Monolayer Rashba superconductors studied through interaction with magnetic materials

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01849
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Okamoto Tohru 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60245371)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ラシュバ効果 / 超伝導

Outline of Final Research Achievements

The suppression rate of the superconducting transition temperature Tc of ultrathin Pb films due to magnetic adatom deposition was systematically studied for various magnetic material and coating material. All the experimental results are explained in terms of the following assumptions. (1) The suppression rate reaches its maximum when the Kondo temperature TK is about the same as Tc. (2) TK decreases rapidly as the spin of adatoms increases. (3) By inserting Au or Ag between the Pb film and the magnetic adatoms, the number of valence electrons of the host metal atoms is effectively reduced, and TK decreases significantly.
It was found that coating Pb films with Au or Ag increases the suppression rate. This seemingly surprising result can be explained in terms of (1) and (3).

Free Research Field

低温物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

磁性原子密度に対するTcの減少率を、磁性原子の種類を系統的に変えて測定した研究は、バルクの希薄磁性合金でも行われておらず、本研究が初めてである。また、金属表面の磁性原子のTKは、これまで走査トンネル分光法によって得られたスペクトルをファノ関数によって解析する手法によってのみ得られていたが、本研究で用いられた手法は、その検証に使えるだけでなく、走査トンネル分光法による手法が苦手とする高いTKの決定にも用いることができる。さらに、本研究でコーティングによってTKを大きく制御できることが示されたが、ナノスケールのスピントロニクス素子の開発など応用にもつながる重要な成果と確信する。