One-dimensional growth of copper (Cu) is observed when Cu is deposited on cuprous iodide (CuI) films at elevated temperatures by thermal evaporation in high vacuum. The morphology, crystallinity, and chemical composition were examined for the samples using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, energy-dispersive X-ray spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. Straight single-crystalline Cu nanowires can be formed on polycrystalline CuI films at 200 degrees C. Anisotropic growth of Cu in one-dimension was promoted by enhancing grain growth and continuity of CuI films. At a lower temperature of 100 degrees C, fuzzy branching nanowires were grown on the surface of CuI films, enabling to simply fabricate a self-supporting, highly porous film of Cu. It is revealed that a Cul film serves as a functional substrate to synthesize nanostructured Cu at low temperatures. Possible growth processes are proposed to explain the observed morphology evolution of Cu with respect to synthesis conditions. The characterization of water wettability showed that the hydrophobicity was remarkably enhanced due to the formation of nanostructured Cu on the CuI films. (c) 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved.

We obtained the following results for the competitive effect of spin paramagnetic effect on superconductivity and localization in two-dimensional thin Au-Ge films. (1) Tc-enhancement under parallel magnetic fields is confirmed from the observations of the decrease in resistances in resistive transitions for thin films of AuィイD20.5ィエD2GeィイD20.5ィエD2 in thickness region of about 2nm. For those of AuィイD20.3ィエD2GeィイD20.7ィエD2 and AuィイD20.7ィエD2GeィイD20.3ィエD2, no Tc-enhancement is observed. (2) In field-sweep and -modulation experiments on resistive transition, the low field behavior below lkG is found to be different from those expected from the steady state experiments in (1) due to the vortex dynamics in staggered fields. (3) Typical temperature dependence and the nonlinear behavior are not obsereved because the external fields are not completely excluded. At the lowest temperature of T/Tco=0.7, resistance appears linearly with increasing applied perpendicular field H and its temperature dependence is consistent with the vortex flow resistivity due to thermal excitation. This implies that the vortex-glass transition is absent in two dimensional system. (4) Resistive transitions are investigated under exactly parallel fields by using a Hermholtz magnet to compensate the residual perpendicular fields. Positive magnetoresistances due to localization are quadratically proportional to H// and the superconducting resistive transitions are scaled by T/Tc(H//). The Tc-enhancement evaluated from the field dependence of resistance agree with those obtained in steady field experiments in (1).

"Magnetic-Field-Enhanced Superconducutivity" =MFES,namely, the superconducting state whose critical magnetic field is increased with increasing temperature is classified in the two categories. One is found for thin films of Al and TiN under parallel magnetic fields that the spin paramagnetic splitting of the gapless energy spectra for up and down spings indued high entropy superconducting state and has driven a supercondcuting state at higher temperatures. The other was found for the two dimensional thin film superconductors which was formed at the interface of stacked thin films of Au and Ge. In this case, superconducting state appears above the zero field critical temperature under magnetic fields. According to themodynamics, the former is the entropy driven superconducting stage (EDS) and the latter is a paramagnetically driven superconducting state (PDS). For the latter, the the mechanism of this PDS is not settled so far. The boundary scattering does not cause the PDS for thin films. The most plausible mechanism for PDS is considered to be due to the competition between the electron localization and superconductivity near the metal-insulator transition, that is, the strong localization in ultra thin films is considered to be responsible for the appearance of the PDS from the analysis of the temperature dependence of critical field. Theory of superconductivity near the metal-insulator transition including electron-electron interaction is desired to be established for understanding the mcchanism of PDS.

