ディラック電子をもつペロブスカイト酸化物ヘテロ接合によるトポロジカル超伝導の実現

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15448
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
• 研究機関: 沖縄科学技術大学院大学 (2022); 東京工業大学 (2019-2021)
• 研究代表者: 小畑 由紀子 沖縄科学技術大学院大学, 量子物質科学ユニット, ポストドクトラルスカラー (70826255)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ヘテロ界面 / 磁性体 / 超伝導体

研究成果の概要

本研究の目的は、ディラック電子をもつペロブスカイト酸化物ヘテロ接合によるトポロジカル超伝導の実現である。そこで、ペロブスカイト型酸化物BaBiO3と銅酸化物高温超伝導体YBa2Cu3O7、および酸化物の代替材料として鉄系超伝導体FeSe, トポロジカル絶縁体候補FeTeに着目した。特にFeSeは近年、Teドープによるトポロジカル超伝導発現が実験的に報告されている。本研究では、そのFeSeと強磁性体Feとのヘテロ界面では超伝導が破壊されることなく、均質な界面組成制御により超伝導転移が現れた。この成果は、磁性界面におけるトポロジカル超伝導探索の可能性を提案している。

自由記述の分野

固体物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

将来の超スマート社会実現へ向けて、コンピュータの処理能力向上を促す技術革新は重要
な課題である。近年、実質的に電子の質量が0となるような「ディラック電子」を持つ物質は従来にない超高速、省エネルギーデバイスを実現可能にするため、基礎・応用の両面から精力的に研究されている。特に、そのような超高速デバイス材料候補であるトポロジカル超伝導体が近接効果を用いてヘテロ構造で報告されているが、材料選択が非常に限られているのが課題である。本研究は、理論的に提案されている酸化物とカルコゲナイド化合物に着目し、トポロジカル電子系の舞台としての可能性を実験的に提案する結果を示した。