| Project/Area Number |
21K18145
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
Ono Teruo 京都大学, 化学研究所, 教授 (90296749)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳瀬 陽一 京都大学, 理学研究科, 教授 (70332575)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
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| Keywords | 超伝導 / 磁性 / スピントロニクス |
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| Outline of Research at the Start |
研究代表者らは、ニオブ層、バナジウム層、タンタル層から構成される非対称構造を有した人工格子において、測定電流と垂直に外部磁場を印加すると、超伝導の臨界電流の大きさが電流方向に依存することを見出した。このことは、順方向の臨界電流と逆方向の臨界電流の間の電流値では、順方向では超伝導状態でゼロ抵抗であるが、逆方向では常伝導状態で抵抗が有限となることを示し、超伝導ダイオード効果と呼ぶべき現象が観測されたことを意味する。本研究の目的は、超伝導ダイオード効果の機構を解明し、不揮発性超伝導ダイオード素子を創出することである。
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| Outline of Final Research Achievements |
The mechanism of the “superconducting diode effect” (Nature 584, 373 (2020)), which was discovered by the Principal Investigators, has been elucidated, and a nonvolatile superconducting diode device has been successfully created. The superconducting diode effect discovered by the Principal Investigators required an external magnetic field to break the time-reversal symmetry. However, by introducing a magnetic layer into the superconducting artificial lattice and breaking the time-reversal symmetry by magnetization, we succeeded in realizing the superconducting diode effect under no magnetic field.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
研究代表者らの見出した超伝導ダイオード効果は、時間反転対称性を破るための外部磁場を必要であったが、超伝導人工格子に磁性体を導入し、磁性体の磁化によって時間反転対称性を破ることで、無磁場下での超伝導ダイオード効果を実現することに成功した。これにより、無磁場下で超伝導ダイオード効果を利用できるばかりでなく、磁性体の磁化の向きによる超伝導ダイオードの極性制御が可能となった。磁性体の磁化の向きによる超伝導ダイオードの極性制御が可能ということは、磁性体の磁化を利用した不揮発メモリ機能を超伝導ダイオードに付加できることを意味し、不揮発性超伝導論理回路が可能となる。
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