第一原理計算を用いたYBCOにおける積層欠陥の構造および形成機構の解析

摘要

ナノ ロッドやナノ粒子の導入によりYBa_2Cu_3O_7(YBCO)薄膜の臨界電流密度(Jc)の向上が行われてきた。ナノ ロッドやナノ粒子に関しては添加材料や成膜条件の最適化が行われ、構造に対する理解や高度な構造制御が進められてきた。ナノ 口ッドゃナノ粒子などに関してはナノスケール構造に対する研究が主に進められているが、今後は原子スケールの構造に対する研究も行っていく必要があると考えられる。例えばナノ ロッドを導入したYBCO薄膜において、ひずみ、界面構造、界面欠陥が解析され、超伝導特性に影響する可能性が指摘されている。積層欠陥も原子スケールの構造(欠陥)であり、ピンニンングセンターとして機能することが知られている。金属有機化合物分解法を用いてナノ粒子導入YBCO薄膜では積層欠陥がピンニンングセンターとして機能している。またパルスレーザー蒸着で作製したナノ ロッドを導入したYBCO薄膜においても積層欠陥がJc特性に及ぼす影響が指摘された。しかしYBCO薄膜における積層欠陥の構造や形成過程は理解されていない。原子スケール構造に関して構造や形成機構を議論していくには第一原理計算を用いた解析が有効である。本研究では積層欠陥に注目し、第一原理計算を用いてエネルギー計算を行い、積層欠陥の構造と形成機構の議論を行った。