「様式３」P-18

THz 分光による YBCO 超伝導体の評価と薄膜の THz イメージング［１］組織
代表者：安田 新（鶴岡工業高等専門学校 創造工学科）
対応者：佐々木 哲朗（静岡大学電子工学研究所）
分担者：Wisut Titiroongruang(タイ国キングモンクット工科大学)
森谷 克彦(鶴岡工業高等専門学校 創造工学科）

図 1 のように温度によって明確にテラヘルツ帯での吸収に差が生じることを申請者らが明らかにした．
このグラフからわかるようにいくつかの特徴的な吸収ピークもしくは温度変化によるピークシフトが確認された．この結果から THz 周波数領域の振動をもつ何らかの結晶構造・欠陥が超伝導発現に寄与していることを期待させる．
本年度はさらに環境汚染などを考慮したハザー
ド・フリーな製造プロセスで YBCO の薄膜形成を［２］研究経過
1986 年に報告された銅酸化物系の高温超伝導体の報告以来，その超伝導の発現機構について多様な研究がなされてきたがそのメカニズムについては結論には至っていない．
本研究では，全く新しいアプローチとして，コヒーレントかつ周波数可変のテラヘルツ分光装置を用いた YBCO 高温超伝導体のテラヘルツ透過スペクトル測定を行い，超伝導発現に起因するような特有の吸収振動の同定を行うことを目的として，研究が昨年度から始まった．
本プロジェクトは，今年度が 2 年目であった．申請行った．YBCO の薄膜化はその集積性や経済性・歩者は，昨年度の静岡大学電子工学研究所共同プロジの指導の元，佐々木研究室で行う．

ェクトにおいて同研究所の佐々木哲朗特任教授，タ留まりなどの利点だけでなく，材料固有の物性が薄膜化によって先鋭化したり，バルクでは見られなかった特異な物性値を持つという特性改善につながる可能性も秘めている．
薄膜サンプルの作製は主に研究代表者と本校の森谷克彦准教授が担当し，KMITL の Wisut 教授は超伝導材料に関する総合的な知見に関する指導を担当し，周波数可変テラヘルツ分光装置を用いた測定に関しては静岡大学電子工学研究所 佐々木哲朗特任教授
以下，研究活動状況の概要を記す．

イ国キングモンクット工科大学 Wisut教授と共同で，YBa2Cu3O7焼結体のテラヘルツ吸収測定を室温2015 年3 月11 日 第62 回応用物理学会春季学術講および 70Kで行った．試料は焼結後のYBa2Cu3O7で，演会 発表 「YBCO 超伝導体のテラヘルツ吸収ス

母材としてポリエチレンを使用して 25 wt%の濃度ペクトルの評価」（東海大学）

で混合したペレットである．

2015 年 5~12 月 薄膜試料作製（鶴岡高専）
2015 年 8 月 11 日～15 日 YBCO サンプルのテラヘルツ分光測定（静岡大学）
2015 年8 月30 日～9 月1 日 The Second International．
図 1 YBa2Cu3O7-δのテラヘルツ吸収スペクトラム

Symposium on Frontiers in THz Technology 発表"THz absorbance properties of YBa2Cu3O7- δsystems superconductors" （浜松）2015 年12 月27～29 日 YBCO 薄膜サンプルのテラヘルツ分光測定（静岡大学）
2016 年 1 月～3 月 薄膜試料サンプル作製・データ解析（鶴岡高専）

［３］成果（３－１）研究成果
本年度は，以下に示す研究成果を得た．
まず，第 1 に安価で大面積な薄膜形成が可能であるスピンコート法を用いてイーグル基板(無アルカリガラス25 mm角)上にYBCO薄膜を形成すること
および先行研究で用いられてきた危険な溶媒であるトリフルオロ酢酸を使わずにハザードフリーな溶媒としてアミノエタノールを採用したことである．
モル比が Y:B:Cu＝1:2:3 になるように塩化イットリウム 0.6072[mol/l]，塩化バリウム 0.8332[mol/l]、酢酸銅 1.1979[mpl/l]をアミノエタノール 10[ml]，メトキシエタノール 1[ml]の有機溶媒に加え、超音波洗浄機で 4 時間処理した．その後攪拌機にて450[rpm]，45[℃]で約 10 時間攪拌させた．
本研究で採用したスピンコート法とは，スピンコータと呼ばれる機器を用いて基板を回転させ，その際に溶液を滴下し，遠心力により基板上に均質な溶液を塗布する方法である．作製した原料溶液をスピンコータで基板上に塗布する．なお，プレアニール温度を 300[℃]とし，ホットプレートで処理を行った．乾燥処理後 400，500，600，700，800，900[℃]でそれぞれアニールを行った．図 2 として 800℃でアニールしたサンプルの表面写真および SEM 像を掲載する．

10 mm

図 2 800℃アニール処理を行った
YBCO 薄膜表面写真(左上)および SEM 像
第 2 に，作製した YBCO 薄膜サンプルを X 線回折測定を行い，実際に回折ピークが存在するかの確認を行った．その結果を図 3 として示す．この結果から明らかなように，YBCO に由来するピークが見られたことから本研究においてアミノエタノール溶液を用いたスピンコート法で初めて YBCO 薄膜の作製に成功した．
今後はアニール温度や回転数を最適化して高品質な薄膜形成を進めていくとともに THz 透過および反射スペクトルを採取し，薄膜固有の THz 吸収特性などの評価を行って行く予定である．

図 3 作製した YBCO 薄膜の X 線回折スペクトラム（３－２）波及効果と発展性など
本プロジェクトによって，静岡大学や鶴岡高専およびKMITLを核として研究者間の交流が活性化し，長岡技術科学大学との共同研究も企図された．さらに本研究の成果として2015年8月に浜松で行われた
The Second International Symposium on Frontiers in THz
Technology に 参 加 し ， "THz Wave Absorbance
Properties of YBa2Cu3O7−δ Systems Superconductor"と言う題目で講演を行った．また，今回の成果をさらに発展させた内容で2016年9月に開催が予定されている第 64 回応用物理学会春季学術講演会で報告する予定である．さらにIRMMWなどの国際会議での発表、権威ある学術雑誌への論文投稿で周知する．
前年度に引き続き本プロジェクトにおける研究チームは山形県と静岡県，そしてタイ国という海外にもわたる地域間の連携で行われているという特色を生かして鶴岡高専や静岡大学，KMITL もしくは長岡技術科学大学などで行っている市民向けの講演会などで本プロジェクトに関する入門的な発表を行って広く市民への発信を行う．また，研究代表者及び分担者の一名は高等専門学校教員であることから，本プロジェクトを包括的にまとめた内容で若い高専学生らに対して特別講義等や講演会を企画する．
本プロジェクトで明らかになった成果は，テラヘルツ分光による YBCO 高温超伝導体の超伝導発現機構の解析と新しい評価法の提案という研究領域の開拓（萌芽的研究の発見）に結びつき，今後の発展が期待されている．
［４］成果資料（ １ ） Arata Yasuda, Nobuhiro Nakajima,
Tetsuo Sasaki, The Second International
Symposium on Frontiers in THz Technology, (査読付き国際会議), "THz Wave Absorbance Propertiesof YBa2Cu3O7−δ Systems Superconductor",
Hamamatsu, Japan, 2015

出張報告
氏 名：安田 新
所 属：鶴岡工業高等専門学校
期 間：平成 27 年 12 月 27 日～29 日
用務先：静岡大学電子工学研究所 佐々木研究室
用務内容：サンプルの測定
主たる対応者：佐々木 哲郎 特任教授