2022 Fiscal Year Annual Research Report
磁性体および半導体複合素子を用いたトポロジカル超伝導の研究
| Project/Area Number |
20H01835
|
|---|
| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
中村 壮智 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (50636503)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 超伝導接合 / 磁性金属 / スピン軌道相互作用 / 表面二次元電子系 / トポロジカル超伝導 / ジョセフソン効果 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では半導体や磁性体に超伝導体を接合した複合素子によってトポロジカル超伝導を創出し，それを観測することを目指している．
本年度は所属変更で新しい研究機関にて研究を行うことになり，使える設備が大幅に変更となったため，試料構造等を変えてInAs表面二次電子系に超伝導体と磁性体を接合した系においてトポロジカル超伝導の観測を目指して研究を行った．InAsは表面でバンドが下向きに曲がっているため，表面に二次元電子系が自然と形成される．そのため，これに超伝導体と磁性体を順に，領域を変えて重なるように蒸着することで，磁性体を超伝導体の重なる境界では近接効果によるトポロジカル超伝導が生まれると考えられる．本年度はこのトポロジカル超伝導を観測するため実験試料の作製を行った．InAsはエピレディ基板を用いこれに磁性体としてパーマロイ45，超伝導体として鉛やアルミの蒸着を試みた．しかし，作製した試料は接触抵抗が高く，室温で鉛-InAs界面は若干ショットキー接合のような振る舞いを示した．これはInAs基板を用いたプロセスは大気中で行っているため表面に酸化膜が形成され，ショットキー接合の性質がわずかに表れたのだと考えられる．またアルミを用いた試料ではアルミ電極そのものの抵抗がかなり高く，温度係数は負であった．これは膜質が非常に悪いことを意味しており，接合界面以前の問題であった．この状況に対し，装置のクリーニングや電極の交換などを行うことで膜質は改善したが，最終的に超伝導デバイスの作製にまで至れなかった．
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
