2021 Fiscal Year Annual Research Report
スピン分解STMによるスカーミオンー超伝導界面の新奇物性探索
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20K15166
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
土師 将裕 東京大学, 物性研究所, 助教 (50805869)
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2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | スピン分解走査トンネル顕微鏡 / 走査トンネル顕微鏡 / 超伝導 / 薄膜磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は超伝導体と磁性体の界面を作製し、その界面で発現する新奇現象を走査トンネル顕微鏡（STM）によって明らかにすることである。
本研究において重要な点は適切な超伝導体と磁性体の選定である。なぜなら、超伝導特性は通常磁性と競合するため、その界面において超伝導性と磁性の両方が保たれている必要があるからである。本研究において様々な検討を重ねた結果、超伝導体であるNbSe2上にCrBr3薄膜を作製することが本研究を遂行する上で最も適切であることが判った。
この場合、どちらも2次元層状化合物であるため、試料作成方法としてスコッチテープによる剥離と基板への転写を組み合わせた方法と分子線エピタキシー法による2つの手法が考えられる。前者においては資料が微小となるためSTM探針による試料位置の特定が良いではないが、本研究で静電容量をマッピングすることによりそれが可能であることを示した。後者においては、グラファイト基板上での予備実験でCrBr3を分子線エピタキシー法により成長可能であることを示した。
分子線エピタキシー法による成長がより容易であるため、次に、超伝導体であるNbSe2上にCrBr3薄膜を分子線エピタキシー法によって成長させ、原子レベルで平坦な薄膜の作製に成功したことをSTM測定によって示した。実際、STMにより原子像の観察及び、基板との格子定数の違いに起因するモアレ構造がSTMによって可視化された。マヨラナ準位などの新奇物性が発現している十分な証拠は得られなかったものの、超伝導特性の観測や端において電子状態が局所的に変調されていることを示した。
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