乱れた二次元超伝導薄膜の超伝導-絶縁体転移

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452038
• Research Institution: Deot. of Physics, Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 西田 信彦 東京工業大学, 理学部, 教授 (50126140)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大熊 哲 東京工業大学, 極低温システム研究センター, 助教授 (50194105)
• Keywords: 超伝導-絶縁体転移 / Kostelitz-Thouless転移 / 二次元超伝導体 / アモルファス超伝導体 / 超伝導揺らぎ / 近接効果

Research Abstract

乱れをパラメータとして起こる超伝導-絶縁体転移の問題を、我々は超高真空中において極低温基板に高融点金属Nbを急冷蒸着して作成したアモルファスNb超薄膜の電気伝導度を超高真空「その場」測定することによって研究してきた。この方法で3Å程度の厚さから0.1Åのオーダーで膜厚を制御してアモルファスNb超薄膜を作成することができ、超伝導-絶縁体転移に関して精密実験が可能となった。アモルファスNb超薄膜の平均場超伝導転移温度(T_<C0>)とKosterlitz-Thouless転移温度(T_<KT>)を測定した。膜厚を小さくしてゆくとT_<C0>低下してゆく。超伝導が消失する超伝導膜の面電気抵抗値は、h/4e^2(約6.4kΩ)に近いが普遍的な値ではないことを示した。T_<KT>の膜厚依存性の測定は、今までに測定されたことのないものであるが、膜厚を薄くして行くとT_<KT>のほうがT_<C0>よりはやく零になることを見つけた。このことは、ク-パ-対は存在するが位相の揺らぎが大きく超伝導が破壊されている新しい層の発見と考えられる。この成果は、朝光敦君が、1994年3月東京工業大学理工系大学に博士論文として提出し、博士の学位が与えられた。また、T_<C0>より上の温度における精密な電気伝導度測定によって超伝導揺らぎに対する電子局在の効果を研究した。この二つの成果は、49回の日本物理学会年会(福岡)において発表された。さらに、超伝導薄膜のT_<C0>が膜厚とともに低下する理由は未解決の問題であり、それを解明するために、我々のアモルファスNb超伝導薄膜に、常伝導金属Agを0.1Åのステップで蒸着しその低下のAg膜厚依存性を測定した。超伝導近接効果として説明できる。この結果は50回日本物理学会年会(神奈川)において発表する予定である。

Research Products

• [Publications] A.Asamitsu and N.Nishida: "Disappearance of Superconductivity in Ultra-Thin Amorphous Nb Films" Physica B. 194-196. 1649-1650 (1994)
• [Publications] 井口学,他2名: "アモルファスNb超薄膜の超伝導-絶縁体転移:超伝導ゆらぎと電子局在" 日本物理学会講演概要集(49回年会). 3. 437-437 (1994)
• [Publications] 朝光敦,他2名: "アモルファスNb超薄膜の超伝導絶縁体転移:コスタリッツ-サウレス転移" 日本物理学会講演概要集(49回年会). 3. 437-437 (1994)
• [Publications] 松葉健,他4名: "Ag,Cu/アモルファスNb超薄膜の近接効果" 日本物理学会講演概要集(50回年会). (印刷中). (1995)