2020 Fiscal Year Annual Research Report
verification of the superconducting symmetry of two-dimensional superconductor under strong electric field
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17K05551
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| Research Institution | Japan Women's University |
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Principal Investigator |
石黒 亮輔 日本女子大学, 理学部, 准教授 (40433312)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高柳 英明 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 教授 (70393725)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 界面状態 / 超伝導 / MoS2 / ファンデルワールス界面 / 接触抵抗 / ショットキーバリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電気二重層トランジスタを用いた強い電場下の二次元超伝導状態についての研究を行ってきた。電気二重層トランジスタチャネルには二次元半導体であるMoS2と酸化物半導体である酸化亜鉛を用いた。本研究でMoS2において電気二重層トランジスタ構造におけるチタン電極とMoS2との間に新しい超伝導が存在することなどが見出されている。また、電気輸送特性からもまた、0.5Kまでの磁気特性からも磁気異方性が検出されるなどしたため、①磁気特性の検証と②界面状態の面内電気輸送特性などに注目した研究を行った。①の磁気特性については不純物等の問題を極めて慎重に対策した後に0.5KまでMPMS装置で検証した。Ti/MoS2接合構造のみの試料では残念ながら今日自制的な振る舞いは再現できなかった。一方で1Kで超伝導転移するアルミをつけたAl/Ti/MoS2構造では、アルミの超伝導転移を起因ととして磁化M-磁場H曲線にヒステリシスが観測されたが通常のアルミの超伝導で期待されるM-H曲線とは大きく異なる特異な応答を示したがその解釈は難しい状況である。②の電気輸送特性に関しては界面状態のホール測定を行うことを目指して試料を作製し、検証を行ったが、伝送長が比較的短いことが分かりさらに試料を小さくする必要があることが分かった。また、金属電極としてTiが特別なのか検証するためにNiを用いた試料も作製し、これまでと同じ手法を用い界面状態が存在することを確かめた。いずれにせよ、電気二重層トランジスタ構造を用いたことで界面状態にアクセスする手法を開発し、初期の目標とは少々ずれたが金属ファンデルワールス結晶界面という、新たな電界効果の存在する可能性のある界面での超伝導の可能性を見いだし、独立した界面状態の存在について明らかにできたことは意義深い物と考える。
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