| 研究課題/領域番号 |
16J03699
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
Lustikova Jana 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| キーワード | スピン流 / 超伝導 / スピントロニックス / スピン注入 |
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| 研究実績の概要 |
今年度は強磁性絶縁体及び超伝導体の接合に着目し、前年度に立ち上げた測定系及び予備実験の結果を生かし、温度勾配を用いたスピン注入を行い，また，低温における超伝導量子渦の新規輸送現象の研究を行った．本研究課題の目的は超伝導を媒介した角運動量の長距離伝搬の実験的検出である．超伝導量子渦はそのトポロジカル性質により長距離伝搬性を持ち，角運動量のキャリアとして非常に有利と考えられる．従って，強磁性絶縁体・超伝導体の界面におけるスピン角運動量の注入及び超伝導量子渦のダイナミックスの研究は超伝導におけるトポロジカルスピン流の観点から重要と考えられる．
具体的に以下の研究を行った．
(i)d波超伝導体YBa2Cu3O7－xと強磁性絶縁体であるLiFe5O8の接合において，スピンゼーベック効果を用いたスピン流注入を行い，超伝導転移温度以下では逆スピンホール効果に由来する起電力が消失することを示した．また，超伝導転移温度より十分低温において磁場とともに振動する新規ネルンスト効果を観察した．この効果が量子渦のクリープ現象及び表面ピンとのマッチング効果の相互作用によって実現されることを明らかにした．この結果を研究論文として出版した．
(ii)超伝導量子渦が流れやすいs波超伝導体・強磁性絶縁体の接合において，非相反電気輸送の観測に成功し，外部環境の対称性や磁気的性質と密接に関係することを明らかにした．また，非相反性により環境の電磁ゆらぎの整流で生成されるDC起電力の観察に成功した．理論的記述によって超伝導量子渦のトポロジカル性質に起因することを明らかにした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は強磁性絶縁体・超伝導体接合におけるスピン注入及び超伝導量子渦ダイナミックスに着目し，(i)d波超伝導体においてスピンゼーベック効果に由来する逆スピンホール起電力が超伝導転移温度以下で消失することを明らかにし，(ii)強磁性絶縁体との界面において強いピンニングを有するd波超伝導体の超伝導量子渦は温度勾配の元で新規ネルンスト効果を実現することを明らかにし，(iii)超伝導量子渦が流れやすい超伝導体と強磁性絶縁体の接合において，超伝導量子渦がトポロジカルに保護されているために外部環境の対称性を反映しマクロスケールで検出可能な非相反の電気輸送を実現する事を明らかにした．従って，予定通りの進展があったと言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の研究結果を論文として出版し，研究発表を行う．また，前年度確立した測定系を用いて，強磁性絶縁体の磁化ダイナミックスと結合した超伝導量子渦など超伝導キャリアによる角運動量の流れの長距離伝搬性や金属への注入を実験的実証する．これによって超伝導における角運動量伝搬の多角的な理解が得られると予想される．
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