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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Quantum transport properties in temperature controlled break junctions

Research Project

Project/Area Number 26400313
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

辻井 宏之  金沢大学, 学校教育系, 教授 (10392036)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsナノコンタクト / 破断接合 / トンネル現象 / 量子化コンダクタンス / 低温物性
Outline of Annual Research Achievements

ブレークジャンクションは、基板を機械的に変形させることにより基板上に設置した金属細線を破断するとともに、破断された細線間の距離をナノスケール以下の精度でコントロールする実験方法である。本研究では、ブレークジャンクションを用いて制御したナノ接合を精密に温度制御することで、1次元電子系に特有な量子臨界現象の検証や、ナノ接合における電気伝導度と熱伝達の関係の解明など、金属単原子鎖における低温量子伝導現象の探索を目的として実験を行った。
金の単原子接合では、コンダクタンス量子化の状態の温度依存性を調べるとともに、接合部にヘリウム原子を挟んだ場合の変化を検証した。ヘリウム原子を吸着させたとき、真空中での接合距離に対する指数関数的なコンダクタンスの振舞いから逸脱し、コンダクタンスの減少が観測された。減少の始まる接合間距離はバイアス電圧やヘリウム圧力にある程度依存するが、むしろ接合形成ごとのサンプル依存性が大きく、接合間距離がヘリウム原子の直径程度のとき減少の割合が最大となることが分かった。
Nb超伝導ジャンクションの片側接点をヒーターで温度制御し、単原子超伝導-常伝導(SN)接合の実験を試みた。接点の両側が超伝導状態のとき、微分コンダクタンスのスペクトルは超伝導-超伝導(SS)接合に特有な鐘型の曲線を示し、超伝導ギャップの2倍に相当する小さなショルダーも見られた。片側の電極を常伝導にしたとき、ディップの線幅はおよそ1/2となり、SN接合が形成されていることが示唆された。片方が常伝導であるべき温度でも接合の大きさ等によってはSS接合の振舞いを示すなど、SN接合の単原子化による影響の解明が新たな課題となった。常伝導および超伝導での実験を通して、温度を制御した単原子接合の研究環境を確立することができた。

  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Local conductance spectra of itinerant ferromagnetic SrRuO3 through break junction2016

    • Author(s)
      Hiroshi Kambara, Yuki Obinata, Kenichi Tenya, and Hiroyuki Tsujii
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 55 Pages: 093004

    • DOI

      10.7567/JJAP.55.093004

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Nbナノコンタクトへの低温での水素吸蔵と共鳴トンネル現象の観測2017

    • Author(s)
      高田弘樹, 家永紘一郎, モハメドサイフルイスラム, 稲垣祐次, 辻井宏之, 橋爪健一, 河江達也
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-20
  • [Presentation] 金属ナノコンタクトへの低温水素吸蔵と共鳴トンネル現象の観測2017

    • Author(s)
      高田弘樹, 家永紘一郎, 上野友輔, 瀬尾優太, モハメドサイフルイスラム, 稲垣祐次, 辻井宏之, 橋爪健一, 河江達也
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-17
  • [Presentation] SrRu(1-x)Fe(x)O3の微細接合における電気伝導特性2016

    • Author(s)
      大日方優輝, 神原浩, 天谷健一, 辻井宏之
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-15
  • [Presentation] Nbナノコンタクト中水素原子の共鳴トンネル現象の観測2016

    • Author(s)
      高田弘樹, 家永紘一郎, 梶原裕太, モハメドサイフルイスラム, 稲垣祐次, 辻井宏之, 橋爪健一, 大塚哲平, 河江達也
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-14
  • [Presentation] 電気伝導測定を用いた金属ナノコンタクト中水素の共鳴トンネル現象の観測2016

    • Author(s)
      高田弘樹, 家永紘一郎, 梶原裕太, モハメドサイフルイスラム, 稲垣祐次, 辻井宏之, 橋爪健一, 河江達也
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-13
  • [Presentation] Effects of hydrogen and deuterium in vanadium constrictions2016

    • Author(s)
      M.S. Islam, H. Takata, Y. Ueno, Y. Inagaki, H. Tsujii, K. Hashizume, T. Kawae
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-13

URL: 

Published: 2018-01-16  

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