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カイラルP波S波超伝導ハイブリッドSQUIDによるカイラル超伝導位相状態の研究

Publicly Offered Research

Project AreaTopological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries
Project/Area Number 25103721
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

石黒 亮輔  独立行政法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 協力研究員 (40433312)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
KeywordsカイラルP波超伝導 / SQUID / ジョセフソン接合 / 集束イオンビーム加工 / 電子ビーム加工 / 時間反転対称性の破れ / 磁束量子 / 半整数周期 / ルテニウム酸化物 / カイラル超伝導
Outline of Annual Research Achievements

本年度においては、昨年度にS波超伝導体であるニオブとカイラルP波超伝導体であるSr2RuO4によるハイブリッドSQUIDにおいて確認されたカイラルP波超伝導体のカイラルドメイン間における高次のジョセフソン電流、時間反転対称性の破れ、また、昨年度は観測されていないカイラルエッジ電流について検証を行った。昨年度までのハイブリッドSQUIDでは「カイラルP波超伝導体であるSr2RuO4部がバルクの結晶の一部にあったこと」、「フォトリソグラフィーを用いて作製したSQUIDであったために加工精度が1μm程度で結晶の端の相対角度によって変化するカイラル超伝導位相の高精度の決定が難しいこと」などから実験結果の解釈にあいまいな点が残っていたため、これらを解決するために以下の2つの方法を用いて研究を進めた。まず、一つはバルクの結晶から10μm程度の大きさに集束イオンビーム加工したSr2RuO4のマイクロ結晶に同じく集束イオンビームによるアシスト蒸着法加工を用いたタングステン超伝導薄膜によって電極を作製することで新たなハイブリットSQUIDを作製し、この磁場応答を計測した。タングステン超伝導薄膜とSr2RuO4との超伝導接合は全く新しい接合であるためSQUIDとして動作させるためにはいくつかの困難があったが、現在はSQUIDとして動作することがはっきりと確認でき、新しい超伝導位相研究のための手法を確立したといえる。また、高精度のカイラル位相決定のためには高精度の電極の位置決めが必要であるため、従来どうりバルクのSr2RuO4-Ru共晶上に電子ビームリソグラフィーを用いてハイブリッドSQUIDの作製を行い、典型的なSQUID動作を確認した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (19 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Magnetization of a Mesoscopic Superconducting Sr2RuO4 Plateon Micro-dc-SQUIDs2014

    • Author(s)
      S. Tsuchiya, M. Matsuno, R. Ishiguro, H. Kashiwaya, S. Kashiwaya, S. Nomura, H. Takayanag, Y. Maeno
    • Journal Title

      Journal of Physical Society of Japan

      Volume: 83 Issue: 9 Pages: 0947151-5

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.094715

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      2014 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Superconducting transition of Ru in SQUIDs with Nb/Ru/Sr2RuO4 junctions2014

    • Author(s)
      Y. Nago, R. Ishiguro, T. Sakurai, M. Yakabe, T. Nakamura, S. Yonezawa, S. Kashiwaya, H. Takayanagi;, Y. Maeno
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 568 Issue: 2 Pages: 022031-022031

    • DOI

      10.1088/1742-6596/568/2/022031

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      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Broken time-reversal symmetry in a SQUID based on chiral superconducting Sr2RuO42014

    • Author(s)
      R. Ishiguro, T. Sakurai, M. Yakabe, T. Nakamura, S. Yonezawa, S. Kashiwaya, H. Takayanagi, Y. Maeno
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 568 Issue: 2 Pages: 022020-022020

    • DOI

      10.1088/1742-6596/568/2/022020

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  • [Presentation] Fabrication of M/SrRuO3/Sr2RuO4 (M=Au, Nb) junctions and their transport properties2015

    • Author(s)
      M. S. Anwar, Y. Sugimoto, S. Yonezawa, R. Ishiguro, Y. Tano, S. R. Lee, Y. J. Shin, S. J. Kang, H. Takayanagi, T. W. Noh, Y. Maeno
    • Organizer
      日本物理学会 第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学、新宿区、東京都
    • Year and Date
      2015-03-24
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  • [Presentation] Au/SrRuO3/Sr2RuO4 超伝導ハイブリッドジャンクションの電気伝導特性2015

