2015 Fiscal Year Annual Research Report
Spintronics with superconductivity
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25247051
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 義昭 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員 (20396922)
中村 壮智 東京大学, 物性研究所, 助教 (50636503)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超伝導近接効果 / スピン３重項超伝導 / アンドレーフ反射 / 量子ホール効果 / スピン軌道相互作用 / グラフェン / 二硫化モリブデン / スピンホール効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
接合製造装置が順調に稼働し，良好な超伝導体-半導体接合を安定的に作製できるようになった．また，グラフェンや二硫化モリブデンのような２次元物質に電子線照射を行うことで金属領域を作製したりスピン軌道相互作用導入を行う新しい技術の導入も行った．これをもとに，超伝導-半導体接合，また，２次元物質のナノ構造のスピン物性実験を行った．
まず，スピン軌道相互作用の大きな２次元電子系をInAs量子井戸として用意し，これを量子干渉効果が現れるリング構造に加工し，超伝導電極の影響を調べた．近接効果によりリング全体に超伝導状態が広がる現象が確認され，臨界電流付近で伝導度が量子磁束周期に対応して大きく振動することを確認した．実験結果は，ホフスタッター蝶パターンの新たな測定法を与えている．また，超伝導電極間の距離を大きく取り，強磁場を印可して２次元電子を量子ホール状態にして伝導を調べた．アンドレーフ反射による電流電圧特性の異常が現れたが，その磁場応答は量子井戸の両端の構造に大きく依存し，多重アンドレーフ反射が量子ホール端状態を通して生じていることを実験的に示している．
希薄磁性半導体(In,Fe)Asに超伝導電極を取り付け，近接効果により超伝導電流が流れることを確認した．臨界電流は電極間距離に対して指数関数的に変化し，また，非常に特徴的な磁場履歴現象を示した．これらは，希薄磁性半導体中で近接効果によりスピン３重項超伝導が生じていることを示している．
二硫化モリブデンに電子線照射をすることで局所的な金属状態を発現させ，２次元物質内に局所ショットキーダイオードを作り込むことに成功した．また，インパクト電離によって発光が生じることも確認した．グラフェンにスピン軌道相互作用を導入し，逆スピンホール効果を生じさせることに成功した．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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