2021 Fiscal Year Research-status Report
マヨラナ粒子を利用した、長いコヒーレンス時間を持つ量子ビットの開発
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20K14398
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
井上 悠 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (90843342)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トンネル分光 / トポロジカル物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トポロジカル絶縁体と超伝導体の接合に形成されると考えられている、「マヨラナ粒子」の物質中での観測を確実なものにするとともに、それを制御して量子ビットとして応用することに挑む。物質中のマヨラナ粒子形成の前提条件となるジョセフソン効果の観測と、その存在の証となるゼロバイアスピークの観測に取り組む。研究代表者の異動に伴い、アクセスできる実験装置に変更が生じたため、接合素子作製プロセスの見直しに重点を置いて下記項目を実施した。
１．ジョセフソン効果の観測：分子線エピタキシー法で作製したトポロジカル絶縁体薄膜をベースに、接合素子を作製した。液体ヘリウム温度以下まで素子を冷却してジョセフソン効果の観測を試みた。
２．バルク単結晶の剥離によるトポロジカル絶縁体素子作製：接合素子の母体となるトポロジカル絶縁体薄膜を、バルク単結晶からの小片剥離と、電子線リソグラフィーで作製した。そのうえで、電気輸送特性評価を行い、素子作製プロセスの最適化と、トポロジカル絶縁体の基礎的な物性評価を行った。
３．トンネル分光によるトポロジカル物質の電子状態測定：ゼロバイアスピークの観測には、超伝導状態でトンネル分光を行って、接合部分の電子状態をエネルギー分解して測定する必要がある。その準備として、フラットバンドという特徴的な電子状態を持つ別のトポロジカル物質を対象として、トンネル分光測定を試みた。トンネル分光の結果から、フラットバンドを示唆するピーク状のスペクトルが観測された。条件を変化させながら測定を行うことで、トンネル分光測定の最適化を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルス蔓延による在宅勤務要請と、施設整備に伴うクリーンルーム閉鎖で、リソグラフィーによる微細加工が遅れているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点で作製出来ている素子構造をベースに、ジョセフソン効果の観測やゼロバイアスピークの測定に必要な要素構造の作製に取り組む。同時に、共同研究のチャネルを利用するなどして、多様なトポロジカル物質でのマヨラナ粒子観測の可能性を探る。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス蔓延により、計画していた実験を行うことができなかったため。次年度は今年度行うことができなかった実験を実施するために助成金を使用する予定である。
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[Journal Article] Evidence of two-dimensional flat band at the surface of antiferromagnetic kagome metal FeSn2021
Author(s)
Minyong Han, Hisashi Inoue, Shiang Fang, Caolan John, Linda Ye, Mun K. Chan, David Graf, Takehito Suzuki, Madhav Prasad Ghimire, Won Joon Cho, Efthimios Kaxiras, Joseph G. Checkelsky
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 5345
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Tunneling spectroscopy of thin film antiferromagnetic kagome metal2022
Author(s)
井上 悠, Minyong Han, Shiang Fang, Caolan John, Linda Ye, Mun K. Chan, David Graf, 鈴木健士, Madhav Prasad Ghimire, Won Joon Cho, Efthimios Kaxiras, Joseph G. Checkelsky
Organizer
令和3年度 新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
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[Presentation] カゴメ金属ヘテロ構造に形成される二次元フラットバンドの観測2022
Author(s)
井上 悠, Minyong Han, Shiang Fang, Caolan John, Linda Ye, Mun K. Chan, David Graf, 鈴木健士, Madhav Prasad Ghimire, Won Joon Cho, Efthimios Kaxiras, Joseph G. Checkelsky
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] Planar Schottky tunneling spectroscopy of antiferromagnetic kagome metal FeSn2021
Author(s)
Minyong Han, Hisashi Inoue, Shiang Fang, Caolan John, Linda Ye, Mun K. Chan, David E Graf, Takehito Suzuki, Madhav Prasad Ghimire, Won Joon Cho, Efthimios Kaxiras, Joseph Checkelsky
Organizer
APS March Meeting 2021
Int'l Joint Research
