2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K05168
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
佐野 和博 三重大学, 工学研究科, 教授 (40201537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 浩次 三重大学, 工学研究科, 准教授 (70281847)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電場誘起超伝導 / 第一原理計算 / ダイヤモンド表面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコンなどの通常の半導体では純粋な結晶にホウ素などの不純物を微量注入し電気伝導を担うキャリヤを結晶中に導入しているが、キャリヤを不純物によらず外部からの電界により注入することができれば、今まで超伝導現象が観測されていない物質においても新たな超伝導やすでに超伝導が見られている物質においても、不純物による乱れの効果を受けないので超伝導転移温度の上昇が期待される。
電界を用いて半導体表面にキャリヤを注入したり制御したりする事自体は、電界効果トランジスタなどですでに実現しているが、キャリヤ密度を高めることが難しく超伝導を発現するまでには至っていなかった。しかし近年、イオン液体を用いた電気2重層構造を用いて半導体表面などに強力な電場を掛け、従来では不可能であった多数のキャリヤを表面に誘起することが可能になってきた。この超伝導状態を電場誘起超伝導と呼び、外部電場によって超伝導状態の制御が可能であるなどさまざまな特徴があり注目を浴びている。
我々は早くからこの電場誘起超伝導の可能性に注目して、第一原理計算の立場から電場下での表面電子状態の研究を行ってきた。我々は特にダイヤモンド結晶に注目し、その表面に誘起されるキャリヤ分布などを現実的なモデルを用いて明らかにしてきた。本研究ではそれをさらに発展させ電子格子相互作用定数を第一原理計算により求め、格子振動を媒介にした電子間引力を起源とする超伝導の転移温度を評価した。その結果、外部電場が１V/オングストローム程度を超えた強さになれば超伝導は観測できる程度の電荷密度になることがわかった。この電場の強さは実験的に報告されている値の2倍程度に対応しており、今後実験方法の進展が進めば実現可能ではないかと思われる値となっている。この結果は学術論文にまとめ投稿中となっている。
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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
第一原理計算を用いてダイヤモンド結晶表面で生じる電場誘起超伝導の転移温度を求めることが本研究の中心課題であるが、外部電場の強さを変えた時の電子格子相互作用定数を計算することに成功し、それを用いて超伝導転移温度を評価することができた。その結果はまとまり現在投稿中であるので、研究は概ね順調に進展しているものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在投稿中である論文をなるべく早く受理されるよう努力したい。また現在投稿中の論文では触れることが出来なかった課題についても第一原理計算の立場から研究を進め、ダイヤモンド結晶における電場誘起超伝導現象の全貌を明らかにするよう研究を進めて行く予定である。
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| Causes of Carryover |
ワークステーション用のメモリなどを購入したが、予想より安かったことや旅費が想定した額より少なく済んだため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究の進展に伴いさらなる数値計算の必要性が出てきているので、ワークステーションを新規に一台購入する予定である。
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