| Project/Area Number |
20J20229
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
徳田 将志 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | トポロジカル超伝導体 / メゾスコピック系 / 量子化磁束 / 量子干渉効果 / 近藤効果 / 数値くり込み群 / スピン輸送測定 |
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| Outline of Research at the Start |
21世紀に入って、物性物理学に数学の位相幾何学（トポロジー）の考え方を持ち込んだ研究が盛んに行われるようになりました。特に、冷却すると電気抵抗が消失する超伝導体にその考えを適用したトポロジカル超伝導体は、学術的な興味深さに加え、省エネルギーエレクトロニクスや量子コンピューターなどの産業応用の観点からも非常に重要な物質群です。本研究課題では、微細加工技術を駆使してトポロジカル超伝導体をナノスケールの素子に組み込み、その物性を人工的に制御・観測することでその性質明らかにします。また、トポロジカル超伝導体に特有の機能を利用した新しい量子デバイスを提案・実現します。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、薄膜のトポロジカル超伝導体に焦点を当てています。薄膜物質であれば、微細加工によって人工的にデザインしたメゾスコピック系の素子に組み込むことが可能です。メゾスコピック系の素子を用いることで、輸送測定から超伝導秩序変数の情報が取得できます。本研究課題では、メゾスコピック系の素子においてトポロジカル超伝導体に特有の輸送現象を観測することを目指してきました。トポロジカル超伝導体にはカイラル超伝導体とヘリカル超伝導体の２種類が存在しますが、本研究ではカイラル超伝導体の有力な候補であるBi/Ni薄膜について主に研究を進めてきました。
令和4年度は、前年度までで得られたBi/Ni薄膜超伝導体を微小なリング型素子に加工したデバイスにおけるLittle-Parks(LP)振動の磁場印加による位相変化について、理論家と共同で考察を進めました。これまでの理論では、カイラル超伝導体を仮定した場合でもLP振動の位相変化を再現できませんでしたが、その理論の仮定の中にBi/Ni薄膜のスピン軌道相互作用と磁気モーメントを考慮したところ、実験結果を再現することができました。このことから、Bi/Ni薄膜がカイラル超伝導体であるという予想に矛盾しない実験的根拠が得られたとともに、磁場印加によるLP振動の位相変化という前例のない現象の説明が可能になりました。このようなLP振動の位相変化は、トポロジカル超伝導体を用いたナノスケールの量子デバイスに新奇な機能を付与する可能性があります。また、同じくトポロジカル超伝導体の候補であるPtBi2にSeをドープした試料に対して上部臨界磁場の測定を行い、特徴的なヒステリシスを観測しました。このヒステリシスに対して試料への磁束の侵入を詳細に検討しながら解析を行ったところ、この試料中での磁束のダイナミクスが明らかになりました。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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