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マイクロKまでの超低温における角度分解トンネル分光法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K21845
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分13:物性物理学およびその関連分野
研究機関金沢大学

研究代表者

吉田 靖雄  金沢大学, 数物科学系, 准教授 (10589790)

研究分担者 岡田 佳憲  沖縄科学技術大学院大学, 量子物質科学ユニット, 准教授 (00707656)
松本 宏一  金沢大学, 数物科学系, 教授 (10219496)
辻井 宏之  金沢大学, 学校教育系, 教授 (10392036)
阿部 聡  金沢大学, 数物科学系, 教授 (60251914)
島村 一利  金沢大学, 総合技術部(理工), 技術職員 (80869991)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード角度分解測定 / 超伝導 / 磁性 / 強磁場 / 電気抵抗 / 非従来型超伝導 / トンネル分光測定 / 超低温 / 超伝導対称性 / トンネル分光
研究開始時の研究の概要

超伝導転移温度が極端に低く、その超伝導発現機構が明らかになっていない、エキゾチックな超伝導体上に、薄膜技術によってトンネル接合を作成し、マイクロケルビン領域までの超低温における角度分解トンネル分光を行い、その超伝導対称性を明らかにすることを目的としている。対称性を明らかにすることを通して、その超伝導発現機構の解明のための糸口を得ることが最終的な目標である。

研究成果の概要

超伝導転移温度が低い超伝導体のギャップの対称性を調べるために、超低温(マイクロK領域まで)で動作する磁場角度分解測定装置の開発を行なった。磁場中で試料を回転させるための回転機構には、ピエゾ駆動型のローテーターを用い、室温から2 Kまで、ゼロ磁場から14Tまでの磁場中でのテスト測定を行なった。室温での測定では、面内ホール効果を示すコバルト薄膜を用いて測定を行い、360度の磁場角度分解輸送測定を20分以内という比較的短時間で高い精度で行うことができた。また、4 Kで行なったNbSe2の臨界磁場の角度依存性においても先行研究と良く一致する結果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した装置は、測定の精度を向上させ、低温まで温度範囲を広げることで、非従来型超伝導体の超伝導ギャップの対称性や鉄系超伝導体などで観察されている量子液晶状態を効率的に調べることができるようになると考えられる。また、角度分解能が従来の回転機構に比べて高いため、より詳細な角度依存の情報を得ることが期待される。更に、様々な測定に応用できるよう汎用的に設計されており、今回テストを行った輸送特性やトンネル分光の測定だけでなく、熱測定や磁気歪みなどの測定にも応用することができる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] スパースモデリングを活用した走査トンネル顕微鏡像解析2022

    • 著者名/発表者名
      HAZE Masahiro、YOSHIDA Yasuo、HASEGAWA Yukio
    • 雑誌名

      表面と真空

      巻: 65 号: 2 ページ: 78-83

    • DOI

      10.1380/vss.65.78

    • NAID

      130008159244

    • ISSN
      2433-5835, 2433-5843
    • 年月日
      2022-02-10
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precise magnetization measurements down to 500 mK using a miniature <sup>3</sup>He cryostat and a closed-cycle <sup>3</sup>He gas handling system installed in a SQUID magnetometer without continuous-cooling functionality2022

    • 著者名/発表者名
      Shimamura Kazutoshi、Wajima Hiroki、Makino Hayato、Abe Satoshi、Haga Yoshinori、Sato Yoshiaki、Kawae Tatsuya、Yoshida Yasuo
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 号: 5 ページ: 056502-056502

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac5bb0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 東京医科歯科大学におけるPBL教育の実践2021

    • 著者名/発表者名
      檜枝 光憲、池田 暁彦、吉田 靖雄
    • 雑誌名

      大学の物理教育

      巻: 27 号: 3 ページ: 163-166

    • DOI

      10.11316/peu.27.3_163

    • NAID

      130008129507

    • ISSN
      1340-993X, 2432-1710
    • 年月日
      2021-11-15
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 遠隔授業として実施可能な物理学実験テーマと指導方法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      大橋 政司、吉田 靖雄
    • 雑誌名

      大学の物理教育

      巻: 27 号: 1 ページ: 65-67

    • DOI

      10.11316/peu.27.1_65

    • NAID

      130008025042

    • ISSN
      1340-993X, 2432-1710
    • 年月日
      2021-03-15
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 走査トンネル顕微鏡による軌道秩序の直接観察:物質表面に現れる新たな秩序2019

    • 著者名/発表者名
      吉田靖雄・Howon Kim・Chi-Cheng Lee・長谷川幸雄
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 54(10) ページ: 513-522

