| 研究課題/領域番号 |
22K18966
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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 | 東京科学大学 |
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研究代表者 |
平原 徹 東京科学大学, 理学院, 教授 (30451818)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024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)
2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 物性実験 / 超伝導 / 原子層物質 / トポロジカル物性 / 原子層薄膜 / 高温超伝導 / 近藤一重項 / トポロジカル超伝導 / 表面界面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、トポロジカルな性質を有する高温原子層超伝導体を用いて基板界面を磁性元素で修飾することにより、高密度マヨラナ格子を創製することに挑戦する。研究代表者がこれまで研究してきた単層FeSeはSrTiO3(STO)基板上に成長させることで40-109Kという高い転移温度を示す。本研究ではこれを踏まえ、まず単層Fe(Se,Te)/STOのトポロジカル超伝導としての特性を実験的に明らかにする。さらに、自己組織化によって磁性元素で修飾されたSTO表面を基板として単層Fe(Se,Te)を成長することで、無磁場下でトポロジカル超伝導体に特徴的なマヨラナ状態を高密度で生成することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、量子コンピューターへの応用が期待され、量子ビットの候補であるマヨラナ状態を高密度で生成することを目指した。そのためにFeとSeおよびTeから構成される原子層薄膜を作製し、その量子物性を、原子一つ一つを識別可能な走査トンネル顕微鏡/分光(STM/STS)測定で調べた。単層のFeTe薄膜ではSrTiO3基板に変調されたFe原子が有する磁性の性質が観測された。これを踏まえマヨラナ状態が期待されるFeSe0.5Te0.5薄膜を作製し、高温超伝導の性質を有することを発見した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって、将来のトポロジカル量子コンピューター作製のための舞台となりうる単層のFeSe0.5Te0.5薄膜が高温超伝導を示すことが明らかになった。この成果はこの物質を用いたトポロジカル計算技術の確立への基盤となるものである。さらに二層以上のFeSe0.5Te0.5薄膜についてもトポロジカルな性質と磁石の性質が共存していることが明らかになり、これは基礎科学としても興味深いのみならず、量子物性を活かした新たなデバイス展開に向けた重要な知見であると思われる。
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