エピタキシー技術が拓くルテニウム酸化物超伝導体の横断的研究

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01866
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 打田 正輝 東京工業大学, 理学院, 准教授 (50721726)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ルテニウム酸化物 / 薄膜 / 超伝導体

研究実績の概要

本研究では、エピタキシー技術によるルテニウム酸化物超伝導体の実現と薄膜・接合を利用した超伝導状態の解明を目的としている。ルチル型酸化物RuO2は非常に伝導度の高い金属であり、電極・温度計・触媒等の様々な用途に利用されてきた。さらに近年、本物質は、高い秩序温度をもつ反強磁性体並びにトポロジカル線ノード半金属の候補物質としても注目を集めている。分子線エピタキシー成長によって高品質なRuO2単結晶薄膜を様々な基板上に作製し、基板からのエピタキシャル歪みを制御することで、Tc = 1.7 Kの超伝導の発現に成功した。超伝導転移温度と格子定数変化の関係を系統的にマッピングすることで、特定のRu-O結合が短くなることで超伝導が発現していることが明らかになった。本結果は、このような単純な遷移金属酸化物においてエピタキシャル歪みが超伝導の開拓に極めて有効であることを強く示している。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Enhancement of spin-orbit coupling in Dirac semimetal Cd3As2 films by Sb doping (2021)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakazawa, M. Uchida, S. Nishihaya, M. Ohno, S. Sato, and M. Kawasaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 103 ページ: 045109-1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.103.045109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum transport observed in films of the magnetic topological semimetal EuSb2 (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Ohno, M. Uchida, R. Kurihara, S. Minami, Y. Nakazawa, S. Sato, M. Kriener, M. Hirayama, A. Miyake, Y. Taguchi, R. Arita, M. Tokunaga, and M. Kawasaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 103 ページ: 165144-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.103.165144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular beam deposition of a new layered pnictide with distorted Sb square nets (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Ohno, M. Uchida, Y. Nakazawa, S. Sato, M. Kriener, A. Miyake, M. Tokunaga, Y. Taguchi, and M. Kawasaki
  • 雑誌名: APL Materials 巻: - ページ: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intrinsic coupling between spatially-separated surface Fermi-arcs in Weyl orbit quantum Hall states (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Nishihaya, M. Uchida, Y. Nakazawa, M. Kriener, Y. Taguchi, and M. Kawasaki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22904-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Superconductivity in uniquely strained RuO2 films (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, T. Nomoto, M. Musashi, R. Arita, and M. Kawasaki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 125 ページ: 147001-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.147001
  • 査読あり
• [学会発表] Quantized Transport on Topological Semimetal Fermi Arcs (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida
  • 学会等名: 2021 MRS Spring Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Two-Dimensional Quantum Oscillations Observed in Magnetic Topological Semimetal EuSb2 Films (2021)
  • 著者名/発表者名: M.Ohno, M. Uchida, R. Kurihara, S. Minami, Y. Nakazawa, S. Sato, M. Kriener, M. Hirayama, A. Miyake, Y. Taguchi, R. Arita, M. Tokunaga, M. Kawasaki
  • 学会等名: 2021 MRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Quantum Hall signature of Weyl orbits in dual-gated Dirac semimetal film (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Nishihaya, M. Uchida, Y. Nakazawa, M. Kriener, Y. Taguchi, M. Kawasaki
  • 学会等名: 2021 American Physical Society March Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 分子線エピタキシー法による新物質EuCdSb2の作製 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大野瑞貴, 打田正輝, 中澤祐介, 佐藤慎, Markus Kriener, 三宅厚志, 徳永将史, 田口康二郎, 川﨑雅司
  • 学会等名: 第68回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] トポロジカル半金属における量子ホール伝導 (2020)
  • 著者名/発表者名: 打田正輝
  • 学会等名: ワークショップ「超伝導物質、トポロジカル物質」 (SCTM2020)
  • 招待講演
• [学会発表] II-V族化合物を基盤としたトポロジカル物質の開拓 (2020)
  • 著者名/発表者名: 打田正輝
  • 学会等名: 第25回半導体におけるスピン工学の基礎と応用 (PASPS-25)
  • 招待講演
• [学会発表] 砒化物ディラック半金属薄膜の量子輸送現象に関する実験的研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 打田正輝
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
  • 招待講演
• [学会発表] Quantized Transport in Topological Semimetal Films (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida
  • 学会等名: 2nd IIT Guwahati and TokyoTech Joint Workshop on Condensed Matter and High Energy Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 磁性トポロジカル半金属EuSb2薄膜における二次元量子伝導 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大野瑞貴, 打田正輝, 栗原綾佑, 見波将, 中澤佑介, 佐藤慎, Markus Kriener, 三宅厚志, 田口康二郎, 有田亮太郎, 徳永将史, 川﨑雅司
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] Sbドープしたディラック半金属Cd3As2薄膜におけるスピン軌道相互作用の増大 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中澤佑介, 打田正輝, 西早辰一, 大野瑞貴, 佐藤慎, 川﨑雅司
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会