| 研究課題/領域番号 |
17K19049
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
林 将光 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70517854)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| キーワード | 超伝導 / スピン流 / スピン軌道相互作用 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は大きなスピンホール角と比較的高い超伝導転移温度を持つA15構造（ベータ相）タングステンを用いて、超伝導体におけるスピン流制御の可能性を明らかにすることを目的とする。スピン軌道相互作用が大きく、大きなスピンホール効果を発現する物質が超伝導状態に転移した際、超伝導体内のスピン流に関する調査を行う。
本年度は、タングステン薄膜の超伝導転移温度の成膜条件依存性を調べた。RFスパッタ法を用いて、タングステン膜をシリコン基板上に成膜した。成膜中のガス圧やスパッタ電力、タングステン膜の成長に影響を与える下地層などを変えて成膜を行なった。しかしながら、ほぼ全てのタングステン膜で超伝導転移温度が2 K程度かそれ以下であった（膜厚は10-20 nm）。
一方で、収束イオンビームを用いて作成したタングステン膜の超伝導転移温度が5 K程度であることがわかり、組成分析から炭素やガリウムが入っていることがわかった。そこで、スパッタで用いるターゲットに、炭素を50%程度含有する炭化タングステンを用い成膜を行った。その結果、超伝導転移温度が3 K程度にまで上昇した。
また、超伝導転移温度の高い物質からのクーパー対の染み出しによる近接効果を利用して、スピン軌道相互作用が大きい物質に超伝導を誘起する実験を行った。
超伝導転移温度の高い物質として、モリブデンに窒素を添加したMoNに着目した。MoN膜を成膜し、超伝導転移温度を調べたところ、最大で7 K程度の膜を得ることに成功した。今後はMoN/W膜における超伝導近接効果などを利用して、スピン軌道相互作用が大きい物質におけるスピン流を調査する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定どおり、スピン軌道相互作用の大きい物質の超伝導転移温度の評価を行い、スピン流の影響を調査できる物質群に目処が立った。今後はスピン流注入の実験を行うことができるため、概ね順調に進捗していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は収束イオンビームを用いて作成したW膜や、超伝導転移温度が高い物質（MoNなど）からのクーパー対染み出しによる近接効果などを利用して、スピン軌道相互作用が大きい物質におけるスピン流を調査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度、超伝導転移温度が大きくなる条件探索に注力したため、来年度以降に物品購入を延期した。
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