自己フラックス法により育成したBi2212 単結晶の融剤効果

摘要

高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)(以下Bi2212) 単結晶に内包される固有ジョセフソン接合は半導体に代わるデバイス材料として注目され，盛んに研究されており，良質なBi2212 単結晶が必要不可欠である．FZ 法を用いて配向面が大きい，良質なBi2212 単結晶を得ることが可能であるが，本方法は設備費用が課題である．一方，電気炉による自己フラックス法を用いることによって，安価で高品質な単結晶の作製が可能となる．本方法では，Bi_2O_3 が他の原料の融点を下げるフラックス剤を担い，かつ結晶構造元素の一つとなるため，通常は原料のモル比率がBi:Sr:Ca:Cu=2:2:1:2 となるように，配合し坩堝に入れ焼結する．今回は，結晶成長には十分に溶融及び混合することが必要であると考えBi_2O_3 を過剰に配合し単結晶の育成を試みた．一方，結晶構造及び組成比がBi2212 と異なる結晶が得られるといった懸念もある．従来のBi2O3 配合量を2.00 mol とすると，本研究では1.90～2.50mol のBi_2O_3 を配合しFig.1(a) に示す温度条件でBi2212 単結晶を焼結した．