トンネル現象を用いた接合界面での奇周波数クーパー対に関する研究

• 研究課題/領域番号: 21740259
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 重田 出 鹿児島大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (30370050)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ハーフメタル / 超伝導体 / アンドレーエフ反射 / スピン分極率 / 奇周波数クーパー対 / 磁性 / 超伝導材料・素子 / 低温物性 / トンネル現象 / 物性実験

研究概要

本研究は強磁性体と超伝導体の接合界面において奇周波数クーパー対の生成を検証することを目標に開始し,以下の成果を得た。
1.第一原理バンド計算からハーフメタルであると期待されるホイスラー合金Co_<2-x> Fe_xMnSiとRu_<2-x> Fe_xCrSiを合成し,それらがハーフメタルの候補であることを明らかにした。
2.ホイスラー合金Co_<2-x> Fe_xMnSiのスピン分極率が組成xに依存せず,約50%であることを明らかにした。
3.ホイスラー合金Ru_<2-x> Fe_xCrSiを合成のスピン分極率がx=1. 8のときに最大の63%であることを明らかにした。
4.奇周波数を閉じ込める目的で, MgO基板上にフルエピタキシャルNbN/Co_2MnSiとNbN/Co_2FeSi多層膜とそのナノ接合を作製することに成功した。
5. NbN/Co_2MnSiナノ接合の微分コンダクタンス測定において大きなゼロバイアスピークを観測した。この現象は拡張Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理論では説明ができず,接合界面での奇周波数クーパー対の生成の可能性を示唆する。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetization and spin polarization of Co_<2-x> Fe_x MnSi Heusler alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, S. Urakawa, M. Ito, M. Hiroi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series(accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin polarized conductance in ferromagnet/insulator/conventional superconductor junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, Y. Tanaka, Alexander A. Golubov, Masahiko Hiroi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series(accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetization and spin polarization of Co_<2-x>Fe_xMnSi Heusler alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, S.Urakawa, M.Ito, M.Hiroi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: (accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin polarized conductance in ferromagnet/insulator/conventional superconductor junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, Y.Tanaka, A.A.Golubov, M.Hiroi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: (accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin polarization of Fe-rich ferromagnetic compounds in Ru_<2-x> Fe_xCrSi Heusler alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, O. Murayama, T. Hisamatsu, A. Brinkman, A. A. Golubov, Y. Tanaka, M. Ito, H. Hilgenkamp, M. Hiroi
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 巻: 72 号: 5 ページ: 604-607
  • DOI: 10.1016/j.jpcs.2010.10.062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of Ru-rich Ru_<2-x> Fe_xCrZ (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Hiroi, S. Nakashima, K. Nakao, T. Rokkaku, M. Ito, I. Shigeta, H. Manaka, N. Terada
  • 雑誌名: Journal of Superconductivity and Novel Magnetism 巻: 24 号: 1-2 ページ: 753-756
  • DOI: 10.1007/s10948-010-0967-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport properties of Heusler compound Ru_<2-x>Fe_xCrSi under pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Ito, T.Hisamatsu, S.Nakashima, I.Shigeta, K.Matsubayashi, Y.Uwatoko, M.Hiroi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 266 ページ: 012011-012011
  • DOI: 10.1088/1742-6596/266/1/012011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurements of spin polarization of Ru_<2-x> Fe_xCrSi Heusler alloys by Andreev reflection (2010)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, O. Murayama, T. Hisamatsu, M. Ito, M. Hiroi
  • 雑誌名: Physica C 巻: 470 ページ: S806-S807
  • DOI: 10.1016/j.physc.2010.01.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of spin fluctuations on charge transport in diffusive normal metal/d-wave superconductor junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, T. Yokoyama, Y. Asano, M. Hiroi, Y. Tanaka
  • 雑誌名: Physica C 巻: 470 ページ: S854-S856
  • DOI: 10.1016/j.physc.2009.12.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature magnetic properties of Heusler compounds Ru_<2-x> Fe_xCrSi (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Ito, T. Hisamatsu, T. Rokkaku, I. Shigeta, H. Manaka, N. Terada, M. Hiroi
