2015 Fiscal Year Annual Research Report
スピン三重項超伝導体と強磁性体の新奇超伝導接合素子
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14F04329
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
前野 悦輝 京都大学, 理学研究科, 教授 (80181600)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ANWAR MUHAMMAD 京都大学, 理学研究科, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 超伝導近接効果 / 強磁性薄膜 / スピン三重項超伝導 / 奇周波数超伝導 / 超伝導素子 / ルテニウム酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究「スピン三重項超伝導体と強磁性体の新奇超伝導接合素子」の目的は、スピン三重項超伝導体単結晶と強磁性金属薄膜の二層系で、スピン三重項超伝導近接効果の新奇現象を確立することである。従来型超伝導体と特殊な複合磁性層構造の組み合わせではなく、スピン三重項超伝導体Sr2RuO4を用いて、単一の強磁性体SrRuO3中にスピン三重項電子対を浸み込ませる新発想に基づいている。超伝導電流に加えて超伝導スピン流も制御する「超伝導スピントロニクス」とも呼べる新分野・概念を創る先駆けにもなると期待できる。
本年度は、Sr2RuO4単結晶/SrRuO3薄膜の二層系では、強磁性磁化が異常ともいえる値まで増大していることを実験的に確立した。基板の常磁性体としてSr2RuO4だけでなく、SrTiO3 など多くの酸化物の単結晶基板上にSrRuO3薄膜を育成し、それらの強磁性転移温度や磁気モーメントを測定して定量的に相互比較した。そしてSr2RuO4/SrRuO3の組み合わせで磁化が異常に大きくなるという実験事実を確証できた。磁化増大の起源解明を目指して、マックスプランク固体研究所との共同研究によるスピン偏極中性子線を用いた磁化・磁化分布測定、ソウル国立大学でのXMCD磁化分布測定、スイスのポール・シェラー研究所(PSI)での超低エネルギーミュオンを用いた超伝導近接効果測定などを駆使した研究を進めた。
次に上の二層系を用いた超伝導接合素子の作製に成功し、電流・電圧特性に現れるアンドレーエフ反射から、スピン三重項超伝導電子対がSr2RuO4単結晶からSrRuO3強磁性薄膜に近接効果で侵入していることを明らかにし、その特性侵入長も求めて、成果を論文投稿した。現在査読審査中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
超伝導接合素子の作製に成功し、スピン三重項超伝導電子対のSrRuO3強磁性薄膜への侵入を明らかにし、その特性侵入長も求めて、成果を論文投稿したことは当初計画以上の進捗といえる。しかしその一方で、強磁性磁化の増大のメカニズムについては、いくつかもの有力な手法で研究を進めてはいるものの、まだ解釈につながる有力な実験事実は得られていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度には、最終年度に当たり、二層系の異常な磁化に関する成果をまとめた論文を投稿・発表する。超伝導素子では、Sr2RuO4/SrRuO3/SiO2/Au/の配列で、スピン三重項超伝導侵入に伴う状態密度の変化を測定する。以上の成果をとりまとめて論文投稿・発表する。
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| Remarks |
16 November, 2015, Lecturer, JSPS Science Dialogue Program
Course: Superconductivity and Ferromagnetism, Physics
Place: Aichi Prefectural Okazaki Senior High School（愛知県立岡崎高等学校）
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