2017 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

Research Project

Project/Area Number	26287072
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	岡本徹東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60245371)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2019-03-31
Keywords	表面物性 / 低温物性 / Rashba効果 / 超伝導
Outline of Annual Research Achievements	外部磁場および磁性不純物は、クーパー対の時間反転対称性を破り、超伝導を壊す働きをすることが知られている。しかし、両者が結びつくことによる効果については十分に明らかにされていない。外部磁場の効果として、軌道効果とパウリ常磁性効果が挙げられるが、磁性体を含む超伝導体においては、第三の効果、すなわち局在磁気モーメントの方向が外部磁場により変化することによる効果が考えられる。これまで、我々は、10%のCeを含むPb合金において、磁性元素であるCeによってゼロ磁場の超伝導が完全に壊された状態から、平行磁場によって超伝導を誘起することに成功している。さらに、我々は、超伝導転移温度の磁場依存性をCe濃度の異なる複数の試料に対して明らかにし、磁場によって磁気散乱が抑制されることに基づいたKharitonovとFeigelmannの理論によって磁気相図が定量的に再現できることを示した。また、MnやCrの場合には近藤一重項の形成によりスピン自由度が失われるが、Pbの上に一原子層程度のAuをはさむことにより部分的にスピン自由度を復活させた系に対しても、KharitonovとFeigelmannの理論によって定性的に実験結果を説明できることを示した。 Sbをスペーサ層としてトンネル結合させた、Pb単原子層膜の２層系、３層系を作製して、超伝導転移温度の平行磁場依存性を測定したところ、スペーサー層の厚さを最適化した場合に、異なる超伝導状態間の相転移によるものと思われるシャープな折れ曲がりを観測した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 磁性体を不純物として加えたPb超薄膜の研究において磁場誘起超伝導の機構をほぼ明らかにした。また、多層系に対する測定において、新奇超伝導相の存在を示唆する振る舞いを観測した。
Strategy for Future Research Activity	電気伝導測定による新奇超伝導の探索や磁気相図の研究を推進するとともに、超伝導薄膜に対するトンネル分光測定の研究をめざす。
Causes of Carryover	理由：電子状態を詳細に調べるために走査トンネル顕微鏡を用いた測定を行っていたが、コントローラーの故障・修理のために実験の空白期間が生じたため。使用計画：走査トンネル顕微鏡システムの立ち上げに寒剤費を充てる。
Expenditure Plan for Carryover Budget	30年度が最終年度であるため、記入しない。