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B82 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevb.82.024406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurements of spin polarization of Ru_<2-x>Fe_xCrSi Heusler alloys by Andreev reflection (2010)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, O.Murayama, T.Hisamatsu, M.Ito, M.Hiroi
  • 雑誌名: Physica C 巻: 470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of spin fluctuations on charge transport in diffusive normal metal/d-wave superconductor junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, T.Yokoyama, Y.Asano, M.Hiroi, Y.Tanaka
  • 雑誌名: Physica C 巻: 470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature magnetic properties of Heusler compounds Ru_<2-x>Fe_xCrSi (x=0.1, 0.3, and 0.5) (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Ito, T.Hisamatsu, T.Rokkaku, I.Shigeta, H.Manaka, N.Terada, M.Hiroi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced experiments of high-temperature superconductors for undergraduate students (2010)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, M.Ito
  • 雑誌名: Proceedings of the 4th International Symposium on Advances in Technology Education (ISATE2010)
• [雑誌論文] Ferromagnetism and spin-glass transitions in the Heusler compounds Ru_<2-x> Fe_xCrSi (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Hiroi, T. Rokkaku, K. Matsuda, T. Hisamatsu, I. Shigeta, M. Ito, T. Sakon, K. Koyama, K. Watanabe, S. Nakamura, T. Nojima, T. Nakano, L. Chen, T. Fujiwara, Y. Uwatoko, H. Manaka, N. Terada
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B79 号: 22
  • DOI: 10.1103/physrevb.79.224423
  • 査読あり
• [雑誌論文] Midgap Andreev resonant state affected by superconducting proximity effect at junction interface of high-T_c cuprate attached to diffusive normal metal (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, Y. Tanuma, Y. Asano, M. Hiroi, Y. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physics 巻: 150 号: 5 ページ: 052236-052236
  • DOI: 10.1088/1742-6596/150/5/052236
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of spin fluctuations on tunneling conductance in diffusive normal metal/conventional superconductor junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, T. Yokoyama, Y. Asano, M. Hiroi, Y. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 150 号: 5 ページ: 052235-052235
  • DOI: 10.1088/1742-6596/150/5/052235
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferromagnetism and spin-glass transitions in the Heusler compounds Ru_<2-x>Fe_xCrSi (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Hiroi, T.Rokkaku, K.Matsuda, T.Hisamatsu, I.Shigeta, et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of the Heusler alloys Fe_<2-x>Co_xMnSi (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kondo, I.Yano, I.Shigeta, M.Ito, M.Hiroi, et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Midgap Andreev resonant state affected by superconducting proximity effect at junction interface of high-Tc cuprate attached to diffusive normal metal (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, Y.Tanuma, Y.Asano, M.Hiroi, Y.Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of spin fluctuations on tunneling conductance in diffusive normal metal/conventional superconductor junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, T.Yokoyama, Y.Asano, M.Hiroi, Y.Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 150
  • 査読あり
• [学会発表] ホイスラー合金Co_<2-x>Fe_xMnSiの磁性とスピン分極率 (2012)
  • 著者名/発表者名: 重田出, 浦川慎平, 伊藤昌和, 廣井政彦
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(兵庫県西宮市)
• [学会発表] Ru_2CrSiの物性について (2011)
  • 著者名/発表者名: 内田かおり, 廣井政彦, 伊藤昌和, 重田出
  • 学会等名: 第117回日本物理学会九州支部例会
  • 発表場所: 佐賀大学本庄キャンパス(佐賀県佐賀市)
  • 年月日: 2011-12-03
• [学会発表] Magnetization and spin polarization of Co_<2-x> Fe_xMnSi Heusler alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, S. Urakawa, M. Ito, M. Hiroi
