2008 Fiscal Year Annual Research Report
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18740223
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
斎藤 政通 The Institute of Physical and Chemical Research, 河野低温物理研究室, 協力研究員 (70415165)
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| Keywords | 超流動ヘリウム3 / 臨海温度 / サイズ効果 / 微細加工 / 超低温 / ジョセフソン接合 / 異方的秩序変数 |
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| Research Abstract |
超流動ヘリウム3のコヒーレンス長は100 nm程度であり、微細構造装置を用いることで超流動・常流動状態及び、その幾何学的形状の選択が可能であり、位相の量子化条件と密接に関連する短連結・多重連結形状の制御、ジョセフソン効果にも代表される巨視的量子トンネル現象の検証、またジョセフソン接合で形成されるアンドレーエフ束縛状態を検証する舞台としての大きな発展と成果が期待される。ジョセフソン素子は超伝導体で実現されているが、固体試料では困難な、境界条件や形状を連続的に制御し系統的な実験が可能である点にヘリウム3を対象とした本実験の意義がある。また、超流動ヘリウム3のバルクの性質は良く知られており、磁場により超流動相を選択できるなど、異方的超伝導・超流動での境界効果を調べる上でも格好の研究対象である。微細加工により作成したくし型電極は平面展開型のコンデンサーであり、印加電圧により発生させた電場は電極表面近傍に集約されるため、1mk以下の超低温環境下において膜厚1ミクロン以下の超流動ヘリウム3薄膜を高感度で測定・制御することが可能となった。
磁場中での実験のために試料容器を銀で作成し、液面位置の連続的制御のための平行平板を導入するなどの改良を行い、実験を行った。この液面制御装置は所定の動作が確認され、バルクでの超流動転移を測定することにも利用できた。実験の結果、ヘリウム3薄膜の超流動転移を観測し、0.1〜8ミクロンの膜厚範囲にわたり転移温度の膜厚依存性をバルクとの同時測定により精密に調べることがでた。この実験により、電極上で常流動一超流動を制御するために不可欠な情報である、膜厚を関数とした超流動一常流動相図の全体像を明らかにすることができた。
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