| 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 | 超伝導 / 表面・界面 / 走査型トンネル顕微鏡 / 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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| 研究実績の概要 |
空間反転対称性の破れた超伝導体では、超伝導を担うクーパー対が偶奇パリティの混じったものとなるとされ、空間反転対称性の破れの直接の帰結である重要な特徴とされる。このことを実験的に確かめるため、本研究は面直または面内の空間反転対称性の破れた「原子層超伝導体」において磁場中・極低温走査トンネル顕微鏡（STM）による詳細な分光測定を行う計画であった。
2023年度は、NbSe2の電荷密度波（CDW）に関する2021年度から2022年度にかけての実験および解析結果で論文にまとめて投稿し、2024年1月に出版された。この論文では、NbSe2の電荷密度波が局所的に3×3周期の2種類の整合構造をとり、それが互い違いの三角形ドメイン構造を作っている様子を明瞭に可視化することに成功したものである。そのドメイン構造は1980年前後に中西・斯波らが発表したランダウ自由エネルギーに基づく理論で予想されていたこととも明らかにした。この成果については、物質・材料研究機構と東京理科大学との共同でプレスリリースも出したほか、固体物理（アグネ技術センター）からの執筆依頼も受けている。この成果は、面内の空間反転対称性の破れた単層 NbSe2 の研究を進めるうえでも、重要な基礎となる。
また、面直の空間反転対称性の破れた超伝導体である In/Si(111) 原子層については、試料作製に用いるルツボをこれまで使用していた電子ビーム加熱式の3源エバポレーターのかわりに、モリブデン箔を丸めた簡易のルツボを通電加熱して使用したところ、ほとんど無欠陥に近い純良試料ができることがわかった。この試料では、これまでわれわれが作製してきた試料よりも大きな超伝導ギャップが観測された。この純良試料において常伝導状態における準粒子干渉の測定と解析を行ったので、論文執筆を進めている。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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