  • 学会等名: The 26th International Conference on Low Temperature Physics(LT26)
  • 発表場所: the Beijing International Convention Center(BICC), Beijing, China
• [学会発表] Spin polarized conductance in ferromagnet/insulator/conventional superconductor junctions (2011)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, Y. Tanaka, A. A. Golubov, M. Hiroi
  • 学会等名: The 26th International Conference on Low Temperature Physics(LT26)
  • 発表場所: the Beijing International Convention Center(BICC), Beijing, China
• [学会発表] Magnetization and spin polarization of Co_<2-x>Fe_xMnSi Heusler alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, S.Urakawa, M.Ito, M.Hiroi
  • 学会等名: The 26th International Conference on Low Temperature Physics (LT26)
  • 発表場所: The Beijing International Convention Center (BICC), Beijing, China
• [学会発表] Spin polarized conductance in ferromagnet/insulator/conventional superconductor junctions (2011)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, Y.Tanaka, A.A.Golubov, M.Hiroi
  • 学会等名: The 26th International Conference on Low Temperature Physics (LT26)
  • 発表場所: The Beijing International Convention Center (BICC), Beijing, China
• [学会発表] Spin-glass and antiferromagnetic transition in Ru_<2-x>Fe_<2-x>CrSi (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Hiroi, H.Ko, S.Nakashima, I.Shigeta, M.Ito, H.Manaka, N.Terada
  • 学会等名: The 26th International Conference on Low Temperature Physics (LT26)
  • 発表場所: The Beijing International Convention Center (BICC), Beijing, China
• [学会発表] Substitution effect on the magnetic transitions of Fe_2MnSi (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Hiroi, I.Yano, K.Sezaki, I.Shigeta, M.Ito, H.Manaka, N.Terada
  • 学会等名: The 26th International Conference on Low Temperature Physics (LT26)
  • 発表場所: The Beijing International Convention Center (BICC), Beijing, China
• [学会発表] ホイスラー化合物Ru_<2-x>Fe_xCrSiの低温比熱の温度依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤昌和, 久松徹, 六角継美, 重田出, 真中浩貴, 寺田教男, 廣井政彦
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス(富山県富山市)
• [学会発表] アンドレーエフ反射法によるハーフメタル型ホイスラー合金のスピン分極率測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 重田出, 浦川慎平, 村山治, 久松徹, 伊藤昌和, 廣井政彦
  • 学会等名: 平成23年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 鹿児島大学工学部(鹿児島県鹿児島市)
• [学会発表] インテンシブ・サイエンスクラブ・プログラム:銅酸化物高温超伝導体YBa_2Cu_3O_<7-δ> (2011)
  • 著者名/発表者名: 重田出, 伊藤昌和
  • 学会等名: 平成23年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 鹿児島大学工学部(鹿児島県鹿児島市)
• [学会発表] アンドレーエフ反射法によるホイスラー合金Co_<2-x>Fe_xMnSiのスピン分極率測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 重田出, 浦川慎平, 伊藤昌和, 廣井政彦
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス(新潟県新潟市)
• [学会発表] ホイスラー化合物Ru_<2-x>Fe_xCrSiでの反強磁性とスピングラス (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣井政彦, 胡〓, 重田出, 伊藤昌和
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス(新潟県新潟市)
• [学会発表] 銅酸化物超伝導体の接合界面におけるアンドレーエフ共鳴状態と電子散乱の効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 重田出, Alexander A.Golubov, 田仲由喜夫, 廣井政彦
  • 学会等名: 第116回日本物理学会九州支部例会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス(長崎県長崎市)
  • 年月日: 2010-12-04
• [学会発表] Co_<2-x>Fe_xMnSiのスピン分極率測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浦川慎平, 重田出, 伊藤昌和, 小山佳一, 廣井政彦
  • 学会等名: 第116回日本物理学会九州支部例会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス(長崎県長崎市)
  • 年月日: 2010-12-04
• [学会発表] Ru_<2-x>Fe_xCrSi(x≦1)の磁性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 胡はく, 重田出, 伊藤昌和, 廣井政彦
  • 学会等名: 第116回日本物理学会九州支部例会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス(長崎県長崎市)
  • 年月日: 2010-12-04
• [学会発表] Spin polarization of Fe-rich ferromagnetic compounds in Ru_<2-x> Fe_xCrSi Heusler alloys (2010)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, O. Murayama, T. Hisamatsu, A. Brinkman, A. A. Golubov, Y. Tanaka, M. Ito, H. Hilgenkamp, M. Hiroi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors(SNS2010)
  • 発表場所: Fudan University, Shanghai, China
