| 研究課題/領域番号 |
23K26541
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01848 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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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 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
吉田 靖雄 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (10589790)
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| 研究分担者 |
島村 一利 金沢大学, 総合技術部(理工), 技術職員 (80869991)
小畑 由紀子 金沢大学, 数物科学系, 特任助教 (70826255)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
2027年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2026年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2025年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
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| キーワード | プローブ顕微鏡 / 超伝導 / 強磁場 / 走査トンネル顕微鏡 / 超低温 / 走査型トンネル顕微鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強磁場中でも生き残るFFLO超伝導状態が指摘されているCeCoIn5の超低温・強磁場領域をSTMを用いて実空間観察することで超伝導ギャップの空 間変調を伴うFFLO状態の実証を目指す。そのために、世界でも例を見ない面内強磁場・超低温STMを完成させて、STM観測を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、物性物理学における未解決問題の一つであるFFLO超伝導の直接観察を目標としている。CeCoIn5の低温300 mK以下、10 Tー12 Tの磁場領域に現れる新たな超伝導相はこれまで多くの物性測定を用いてその相の存在が明らかになっているが、FFLO超伝導であることを同定するための超伝導秩序パラメータの空間変調構造はこれまで直接観察されていない。本研究では、開発した面内強磁場・超低温走査トンネル顕微鏡（STM）を用いて、FFLO超伝導の有力候補、重い電子系超伝導体CeCoIn5と原子層超伝導体の測定を行い、FFLO超伝導の新たな学理を構築することを目指している。開発した面内強磁場超低温STMは外部の音に対する脆弱性の問題や室温から超低温まで超高真空中で測定試料を搬送するための機構がまだないために、これらの問題を解決して世界でも例を見ない100 mK以下の超低温、14 Tまでの強磁場で動作するSTMの完成させる。2024年度は、室温部の真空チャンバーを開発し、超低温の希釈冷凍機へのサンプルトランスファー機構の設計（トランスファーロッドの先端部品と冷凍機内部にそのガイドとなる構造の構築）とテストを繰り返し、室温・低温の両方で安定した試料のトランスファーが可能となった。この機構を用いて、低温STMの標準試料であるAu(111)表面の清浄表面を意味するヘリングボーン構造の観察に成功した。Au(111)の清浄表面は大気中では観察が困難であり、超高真空でのから、極低温におけるノイズレベルは非常に低く、同研究室で動いている市販の極低温STMに引けを取らない高精度の測定が可能となった。また、STMスキャナをより小型化して共振周波数を上げることで、振動ノイズに堅牢なSTMヘッドの開発も同時に行なっており、2025年度にはテストを行う段階に入る。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
極低温での測定は成功しているが、FFLO超伝導の観察に必要な300 mKの超低温領域における測定までは進んでいない。希釈冷凍機の最低温度が高い状態が続いており、その問題の解決が必要である。また、室温の試料ホルダーを低温部に導入することによる冷凍機全体の昇温することによって、最低温度に戻るのに長い時間がかかることが分かった。窒素温度に冷却可能な冷却ステージの導入が必要と考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
極低温でのSTM測定は問題なく行える状態になったので、2025年度はより低温・強磁場での測定を確実に行える状態にすることが目標である。Au(111)表面などの標準試料を用いた測定の後には、NbSe2などの超伝導体の観察を行い、STMの有効温度を見積もるとともに、面内磁場中での特異な渦糸状態の観察を通して超低温・面内強磁場の測定の評価を行う。また測定の効率を上げるために、窒素温度冷却ステージの作成と導入を行う。
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