2023 Fiscal Year Annual Research Report
Control of superconductivity by noncollinear magnetism
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21K13883
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
成田 秀樹 京都大学, 化学研究所, 特定助教 (80846709)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 超伝導 / ノンコリニア磁性 / 強相関電子系 / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁性による超伝導の制御は、低消費電力で動作する超伝導量子コンピュータへの応用に向けての重要な技術である。しかし、通常は電子間引力を起源とする超伝導を電子間斥力に起因する磁性を用いて制御することは容易ではない。
本研究では、ノンコリニア(非共線的)な磁気構造におけるヘリシティに関連する自由度を用いた超伝導の制御に向けて、新奇磁性超伝導体の開拓とその制御に取り組んだ。
積層構造を用いると、界面効果を利用することで単一の物質では実現が難しいノンコリニア磁性と超伝導を共存させることが期待できる。特に多層構造を持つ系では、元素、膜厚、積層順序、周期構造、試料サイズ等の自由度を生かした物質を設計することも可能である。
時間・空間反転対称性の破れた超伝導体において、超伝導ダイオード効果と呼ばれる、臨界電流の大きさが電流を流す方向で異なる現象を磁化によって制御できることを実証した。
また、極性構造に加え、磁性体、超伝導体、重金属を組み合わせることで、磁気異方性だけでなく、クーパー対に作用する交換磁場とスピン軌道相互作用も調節でき、超伝導特性の制御に有効であることも解明した。加えて、ノンコリニア磁性と超伝導が共存する試料作製やジョセフソン接合素子の作製にも取り組み、臨界電流の評価を行った。
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