2018 Fiscal Year Annual Research Report
Topological Josephson junction with arbitrary phase
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17K18756
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
新見 康洋 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (00574617)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 超伝導材料・素子 / ジョセフソン接合 / トポロジー / スピン蓄積 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物性物理学は、量子力学的な効果を顕著に観測できる舞台であり、固体中の自由電子がその主役を担う。電子の波としての性質に着目すると、波の振幅は電子の存在確率を表すが、波には位相の自由度もある。通常、位相は直接的に観測、制御することは容易ではないが、超伝導ジョセフソン接合では、位相が重要な役割を果たす。しかし、これまでの超伝導ジョセフソン接合の研究では、位相は0もしくはπの2値に限られており、自由に制御できていない。そこで本研究では、BiとNiの二層薄膜超伝導体を用いて、超伝導ジョセフソン接合の位相をスピン蓄積で自在に変調する、位相可変ジョセフソンを創製することを目的とした。
まずBi/Ni薄膜超伝導体のスピン輸送特性を調べるために、強磁性体とBi/Niからなるスピンホール素子を作製し、常伝導状態でのスピンホール効果とスピン拡散長の測定を行った。その結果、10 KでBi/Niのスピンホール角は0.8%となり、強いスピン軌道相互作用をBiが含まれているにも関わらず、値はPtに比べて小さいものとなった。一方、Bi/Niのスピン拡散長は10 Kで3 nm程度となり、こちらは単体Biの値に比べて、一桁程度小さい値が得られた。これは、Ni層が磁性を持っていることと定性的に一致する結果となった。上記の内容に関してはApplied Physics Express誌への掲載が決定している。
さらに上述のスピンホール素子を超伝導転移温度(4 K)以下に冷却して、逆スピンホール効果を測定したところ、通常のs波超伝導体で観測されているような信号の増大を観測した。ただし、s波超伝導体の場合と違って、その形状は常伝導状態のものと大きく異なる。現在その原因について解明中である。
またBi/Niを用いたジョセフソン接合素子の作製も行った。現在、ジョセフソン接合素子とスピンホール素子を組み合わせた研究を継続中である。
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Research Products
(34 results)
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[Presentation] カイラル磁性体CrNb3S6薄膜における磁気輸送測定2019
Author(s)
川原遼馬, 谷口祐紀, 河上司, Y. A. Alaoui, 荒川智紀, 乾皓人, 島本雄介, 高阪勇輔, 戸川欣彦, 新見康洋, 小林研介
Organizer
日本物理学会第74回年次大会
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[Presentation] Fabrication and electrical measurements of CrNb3S6 thin films2018
Author(s)
R. Kawahara, H. Taniguchi, T. Kawakami, Y. A. Alaoui, T. Arakawa, A. Inui, Y. Shimamoto, Y. Kosaka, Y. Togawa, Y. Niimi, and K. Kobayashi
Organizer
International Symposium on Chiral Magnetism (chi-mag 2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] カイラル磁性体CrNb3S6薄膜における磁気抵抗測定2018
Author(s)
川原遼馬, 谷口祐紀, 河上司, Y. A. Alaoui, 荒川智紀, 乾皓人, 島本雄介, 高阪勇輔, 戸川欣彦, 新見康洋, 小林研介
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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