実験ではVLS成長法を用いることで固溶体生成が抑制可能かをPLD法で作製された薄膜と比較して検証を行った。

仮説の検証方法

基板温度を850℃、ターゲット-基板間距離を50 mm、レーザー繰り返し周波数を10 Hzに設定し実験を行っている。成膜基板はMgO, LSAT及びNGOの3種類用いた。

得られた結果・考察

Fig. 2及びFig. 3のグラフは他論文(リンクはこちら)にて考察済みなので割愛する。

Fig. 4にLSAT基板上においてVLS成長法を用いて作製されたLaBCO薄膜の断面TEM像が図示されている。薄膜の上部にはBa-Cu-O液相の微結晶が確認された。これは成膜後に約400℃で30分加熱しているため、液相が凝縮したものであると考えられる。PLD法で作製されたseed layer層ととVLS成長した層の欠陥を比較すると、VLS成長層において30 – 40 nmの多数の粒が存在していることが確認された。実際にLPE法で作製されたYBCO薄膜においても積層欠陥等が確認されている。

Fig. 5にR-T曲線が図示されている。これはsolid層にSmBCOを用いている薄膜である。Tc今までの実験では最高値である85.8 Kが確認された。液相を用いることで配向性の悪い小さな粒が液相に溶け込み、結果として結晶配向性が向上したと考えられる。またSmはLaと比較し包晶温度が低いので、容易に液相に溶け込んだと考えられる。実際にsolid層にSmBCOを用いた場合と用いていない場合にFWHMを比較したところ、用いた場合は0.44°、一方用いていない場合は0.6 – 0.7°となった。