    • Author(s)
      杉本 雄亮, M. S. Anwar, 米澤 進吾, Y. J. Shin, S. R. Lee, S. J. Kang, 石黒 亮輔, 田野 佑典, 高柳 英明, T. W. Noh, 前野 悦輝
    • Organizer
      日本物理学会 第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学、新宿区、東京都
    • Year and Date
      2015-03-21
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Chirality-induced half-flux periodicity in superconducting quantum interference in Sr2RuO42014

    • Author(s)
      R. Ishiguro, Y. Tano, Y. Nago,T. Sakurai, M. Yakabe, T. Nakamura, S. Yonezawa, S. Kashiwaya,
    • Organizer
      the International Conference on Topological Quantum Phenomena (TQP2014)
    • Place of Presentation
      kyoto Univ., kyoto, japan
    • Year and Date
      2014-12-16 – 2014-12-20
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 微小試料の磁化測定のための集束イオンビームアシスト蒸着による直接描画SQUIDの開発2014

    • Author(s)
      石黒 亮輔, 田野 佑典, 永合 祐輔, 高柳 英明, 河野 公俊
    • Organizer
      第75回 応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学、札幌市、北海道
    • Year and Date
      2014-09-19
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  • [Presentation] 集束イオンビームアシスト蒸着法によるタングステン超伝導薄膜とカイラル超伝導体Sr2RuO4接合の作製と評価2014

    • Author(s)
      田野 佑典, 石黒 亮輔, 永合 祐輔, 柏谷 聡, 米澤 進吾, Anwar Muhammad, 高柳 英明, 河野 公俊, 前野 悦輝
    • Organizer
      第75回 応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学、札幌市、北海道
    • Year and Date
      2014-09-18
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Nb/Ru/Sr2RuO4超伝導接合を持つdc-SQUIDのRu超伝導転移温度以下における異常磁場応答2014

    • Author(s)
      永合 祐輔, 石黒 亮輔, 櫻井 貴寛, 矢ヶ部 恵弥, 柏谷 聡, 米澤 進吾, 高柳 英明, 前野 悦輝
    • Organizer
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学、春日井市、岐阜県
    • Year and Date
      2014-09-10
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 集束イオンビームによるNb/Ru/Sr2RuO4接合を含んだdc-SQUIDの作製とその評価2014

    • Author(s)
      石黒 亮輔, 田野 佑典, 谷下 智紀, 永合 祐輔, 柏谷 聡, 米澤 進吾, M.S. Anwar, 高柳 英明, 河野 公俊, 前野 悦輝
    • Organizer
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学、春日井市、岐阜県
    • Year and Date
      2014-09-09
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Epitaxial thin films of ferromagnetic SrRuO3 on the spin-triplet superconductor Sr2RuO4.2014

    • Author(s)
      Anwar M.S., Shin Y.J., Sugimoto Y., Lee S.R., Yonezawa,S, R. Ishiguro, Tano Y., Takayanagi H., Noh T.W., Maeno Y.
    • Organizer
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学、春日井市、岐阜県
    • Year and Date
      2014-09-09
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] SUPERCONDUCTING TRANSITION OF RU IN SQUIDS WITH NB/RU/SR2RUO4 JUNCTIONS.2014

    • Author(s)
      Nago Y., Ishiguro R., Sakurai T., Yakabe M., Nakamura T., Yonezawa S., Kashiwaya S., Takayanagi H., Maeno Y.
    • Organizer
      27th International Conference on Low Temperature Physics(LT27)
    • Place of Presentation
      Palais Rouge, Buenos Aires, Argentina
    • Year and Date
      2014-08-06 – 2014-08-13
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] BROKEN TIME REVERSAL SYMMETRY IN SQUIDS BASED ON CHIRAL SUPERCONDUCTING SR2RUO4.2014

