2021 Fiscal Year Annual Research Report
磁性体／層状超伝導体複合構造におけるコヒーレントスピン依存量子現象
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19K05244
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
入江 晃亘 宇都宮大学, 工学部, 教授 (90241843)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 高温超伝導体 / スピントロニクス / 固有ジョセフソン接合 / 超伝導材料・素子 / 低温物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，固有ジョセフソン接合を用いたスピンバルブ素子を作製し，固有ジョセフソン接合列における層間結合と多数接合にわたる長距離結合の両観点からスピン流が固有接合特性に及ぼす影響を明らかにすること，また，同接合を利用した新奇なスピン機能素子応用への展開を目指すものである。最終年度である令和３年度は、BSCCO並びにBPSCCO単結晶に内在する固有ジョセフソン接合を用いた磁性体／固有ジョセフソン接合（F/IJJ）及び磁性体／固有ジョセフソン接合／磁性体（F/IJJ/F）構造を作製し、固有ジョセフソン接合特性に対するスピン注入の影響を評価した。F/IJJ/F構造では、磁性層の厚さおよび固有ジョセフソン接合の接合数に依存した臨界電流の地場依存性が観測され、上下磁性層の結合状態が固有接合特性に影響することが分かった。更に，固有ジョセフソン接合列におけるスピン注入を，磁気結合モデルに基づいて解析した結果，実験で観測された臨界電流の磁場依存性を概ね再現することに成功した。また、F/IJJ接触における接触抵抗の影響を排除できるF/IJJメサ型スピンバルブ素子の臨界電流の磁場依存性は、3端子メサ型素子のそれと異なることがわかった。これは、3端子素子では固有ジョセフソン接合の接合面に一様にスピンが注入されるのに対し、４端子素子構造では、電流注入電極部分からのみスピンが注入され、スピン注入効果が空間的に不均一に生じることに起因している。一方、臨界電流密度の高いBPSCCO固有ジョセフソン接合を用いてF/IJJ構造素子を作製したが、F/IJJ界面の接触抵抗を十分に低減できなかったことから、BSCCO固有ジョセフソン接合の場合のような磁性体の磁気特性を反映した臨界電流の磁場依存性を確認するまでには至らなかった。今後、接触抵抗を提言するためにBPSCCO表面の清浄性の改善について検討する必要がある。
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Research Products
(1 results)
