2019 Fiscal Year Annual Research Report
鉄カルコゲナイド超伝導体とその関連物質におけるトポロジカル相の探索
Publicly Offered Research
| Project Area | Frontiers of materials science spun from topology |
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| Project/Area Number |
18H04212
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鍋島 冬樹 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (30782776)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 鉄カルコゲナイド超伝導体 / トポロジカル超伝導 / 薄膜 / 電界効果 / インターカレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子ドープFeSeにおいてトポロジカル超伝導が実現しているかを検証するために，SrTiO3(STO)バイクリスタル基板上に鉄カルコゲナイド超伝導体FeSe薄膜を積んで，粒界接合型のジョセフソン接合を作製し，更にそれを用いて電気二重層トランジスタを作製することで，電子ドープしたFeSe薄膜のジョセフソン効果を調べた．まず，LaAlO3基板上のFeSe薄膜を用いて電気二重層トランジスタの動作確認を行ったところ，FeSeに電子注入は可能であるが，これは電界効果ではなく，電気化学反応（例えばイオンのインターカレーションなど）によって実現していることがわかった．FeSe薄膜は大気暴露すると表面に酸化層が生じるため，それを除くために電気化学エッチングを行う必要があるが，この工程でエッチング以外の電気化学反応が起きていると考えられる．これは当初の予想とは違うものの，電子ドープは実現していること，かなり高い温度でゼロ抵抗が観測されること（Tczero=46K）から，この物質のジョセフソン効果を調べることにした．STOバイクリスタル基板上の試料でも同様に電子ドープを行い，高いTcが実現できたので，マイクロ波を入射しながら電流電圧特性を測定した．マイクロ波を入射すると電流電圧特性が変化し，2段ほどのステップ構造が観測された．この電圧のステップ幅は通常のジョセフソン接合で予想される幅のおよそ2倍であった．電圧のステップ幅が2倍になる振る舞いはトポロジカル超伝導で予想されるものであり，電子ドープFeSeにおいてトポロジカル超伝導が実現していることを示唆している．その他の要因により2倍のステップ幅が観測された可能性を今後詳しく検証する必要がある．
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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