2015 Fiscal Year Research-status Report
鉄カルコゲナイド系極薄膜の高温超伝導発現機構の解明
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15K13354
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
塩貝 純一 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30734066)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | セレン化鉄 / 電気二重層トランジスタ / 高温超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオン液体が薄膜表面に誘起する強烈な電場により実現する電気化学反応と静電的キャリアドーピングを組み合わせることにより、近年トンネル分光や光電子分光法で報告されているセレン化鉄の高温超伝導転移温度の起源を解明することを目的として研究を行なっている。本年度は(1)高品質のセレン化鉄薄膜と、(2)セレン化鉄薄膜をチャネルとした電気二重層トランジスタの作製とその電気特性評価に取り組んだ。(1)についてはパルスレーザー堆積法により、成長条件を最適化することで酸化物基板上に平坦な単結晶薄膜を作製することが出来た。(2)については、(1)で得られた薄膜を罫書法によりチャネルを形成し、DEME-TFSTをイオン液体として搭載した電気二重層トランジスタの作製技術を確立した。また、ゲート電圧と試料温度を精密に制御することで、イオン液体とセレン化鉄薄膜表面の電気化学反応を誘起することに成功し、厚膜の状態から単層まで系統的に膜厚を制御して電気伝導測定をすることができた。その結果、ある臨界膜厚以下において40Kの高温超伝導の観測に成功した。電界効果と組み合わせることにより、セレン化鉄の高温超伝導の発現には電子蓄積やバンド構造の変調が重要であることを明らかにした。
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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
当初の計画通りセレン化鉄薄膜の成長や電気二重層トランジスタの作製技術の向上が認められ、さらにイオン液体と薄膜表面の電気化学エッチングを誘起することで系統的かつ精密に膜厚制御する技術を確立した。その結果、セレン化鉄の超伝導特性の膜厚依存性や外部電場依存性を調べることができ、極薄膜状態における高温超伝導の起源を明らかにした。以上により、本研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に確立したセレン化鉄薄膜のエッチングと電気測定技術をさらに発展させる。従来の角度分解光電子分光の実験より、セレン化鉄で発現する高温超伝導は単層化が本質ではなく、フェルミ準位の位置も本質的に効いているのではないかと予想できる。電気二重層トランジスタのエッチング技術と共に、ホール効果測定や外部印加電界を組み合わせることにより、超伝導特性とフェルミ準位の関係を議論する予定である。
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