研究課題
半導体ナノ構造中での超伝導近接効果は、近年マヨラナ粒子の実現の提案が行われたこともあり、非常に注目を集めている。本研究では、この半導体ナノ構造と超伝導体との接合系における超伝導輸送現象に関して、電流位相関係の実証と、それを基礎とした新奇トポロジカル粒子の実証を目標としている。本年度は昨年度から引き続き、マヨラナ粒子の無磁場での実現に向けて必要となる二重ナノ細線と超伝導体との接合でのクーパー対分離現象の研究を進めた。特に、昨年度は観測された分離は細線中に形成されたドットを介した分離であり、従来知られているものと同じ機構による分離現象であったが、本年度はドットを介さず弾道的な電子輸送領域においても分離が観測されること、またその分離効率が100 %を越えることを初めて明らかにした。これは、上記の無磁場でのマヨラナ粒子の実現の必要条件が達成されたことを意味しており本研究でも重要な位置を占める。加えて、弾道的な電子輸送における分離は細線中の電子間相互作用により引き起こされると理論的に提案があったが、実験的に実現されたのは今回が初めてである。また、新たにコルビノ型のジョセフソン接合デバイスを作製し、実験を行った。その結果、超伝導電流のゲート電圧による制御に成功した。さらに抵抗の磁場依存性からジョセフソン渦糸の大きさを評価した結果、ゲート電圧により渦糸の大きさが変化することを明らかにした。本結果はトポロジカルジョセフソン接合で期待される渦糸中心のマヨラナ粒子の制御に必要な知見と制御手法を与えるものであり、今後のマヨラナ粒子の研究に貢献する結果であると考えられる。
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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