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時空間反転対称性の破れた超伝導状態の実空間分光測定

研究課題

研究課題/領域番号 18H01876
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

吉澤 俊介  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主任研究員 (60583276)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
キーワード超伝導 / ラシュバ効果 / 原子層 / 走査トンネル顕微鏡 / 電気伝導 / 第一原理計算 / 表面・界面 / 電子定在波 / 物性実験
研究成果の概要

半導体表面に形成される原子層超伝導体では面直方向の空間反転対称性が破れている。このような超伝導体において磁場で時間反転対称性も破ったときに生じる現象を調べた。磁場を面に平行にかけたときに臨界磁場が増大することを見いだし、そのメカニズムを空間反転対称性の破れに起因するスピン・運動量ロッキングと電子の弾性散乱の観点から説明した。また、そのような電子散乱・干渉によって生じる定在波を走査トンネル顕微鏡で実空間観測し、その奇妙な性質を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

空間反転対称性の無い超伝導体が強い磁場下でも超伝導状態を維持するメカニズムを示したものであり、超伝導体をベースとした量子材料探索に生かされることが期待される。また、走査トンネル顕微鏡で観測される電子定在波がいわば「波動関数の形」に関する情報を反映していることもわかり、超伝導体に限らずさまざまな物質の電子定在波解析において重要な視点を提供すると思われる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Atomic-layer Rashba-type superconductor protected by dynamic spin-momentum locking2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshizawa Shunsuke、Kobayashi Takahiro、Nakata Yoshitaka、Yaji Koichiro、Yokota Kenta、Komori Fumio、Shin Shik、Sakamoto Kazuyuki、Uchihashi Takashi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 1462-1462

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21642-1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Orbital angular momentum induced spin polarization of 2D metallic bands2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kobayashi, Yoshitaka Nakata, Koichiro Yaji, Tatsuya Shishidou, Daniel Agterberg, Shunsuke Yoshizawa, Fumio Komori, Shik Shin, Michael Weinert, Takashi Uchihashi, and Kazuyuki Sakamoto
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 125 号: 17 ページ: 176401-176401

    • DOI

      10.1103/physrevlett.125.176401

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Persistent superconductivity in atomic layer-magnetic molecule van der Waals heterostructures: a comparative study2019

    • 著者名/発表者名
      Uchihashi Takashi, Yoshizawa Shunsuke, Minamitani Emi, Watanabe Satoshi, Takagi Yasumasa, and Yokoyama Toshihiko
    • 雑誌名

      Molecular Systems Design & Engineering

      巻: 4 号: 3 ページ: 511-518

    • DOI

      10.1039/c9me00017h

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] インジウム原子層における電子定在波の極低温走査トンネル顕微鏡観測2021

    • 著者名/発表者名
      吉澤俊介、鷺坂恵介
    • 学会等名
      NIMS先端計測シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 半導体表面原子層の結晶構造・電子構造・超伝導: 走査トンネル顕微鏡から見えるもの2021

    • 著者名/発表者名
      吉澤俊介
    • 学会等名
      SPring-8ユーザー協同体顕微ナノ材料科学研究会 日本表面真空学会放射光表面科学研究部会 日本表面真空学会プローブ顕微鏡研究部会 合同シンポジウム(NANOSPEC 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In/Si(111) におけるブロッホ波干渉の STM 観測2021

    • 著者名/発表者名
      吉澤俊介、鷺坂恵介
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 走査トンネル顕微鏡による原子層超伝導体の電子状態計測2021

    • 著者名/発表者名
      吉澤俊介
    • 学会等名
      SCTM2020 ワークショップ「超伝導物質、トポロジカル物質」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シリコン表面インジウム原子層の結晶構造と超伝導状態2020

    • 著者名/発表者名
      吉澤俊介
    • 学会等名
      物性研究所ワークショップ「ナノスケール物性科学の最先端と新展開」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 原子層結晶 Si(111)-(√7×√3)-In の超伝導における乱れと異方性の効果2020

    • 著者名/発表者名
      東陽一、吉澤俊介、内橋隆
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 原子層超伝導体 Si(111)-(√7×√3)-In における対破壊効果の解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉澤 俊介, 内橋 隆
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 原子層超伝導体 Si(111)-(√7×√3)-In のラシュバ効果と臨界磁場2019

    • 著者名/発表者名
      吉澤 俊介, 内橋 隆
    • 学会等名
      2019年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 幾何学的位相解析による不整合変調構造の解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉澤 俊介, 鷺坂 恵介, 藤田 大介, 内橋 隆
    • 学会等名
      第2回日本表面真空学会若手部会研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 平行磁場中の二次元ラシュバ系における超伝導転移線への非磁性散乱効果2019

    • 著者名/発表者名
      東陽一, 吉澤俊介, 内橋隆
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 走査トンネル顕微鏡で見る超伝導体表面構造と量子磁束2018

    • 著者名/発表者名
      吉澤 俊介
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualizing the Uniaxial Incommensurate Structure of Si(111)-(√7×√3)-In by using Scanning Tunneling Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Yoshizawa, Keisuke Sagisaka, Daisuke Fujita, Takashi Uchihashi
    • 学会等名
      ACSIN-14 & ICSPM26
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Si(111)-√7×√3-In 表面における静電遮蔽効果の STM 観測2018

    • 著者名/発表者名
      吉澤 俊介, 鷺坂 恵介, 藤田 大介, 内橋 隆
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] STM観察とDFT計算によるインジウム原子層超伝導体の結晶構造決定2018

    • 著者名/発表者名
      吉澤 俊介, 鷺坂 恵介, 藤田 大介, 内橋 隆
    • 学会等名
      第26回渦糸物理国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 磁場に強い超伝導を実現する新たなメカニズムを発見

    • URL

      https://www.nims.go.jp/news/press/2021/03/202103050.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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