2021 年度研究成果報告書

メゾスコピック高温超伝導体中に誘起されたジョセフソン磁束量子のダイナミクスと制御

研究課題

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研究課題/領域番号	19K05256
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分29010:応用物性関連
研究機関	国立研究開発法人物質・材料研究機構
研究代表者	大井修一国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (10354292)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	固有ジョセフソン接合 / ジョセフソン磁束 / パンケーキ磁束 / 磁気量子振動 / 磁気光学イメージング
研究成果の概要	銅酸化物高温超伝導体Bi2212単結晶は原子層ジョセフソン接合（固有ジョセフソン接合）を内蔵する。接合抵抗は、パンケーキ磁束侵入に誘起されたジョセフソン磁束量子のダイナミクスと関係すると考えられるため、様々な形状に加工された微小Bi2212単結晶の面直磁気抵抗を測定し、磁束量子の配置や一本一本の侵入過程などの静的・動的情報を得ること、及び単一孔を導入することで現れる磁気量子振動現象について調べた。試料加工方法の探索のほか、磁気光学イメージングを用いた磁束状態の可視化や制御にも取り組み、異種超伝導体中の磁束量子によるBi2212磁束量子の制御の可能性を示すなどの成果を得た。
自由記述の分野	超伝導
研究成果の学術的意義や社会的意義	狭い領域に閉じ込められた相互作用する粒子系の普遍的性質を調べる上で、微小Bi2212におけるパンケーキ磁束およびジョセフソン磁束系は、固有ジョセフソン接合の電気特性を通してその状態を知ることができる独特な研究対象の一つである。様々な形状に加工されたBi2212単結晶の固有ジョセフソン接合特性を通して、2種類の磁束量子によって生み出される静的・動的な磁束の振る舞いについて理解を深めることができた。さらに、直接磁束状態を可視化する試みにより、磁束量子制御につながる成果を得ることができた。