Effects of high-energy ion irradiation in bismuth thin films at low temperature

ビスマス薄膜における低温での高エネルギーイオン照射効果

知見 康弘; 石川 法人   ; 岩瀬 彰宏*

Chimi, Yasuhiro; Ishikawa, Norito; Iwase, Akihiro*

ビスマスにおける高エネルギーイオン照射効果を、低温での電気抵抗率を測定することにより、その構造変化と関連付けて調べた。ビスマス薄膜(厚さ300-600に数種類の高エネルギー(100-200MeV)重イオンを10Kで照射し、そのときの試料の抵抗率を7Kでその場測定した。照射後、抵抗率のアニール挙動を35Kまで測定した。アニール中の抵抗率の温度依存性において20K付近で急激な上昇が見られており、これは照射誘起アモルファス領域の再結晶化を示唆している。アモルファスビスマスはまた、6K以下で超伝導転移を示すため、高エネルギー重イオン照射が引き起こす高密度電子励起により、超伝導アモルファスビスマスの柱状領域を通常のビスマス結晶中に誘起できる可能性がある。そこで今回、照射誘起アモルファス化による超伝導転移の検出を試みた。

We have studied high-energy ion irradiation effects in bismuth by measuring the electrical resistivity at low temperature in relation to its structural change. Bismuth thin films (300-600 10 K with several kinds of energetic (100-200 MeV) heavy ions. The resistivity of the specimen is measured in-situ at 7 K during irradiation. After irradiation, annealing behavior of the resistivity is observed up to 35 K. The temperature dependence of the resistivity during annealing shows an abrupt increase around 20 K, implying re-crystallization of irradiation-induced amorphous region. Since amorphous bismuth also shows a superconducting transition below 6 K, high-density electronic excitation due to energetic heavy-ion irradiation may induce columnar region of superconducting amorphous bismuth in normal crystalline bismuth. We are trying to detect the superconducting transition as a result of irradiation-induced amorphization.