金属/半導体積層構造のキャラクタリゼーションを行うために、現有のオージェ電子分光分析装置に、抵抗加熱式真空蒸着装置を取付け、半導体(Ge)/金属(Au,Cu)/半導体(Ge)積層構造膜形成過程における表面を、オージェ電子分光法によりその場分析が可能な装置を製作した。これを用いて、AuとGeとの積層界面の組成急峻性が、試料作製時の積層順により全く異なることを確認した。この現象の表面エネルギーに基づく物理化学的検討は、現在進行中である。 このナノ構造積層膜における電子輸送現象を調べるために、電気抵抗およびホール係数の測定をディジタルマルチメータのマイコン制御により行う装置を製作した。 また、電子輸送現象測定用薄膜試料の微細加工のための描画装置を、マイクロポジショナーをマイコン制御することにより製作した。 以上により、現在、ナノ構造薄膜の室温における電子輸送現象が測定可能となったが、さらにこれを室温から液体窒素温度までに測定温度範囲を拡張するための温度制御装置を製作中である。 また、積層構造に用いられた非晶質Ge薄膜の安定性を見るため、高温における電気抵抗の温度変化を測定し、結晶化の起こる温度を測定した。Auを挟んだGe膜では、その結晶化が、Auがない時に比べて200〜300℃も低い温度で起こることが分かった。この過程を電子顕微鏡内において観察し、Geの結晶化におけるAuの役割を解明するために、現在、加熱用試料ホルダーを準備中である。

1.Au-Ge薄膜 AuとGeの原子濃度がほぼ等しいAu-Ge合金膜(膜厚2-7nm)を作製し、超伝導臨界磁場の温度依存性を測定した結果、膜厚の減少とともに、GL理論から予想される温度依存性からはずれ、Gu/Au/Ge積層膜でみられたような平行磁場印加による臨界温度の増大が観測された。平行臨界磁場の温度依存性が、Kogan-Nakagawaによる理論を改良した対数項を含む式でうまく表されることを見いだした。この対数項は、スピン軌道散乱の大きい2次元超伝導体における電子局在の効果に起因するものと考えられる。 2.Cu-Ge薄膜 Au-Ge以外の系での磁場増強超伝導の探索の試みとして、Cu-Ge系薄膜を作製し、その超伝導特性を調べた。Cu-Ge合金膜ではAu-Ge系に比べて臨界温度が低く、約60at%Cuの組成で最大(〜0.7K)となり、5nmより薄い試料では0.5K以下に低下した。この系での磁場増強超伝導の探索のためには、さらに、希釈冷凍機の温度域での実験が必要である。 3.キャラクタリゼーション 抵抗および電子回折の測定結果から、Au/Ge薄膜における超伝導はAu-Ge合金層の存在によるものと推測される。また、X線光電子分光によるAu/Ge系薄膜の深さ方向プロファイルには、AuとGeの積層順序の違いにより、界面付近の濃度分布に大きな相違がみられて興味深く、今後、現有のオージェ電子分光・高速電子回折装置によるその場分析も行って、非晶質Ge上に形成される極めて薄い金属層のキャラクタリゼーションを進めていく予定である。

1.極薄基板の熱たわみ測定装置の製作 Ni箔(厚み30um,長さ30mm,幅5mm)の一端を片持梁に固定し、他端に薄い鏡を取り付けた。この鏡にレーザー光を当て、反射光のふれより基板のたわみ量を測定する装置を製作した。基板温度は300℃まで可変で、たわみの温度変化を±0.1μmの誤差で測定することができた。 2.In薄膜の作成とその粒構造の観察 Ni箔上に蒸着したIn薄膜の粒構造を電子顕微鏡で観察し、円板状の粒子より成ることを確かめると共に、膜厚と粒径との関係を求めた。また、これらの粒径は、200℃以下においてはIn粒子の融解によっても殆んど変化しないことを見出した。 3.In粒状薄膜の融点測定 In薄膜を蒸着したNi箔の温度を変えながらそのたわみ量を測定し、In粒子の融解によるたわみの温度変化の屈折点より、In粒子の融点を求めた。In粒子の融点は、膜厚700【A!゜】(粒径3000【A!゜】)以下でバルクの融点より下がりはじめ、膜厚100【A!゜】(粒径500【A!゜】)でバルクとの差は40℃となり、大きい融点降下を観測した。また、In粒子の凝固は広い温度範囲で徐々に起こり、この融解凝固履歴は、粒径が小さい程著しくなった。 4.今後の研究の展開 薄膜試料内の温度分布(±5℃)を改良し、融点の測定精度の向上を図る。反射光位置検出器のドリフト(±5μm/hr)を抑え、融点測定可能な膜厚の下限を広げると共に、粒子の液体および固体状態における表面張力を推定することを目指す。さらに、種々の金属と基板との組合わせについて表面張力を測定し、金属とマトリックスとの相互作用が金属微粒子の融解に及ぼす影響を明らかにする。