| 研究課題/領域番号 |
21H01817
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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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, マテリアル基盤研究センター, 主任研究員 (60583276)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
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| キーワード | 走査型トンネル顕微鏡 / 超伝導 / 電荷密度波 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 原子層物質 / 表面・界面 / 原子層 / 走査トンネル顕微鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
基板表面に成長した原子レベルに薄い二次元結晶物質（原子層）では、表（真空側）と裏（基板側）が非対称になっている。このような空間反転対称性の破れをともなう物質が超伝導状態になると、超伝導を担うクーパー対の波動関数が、偶関数でも奇関数でもない、両者の混じった状態になると言われている。この状況は、パリティが混成した超伝導と呼ばれる重要な特徴だが、これ自体を直接的に検証することができていなかった。本研究ではクーパー対が壊れてできる準粒子を極低温走査トンネル顕微鏡で詳しく観測することにより、原子層超伝体におけるパリティ混成の検出を目指す。
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| 研究成果の概要 |
基板表面に成長した原子層物質では表と裏が非対称である。このように空間反転対称性の破れた物質が超伝導状態になったときに生じるパリティ混成とよばれる現象を、極低温走査型トンネル顕微鏡（STM）を駆使して検証することを目指した。シリコン基板上に形成される原子層超伝導体の品質改善と、単層遷移金属ダイカルコゲナイド成膜用の真空装置の立ち上げを行ったほか、関連物質のSTM測定を行いながら測定・解析技術の向上を図った。その過程で、遷移金属ダイカルコゲナイドNbSe2単結晶において電荷密度波（電荷密度の長周期構造）が特徴的なドメイン構造を形成していることを発見し、約40年前の理論研究と合うことを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
原子層物質をはじめとする高結晶性の2次元超伝導体が研究されるようになり、空間反転対称性の破れに起因する特異な性質に注目が集まっている。これまでの知見は輸送測定によるものが多かったが、本研究計画によりそれらの物性を微視的に明らかにしていく準備が整ったと言える。上述のNbSe2に関する成果は、電荷密度波のような長周期構造を精密解析する有効な手段を提供したほか、NbSe2や関連物質における超伝導と電荷密度波の関係を理解する手がかりとなるので、学術的な重要性が高いと考えている。
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