| 研究課題/領域番号 |
19K22133
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分29:応用物理物性およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 (2020)
分子科学研究所 (2019) |
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研究代表者 |
須田 理行 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80585159)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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| キーワード | ダイヤモンド / 超伝導 / 表面修飾 / 電気二重層トランジスタ / 電界効果 / キャリアドーピング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ダイヤモンドはあらゆる物質中で最高クラスのデバイ温度を持ち、常圧における高温超伝導実現の候補物質であるにもかかわらず、最高転移温度はわずか11.4 Kに留まっている。これは、ホウ素の添加に伴う"乱れ"の影響によるものであると考えられており、乱れを排除したダイヤモンドにおいては100 Kクラスの転移温度が実現すると指摘されている。本研究では、ダイヤモンド表面に化学修飾を施すことでポテンシャルの乱れを最小化したダイヤモンドを作製し、電気二重層トランジスタを作製することで、最終的に静電キャリアドーピングによる電界誘起高温超伝導の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
ダイヤモンドは高いデバイ温度を持ち、高温超伝導実現の候補物質であると考えられる。にもかかわらず、現在までに報告された最高転移温度はわずか11.4 Kに留まっている。これは、ホウ素の添加に伴う"乱れ"の影響によるものであると考えられる。本研究では、乱れを排除した表面修飾ダイヤモンドをチャネル層とした電気二重層トランジスタを作製し、静電キャリア注入による電界誘起超伝導の実現を試みた。ホール注入による絶縁体-金属転移を観測し、表面修飾の有効性を実証した。今後は、表面修飾手法の最適化により、電界誘起超伝導の実現を目指す。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
BCS型(従来型)と呼ばれる超伝導体は長らく30 K付近が「BCSの壁」であるとされ、超伝導研究分野での主役を非従来型に明け渡していた。しかしながら、2014年末に高圧下の硫化水素が銅酸化物の最高転移温度を大きく超える190 Kで超伝導転移すると報告され、現在では、室温超伝導も確認された。こうして、BCS型超伝導体の可能性が再考されることになったが、水素化物の超伝導転移には超高圧力が必要であり、その応用は極めて難しい。一方で、本研究計画が実現されれば、常圧固体物質における室温超伝導実現への第一歩となるであろうと考えられ、学術的・社会的意義を持つ研究であると考えらえる。
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