空間反転対称性がない半導体表面に創成されるスピン物性と単原子層超伝導

• 研究課題/領域番号: 25400316
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 枡富 龍一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00397027)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 2次元電子系 / 単原子層超伝導 / 半導体表面 / 表面2次元電子系 / 低次元超伝導 / ２次元電子系

研究成果の概要

本研究により極低温・強磁場中で動作可能な走査トンネル顕微鏡（STM）と電気抵抗測定を組み合わせた装置を開発した。そして、この装置を用いて吸着原子が誘起する表面２次元電子系に実現する量子ホール状態を調べた。特に、STMを用いて求められた電子相関から生じる増強効果の大きさを用いれば、電気抵抗測定から得られたシュブニコフ・ド・ハース振動を精度よく説明できることがわかった。また、単原子層の超伝導鉛を用いた実験ではクーパー対が有限の運動量をもつ状態（ヘリカル相）を示唆する結果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] 単原子層超伝導と空間反転対称性の破れ (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本徹、枡富龍一
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 52 ページ: 97-103
  • NAID: 40021104798
  • 査読あり
• [雑誌論文] 走査トンネル顕微鏡と電気抵抗測定で探る量子ホール効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 枡富龍一、岡本徹
  • 雑誌名: 東京大学低温センター 年報 巻: 平成27年度 ページ: 6-12
  • NAID: 40021021436
• [雑誌論文] Adsorbate-induced quantum Hall system probed by scanning tunneling spectroscopy combined with transport measurements (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryuichi Masutomi and Tohru Okamoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 106 号: 25 ページ: 251602-251602
  • DOI: 10.1063/1.4922990
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Parallel Magnetic Field on Superconductivity of Ultrathin Metal Films Grown on a Cleaved GaAs Surface (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Sekihara, Takahiro Miyake, Ryuichi Masutomi, Tohru Okamoto
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 6 ページ: 064710-064710
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.064710
  • NAID: 40020491305
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 劈開表面における電子輸送現象 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡本徹、枡富龍一
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 36 号: 3 ページ: 118-123
  • DOI: 10.1380/jsssj.36.118
  • NAID: 130005129560
  • ISSN: 0388-5321, 1881-4743
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous study by scanning tunneling spectroscopy and transport measurements in adsorbate-induced two-dimensional systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryuichi Masutomi, Tohru Okamoto
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 568 号: 5 ページ: 052020-052020
  • DOI: 10.1088/1742-6596/568/5/052020
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-dimensional superconductivity with broken inversion symmetry in one-atomic-layer metal films on cleaved GaAs surface (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sekihara, T. Miyake, H. Ichinomiya, R. Masutomi, T. Okamoto
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 3 ページ: 015023-015023
  • DOI: 10.7566/jpscp.3.015023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional Superconducting State of Monolayer Pb Films Grown on GaAs(110) in a Strong Parallel Magnetic Field (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sekihara, R. Masutomi, and T. Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 111 号: 5 ページ: 5700-5700
  • DOI: 10.1103/physrevlett.111.057005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature, electron density and in-plane magnetic field dependence of cyclotron relaxation time in the two-dimensional metallic phase (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi, T. Chiba, K. Sasaki, I. Yasuda, A. Sekine, K. Sawano, Y. Shiraki, T. Okamoto
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 456 ページ: 12027-12027
  • DOI: 10.1088/1742-6596/456/1/012027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic-field-independent superconductivity of ultrathin Pb films on cleaved GaAs surface (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sekihara, R. Masutomi, and T. Okamoto
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 456 ページ: 12034-12034
  • DOI: 10.1088/1742-6596/456/1/012034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Temperature Scanning Tunneling Microscopy and Transport Measurements on Adsorbate-Induced Two-Dimensional Electron Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi, N. Toriyama, T. Okamoto
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1566 ページ: 291-291
  • DOI: 10.1063/1.4848400
  • 査読あり
• [学会発表] Pb超薄膜超伝導に対する磁性不純物の影響と平行磁場印加による超伝導転移温度の上昇 (2017)
  • 著者名/発表者名: 庭田正人、枡富龍一、岡本徹
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府、豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Adsorbate-induced quantum Hall system probed by scanning tunneling spectroscopy combined with transport measurements (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi
  • 学会等名: EMN Spring Meeting
  • 発表場所: TAIPEI SUNWORLD DYNASTY Hotel（台湾、台北）
  • 年月日: 2016-03-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Adsorbate-induced quantum Hall system probed by scanning tunneling spectroscopy combined with transport measurements (2016)
  • 著者名/発表者名: 枡富龍一 、岡本徹
  • 学会等名: 第7回低温センター研究交流会
  • 発表場所: 東京大学小柴ホール（東京都、文京区）
  • 年月日: 2016-02-23
• [学会発表] Adsorbate-induced quantum Hall system probed by scanning tunneling spectroscopy combined with transport measurements (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi and T. Okamoto
  • 学会等名: 21st International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県、仙台市）
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] 吸着原子が誘起する２次元電子系における走査トンネル分光顕微鏡と電子輸送特性の同時測定Ⅱ (2014)
  • 著者名/発表者名: 枡富龍一, 岡本徹
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Adsorbate-induced quantum Hall system and superconductivity in one-atomic-layer with Rashba spin-orbit coupling (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi, T. Okamoto
  • 学会等名: 27th International Conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-13
• [学会発表] In situ STM/STS and transport studies in adsorbate-induced two-dimensional electron systems (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Masutomi
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (2014)
  • 発表場所: Incheon/Seoul, South Korea
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] 吸着原子が誘起する2次元電子系における走査トンネル分光顕微鏡と電子輸送特性の同時測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 枡富龍一，一ノ宮弘樹，岡本徹
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] STM/STS and transport measurements in adsorbate-induced two-dimensional electron systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryuichi Masutomi, Tohru Okamoto
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology (ISANN 2013)
  • 発表場所: Hawaii, USA