2015 Fiscal Year Annual Research Report
半導体劈開表面に形成された金属単原子層膜の超伝導と磁性の研究
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26287072
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岡本 徹 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60245371)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 表面物性 / 低温物性 / Rashba効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、以前の研究において、Pb単原子層膜の超伝導転移温度の平行磁場依存性が、強いRashba効果のもとに形成される秩序変数の位相が空間変化する２次元超伝導相に対する計算によって定量的に再現できることを示した（Sekihara et al. Phys. Rev. Lett. 111, 057005 (2013)）。
本年度は、基板上の薄膜における空間反転対称性の破れによって生じる閉じ込めポテンシャルの非対称性がスピン軌道相互作用と結合してできるRashba効果の重要性を検証するために、閉じ込めポテンシャルを制御することを試みた。まず、Pb単原子層膜にSbやSeなどを蒸着して、非対称性電場の大きさの変化によって超伝導転移温度の平行磁場依存性の大きさが変わることを予想して実験を行った。しかし、意外なことに、超伝導転移温度の平行磁場依存性の大きさは、SbやSeを蒸着する前とほとんど変わらなかった。なお、SbやSeを層間物質として用いたPb/Sb/Pbの２層系においては、単原子層の場合よりも大きな超伝導転移温度の平行磁場依存性が観測された。また、Inの超薄膜に対して、非対称電場の大きさを変化させることを目的として単原子層から５原子層程度まで膜厚を変えて、超伝導転移温度の平行磁場依存性を測定した。
上記の測定と並行して、電気伝導と走査トンネル分光の同時測定を行うためのシステムを確立した。超伝導薄膜に対する測定には至っていないものの、強磁場中の半導体表面２次元電子系に対する研究を通じて、走査トンネル顕微鏡を用いて表面モフォロジーや電子状態を明らかにした上でマクロな電気伝導測定を行うことにより多くの知見が得られることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電気伝導とトンネル分光の同時測定を行うためのシステムを確立することができた。また、Rashba効果の大きさの制御した実験を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
技術的な困難をクリアして、超伝導薄膜に対するトンネル分光測定の研究をめざす。また、Rashba超伝導に対する磁性体の影響も明らかにする。
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| Causes of Carryover |
ACレジスタンスブリッジの購入を予定していたが、既存装置を上手く流用できる手法が開発でき、不要になったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
一方で、毎回の測定のために多くの蒸着材料や液体ヘリウムが必要となるため、平成27年度と28年度にわけて消耗品費として使用する。
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