• [学会発表] Spin polarization of Fe-rich ferromagnetic compounds in Ru_<2-x>Fe_xCrSi Heusler alloys (2010)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, O.Murayama, T.Hisamatsu, A.Brinkman, A.A.Golubov, Y.Tanaka, M.Ito, H.Hilgenkamp, M.Hiroi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2010)
  • 発表場所: Fudan University, Shanghai, China
• [学会発表] Magnetic Properties of Ru-rich Ru_<2-x>Fe_xCrZ (Z=Si, Ge) (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Hiroi, S.Nakashima, K.Nakao, T.Rokkaku, M.Ito, I.Shigeta, H.Manaka, N.Terada
  • 学会等名: International Conference on Superconductivity and Magnetism 2010 (ICSM2010)
  • 発表場所: Porto Bello Hotel, Antalya, Turkey
• [学会発表] Transport properties of Heusler compound Ru_<2-x>Fe_xCrSi under pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Ito, T.Hisamatsu, S.Nakashima, I.Shigeta, K.Matsubayashi, Y.Uwatoko, M.Hiroi
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications (ISAMMA2010)
  • 発表場所: Sendai International Center, Sendai, Japan
• [学会発表] Advanced experiments of high-temperature superconductors for undergraduate students (2010)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, M.Ito
  • 学会等名: 4th International Symposium on Advances in Technology Education (ISATE2010)
  • 発表場所: Hotel Kyocera, Kagoshima, Japan
• [学会発表] アンドレーエフ反射によるRu系ホイスラー合金のスピン分極率測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 重田出, 村山治, 久松徹, 伊藤昌和, 廣井政彦
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス(長崎県長崎市)
• [学会発表] ホイスラー合金Ru_<2-x>Fe_xCrSiのスピン分極率 (2010)
  • 著者名/発表者名: 重田出, 村山治, 久松徹, 伊藤昌和, 廣井政彦
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス(大阪府堺市)
• [学会発表] Measurements of spin polarization of Ru_<2-x> Fe_xCrSi Heusler alloys by Andreev reflection (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, O. Murayama, T. Hisamatsu, M. Ito, M. Hiroi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M^2S-IX)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan
• [学会発表] Effect of spin fluctuations on charge transport in diffusive normal metal/d-wave superconductor junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, T. Yokoyama, Y. Asano, M. Hiroi, Y. Tanaka
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M^2S-IX)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan
• [学会発表] Spin polarization measurements of Ru_<2-x> Fe_xCrSi Heusler alloys in Fe-rich ferromagnetic region by Andreev reflection (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, O. Murayama, T. Hisamatsu, M. Ito, M. Hiroi
  • 学会等名: New Directions of Superconducting Nanostructures 2009(NDSN2009)
  • 発表場所: Environmental Studies Hall, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi, Japan
• [学会発表] Spin polarization measurements of Ru_<2-x>Fe_xCrSi Heusler alloys in Fe-rich ferromagnetic region by Andreev reflection (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, O.Murayama, T.Hisamatsu, M.Ito, M.Hiroi
  • 学会等名: New Directions of Superconducting Nanostructures 2009 (NDSN2009)
  • 発表場所: 名古屋大学・愛知県
• [学会発表] Measurements of spin polarization of Ru_<2-x>Fe_xCrSi Heusler alloys by Andreev reflection (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, O.Murayama, T.Hisamatsu, M.Ito, M.Hiroi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S-IX)
  • 発表場所: 京王プラザホテル・東京都
• [学会発表] Effect of spin fluctuations on charge transport in diffusive normal metal/d-wave superconductor junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Shigeta, T.Yokoyama, Y.Asano, M.Hiroi, Y.Tanaka
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S-IX)
  • 発表場所: 京王プラザホテル・東京都
• [学会発表] 拡散的常伝導体/超伝導体接合系におけるスピン揺らぎの効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 重田出, 横山毅人, 浅野泰寛, 廣井政彦, 田仲由喜夫
  • 学会等名: 日本物理学会第65回秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学・熊本県
• [備考]
• [備考]
  • URL: http://kuris.cc.kagoshima-u.ac.jp/509078.html
• [備考]
  • URL: http://kuris.cc.kagoshima-u.ac.jp/509078.html