2019 Fiscal Year Research-status Report
微小な超伝導単結晶薄膜に閉じ込めた量子渦状態と制御
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17K05537
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
小久保 伸人 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (80372340)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡安 悟 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (50354824)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超伝導素子 / 量子渦 / メゾスコピック系 / SPMプローブ顕微鏡（SSM） / 低温物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微小な超伝導体では、その形状によって定まる、バルクな系には現れない、さまざまな量子渦配列が期待される。その中で、最も顕著な現象でありながら、いまだ実証されていないのが対称性誘起の反量子渦・量子渦分子である。正三角形状の微小超伝導体の場合、試料中心に誘起される反量子渦の周囲を、形状の対称性を満足するように量子渦の三角配列が囲うとされる。詳細な磁気相図の計算では、反量子渦と量子渦との対消滅により、分子状態が安定に出現するのは第二臨界磁場近傍の極めて狭い温度・磁場範囲にとどまる。しかし、量子渦配置の対称性を保つ微細孔（アンチドット）の導入で、分子が出現する温度・磁場領域が大きく広がる可能性が提案されていた。
我々は前年度までに磁束トラップ効果と磁場反転操作を併用することで、反量子渦・量子渦分子に相当する反磁束・磁束状態を、正三角形状のアモルファス超伝導膜において見出すことに成功した。平成３１年度は、膜の不均質性に伴う影響を排除するため、より優れた均質性を誇る2H-NbSe２単結晶超伝導体の微小三角形試料を用いた。NbSe２単結晶は層状構造をもち、容易に機械剥離することが可能である。この特徴を利用して用意した薄膜結晶片をシリコン酸化膜ウェハ上にスタンプし、ドライなプロセスで微細加工した。走査SQUID磁気顕微鏡で磁気状態を直接観測したところ、量子渦はアンチドットではなく試料端付近にトラップされ、反磁束・磁束状態を見出すには至らなかった。鋭利な試料端形状に伴う顕著な障壁バリア効果の影響が磁束状態を支配することがわかり、この効果を低減することが必要となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
NbSe2単結晶の加工精度を向上させる装置の不具合の改善と条件だしに時間を要したため
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| Strategy for Future Research Activity |
試料端の加工方法を見直すことで、試料端の障壁バリアの影響の低減を試みたい。
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| Causes of Carryover |
試料作製の装置に生じた不具合の改善に時間を要した。当初予定していた走査SQUID実験を十分に実施できなかったため、寒剤予算の一部が未使用となった。来年度の寒剤費用に充てたい。
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