    • Author(s)
      Ishiguro R., Sakurai T., Yakabe M., Nakamura T., Yonezawa S., Kashiwaya S., Maeno Y., Takayanagi H.
    • Organizer
      27th International Conference on Low Temperature Physics(LT27)
    • Place of Presentation
      Palais Rouge, Buenos Aires, Argentina
    • Year and Date
      2014-08-06 – 2014-08-13
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Nb/Ru/Sr2RuO4超伝導接合を持つdc-SQUIDによるカイラルドメインの検証

    • Author(s)
      田野 佑典, 櫻井 貴寛, 永合 祐輔, 石黒 亮輔, 柏谷 聡, 米澤 進吾, M.S. Anwar, 高柳 英明 and 前野 悦輝
    • Organizer
      日本物理学会 第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Sr2RuO4-Ru共晶における3K相超伝導とNbによるSQUIDの磁場変調の温度変化

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      石黒 亮輔, 櫻井 貴寛, 中村 壮智, 米澤 進吾, 高柳 英明 and 前野 悦輝
    • Organizer
      日本物理学会 第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Sr2RuO4とS波超伝導ハイブリッドSQUIDによる超伝導位相と時間反転対称性の破れ

    • Author(s)
      石黒 亮輔, 櫻井 貴寛, 矢ヶ部 恵弥, 永合 祐輔, 中村 壮智, 米澤 進吾, M. S. Anwar ., 柏谷 聡, 髙柳 英明 and 前野 悦輝
    • Organizer
      新学術領域研究「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」 第4回領域研究会(平成25年度)
    • Place of Presentation
      名古屋大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamic behavior of Nb/Ru/Sr2RuO4 junctions in different configurations

    • Author(s)
      Anwar M.S., Yonezawa S., Ishiguro R., Yakabe M., Sakurai T., Takayanagi H., Watanabe E. and Maeno Y.
    • Organizer
      新学術領域研究「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」 第4回領域研究会(平成25年度)
    • Place of Presentation
      名古屋大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Time Reversal Symmetry Breaking in SQUID with Sr2RuO4, Nb and Nb/Ru/Sr2RuO4 junctions

    • Author(s)
      Ishiguro R., Sakurai T., Yakabe M., Nakamura T., Yonezawa S., Kashiwaya S., Maeno Y. and Takayanagi H.
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      International Workshop for Young Reserchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
    • Place of Presentation
      Okinawa, Japan
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamic behavior of Nb/Ru/Sr2RuO4 junctions

    • Author(s)
      Anwar M.S., Yonezawa S., Ishiguro R., Yakabe M., Sakurai T., Takayanagi H., Watanabe E. and Maeno Y.
    • Organizer
      International Workshop for Young Reserchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
    • Place of Presentation
      Okinawa, Japan
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Nb/Ru/Sr2RuO4超伝導接合を持つdc-SQUIDにおけるRuの超伝導転移

    • Author(s)
      櫻井 貴寛, 矢ヶ部 恵弥, 永合 祐輔, 石黒 亮輔, 中村 壮智, 米澤 進吾, 大里 啓考, 渡辺 英一郎, 津谷 大樹, 髙柳 英明 and 前野 悦輝
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamic behavior of Nb/Ru/Sr2RuO4 junctions

    • Author(s)
      nwar M.S., Yonezawa S., Ishiguro R., Yakabe M., Sakurai T., Takayanagi H., Watanabe E. and Maeno Y.
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] カイラルP波S波超伝導ハイブリッドSQUIDによるカイラル超伝導位相状態の研究

    • Author(s)
      石黒 亮輔
    • Organizer
      新学術領域「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」第11回集中連携研究会
    • Place of Presentation
      京都大学
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  • [Remarks] トポロジカル量子現象メンバープロフィール

    • URL

      http://www.topological-qp.jp/member/sp_profile/profile_a01_ishiguro.html

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      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 日本女子大学 研究者情報

    • URL

      http://www2.jwu.ac.jp/kgr/jpn/ResearcherInformation/ResearcherInformation.aspx?KYCD=00013080

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 超伝導量子干渉素子およびその製造方法2015

    • Inventor(s)
      石黒亮輔
    • Industrial Property Rights Holder
      独立行政法人理化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-025842
    • Filing Date
      2015-02-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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