    • NAID

      40022054544

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defect-induced electronic structures on SnSe surface2019

    • 著者名/発表者名
      Kanta Asakawa, Fumikazu Oguro, Yasuo Yoshida, Hideaki Sakai, Noriaki Hanasaki, Yukio Hasegawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: SI ページ: SIIA06-SIIA06

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab147d

    • NAID

      210000156432

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Scanning tunneling microscopy on cleaved Mn 3Sn(0001) surface2019

    • 著者名/発表者名
      Hung-Hsiang Yang, Chi-Cheng Lee, Yasuo Yoshida, Muhammad Ikhlas, Takahiro Tomita, Nugroho Agung Agustinus, Taisuke Ozaki, Satoru Nakatsuji, Yukio Hasegawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 9677-9677

    • DOI

      10.1038/s41598-019-45958-7

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bulk ferromagnetic tips for spin-polarized scanning tunneling microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Haze Masahiro、Yang Hung-Hsiang、Asakawa Kanta、Watanabe Nobuyuki、Yamamoto Ryosuke、Yoshida Yasuo、Hasegawa Yukio
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 90 号: 1 ページ: 0137041-5

    • DOI

      10.1063/1.5063759

    • NAID

      120006607263

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] MPMS用の小型3He冷凍機を用いたS=1/2 擬1次元はしご反強磁性体の磁化測定2021

    • 著者名/発表者名
      島村一利, 牧野隼士, 山本孟, 木村宏之, 坂倉輝俊, 吉田靖雄
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 2次元超伝導体NbTe2のTC増大の原因究明2021

    • 著者名/発表者名
      牧野隼士, 岡本博之, 島村一利, 吉田靖雄
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ピエゾ駆動型回転機構を用いた磁場角度分解測定装置の開発2021

    • 著者名/発表者名
      輪島裕樹, 島村一利, 阿部聡, 吉田靖雄
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 電気抵抗同時測定可能な極低温・強磁場超高真空STMの開発2021

    • 著者名/発表者名
      稲垣航, ErlinaTikMan, 傳田直起, Tim Schweizer, 島村一利, 吉田靖雄
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] MPMSに導入する3He冷凍機を用いた磁化測定技術2021

    • 著者名/発表者名
      島村 一利、輪島 裕樹、阿部 聡、河江 達也、吉田 靖雄
    • 学会等名
      第82回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Spatially-modulated superconductivity due to the interplay between electronic nematicity and surface structure in FeSexTe1-x at the nematic quantum critical point2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshida, H.-H. Yang, K. Terao, T. Kashiwagi, K. Kadowaki, Y. Hasegawa
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of an in-situ Electrical Transport Measurement System Combined with UHV Scanning Tunneling Microscope at Low Temperatures in High-Magnetic Fields2021

    • 著者名/発表者名
      Erlina Tik Man, Wataru Inagaki, Naoki Denda, Tim Schweizer, Kazutoshi Shimamura, Yasuo Yoshida
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ピエゾ駆動型回転機構を用いた磁場角度分解測定装置の開発と 2 次元超伝導体 NbSe2 の角度分解電気抵抗測定2021

    • 著者名/発表者名
      輪島裕樹,牧野隼人,島村一利,阿部聡,吉田靖雄
    • 学会等名
      2021年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 電気抵抗同時測定可能な極低温・強磁場・超高真空STMの開発と2次元超伝導体NbSe2 の電気抵抗測定2021

    • 著者名/発表者名
      稲垣航, Erlina Tik Man, 森山曉栄, 傳田直起, Tim Schweizer, 島村一利, 吉田靖雄
    • 学会等名
      応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 遠隔授業として実施可能な物理学実験テーマと指導方法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      大橋政司, 安達悠人, 小林慶士郎, 流雅樹, 吉田靖雄
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Direct observation of surface-induced orbital order in a strongly-correlated superconductor revealed by gap-dependent scanning tunneling microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Yoshida
    • 学会等名
      ELECTRON CORRELATION IN SUPERCONDUCTORS AND NANOSTRUCTURES
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Low temperature scanning tunneling microscopy and spectroscopy study of FeSexTe1-x at the nematic quantum critical point2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Yoshida
    • 学会等名
      Superstripes 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 低温走査トンネル顕微鏡を用いた先端計測による強相関電子系の研究; Advanced scanning tunneling microscopy techniques on strongly correlated electron systems2019

    • 著者名/発表者名
      吉田靖雄
    • 学会等名
      分子研コロキウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] the International Symposium on Frontier of Materials Science - Advanced Quantum Measurement and Theoretical/Computational Approach2022

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2023-01-30  

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