| 研究課題/領域番号 |
19J13544
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
埋田 真樹 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | スピン流 / 超伝導 / 共振器 / 熱電効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、人工的に対称性を破った超伝導超格子を作製し、超伝導電流-超スピン流間の変換現象をスピン熱電効果として観測する。
具体的には、2H 構造の遷移金属ダイカルコゲナイドNbSe2（超伝導体）/TiSe2 の人工超格子構造をモデル物質として作製し、物性測定から混成が生じたp波電子対の存在を評価する。この試料を用いて低温下で電流-スピン流-熱流変換であるスピンペルチェ効果を測定し、超伝導電流に応答して生じた熱流を検出する。対照実験や変換効率に基づいた熱流のシミュレーションから、この結果を結晶構造に由来した超伝導体中の自己冷却現象として立証する。
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| 研究実績の概要 |
最終年度の主な研究成果としては、１）低温におけるマイクロ波プローブ用ロッドの作製とその試用、ならびに２）マイクロ波共振器技術の確立である。
１については、前年度に確立した、電流誘起のスピン流を、強磁性共鳴の緩和変調現象を介して検出する測定技術を、超伝導転移が生じる低温域にまで拡張するため、クライオスタット用のマイクロ波プローブ用ロッドの作製に取り組んだ。試料には、初年度に作製し、RHEED振動と伝導測定による試料評価を終えた、NbSe2/Bi二層膜に検出用のNi80Fe20を蒸着して用いた。結果、本試料はラシュバ効果による三重項状態の実現が先行研究によって予期されていたが、温度依存性からは有意な信号を検出することはできなかった。原因として、スピン流の拡散長に対し磁性体の膜厚が厚すぎることが考えられるが、ロッドに用いた導波路の検出感度は磁性体の膜厚に強く依存することから、その改良に時間を要し、信号の発見にまでは至らなかった。
２については、研究課題の遂行の過程で得た高周波技術を応用し、平面型のマイクロ波共振器の作製に取り組んだ。構造は伝搬するマイクロ波の波長に強く依存することから、導波路長を調整することで、必要な周波数でモードを持つような共振器技術を確立した。次に作製した共振器を用いることで、スピネルフェライトにおけるマグノン-フォトン結合を達成した。試料は共同研究として提供されたものを用い、マイクロ波の共振モードと励起されたキッテルモード及びスピン波モードとの間に明瞭な擬交差が生じることを確認した。本成果は、近年注目が集まるスピンキャビトロニクスの分野において、材料探索の可能性を見出し、物質の構造やエネルギー緩和の機構に考察の余地を与えるものである。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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