p波超伝導体における半整数磁束量子状態の観察

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20540392
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 柏谷 聡 独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 研究グループ長 (40356770)
• 研究分担者: 田沼 慶忠 国立大学法人秋田大学, 工学資源学部・電気電子工学科, 准教授 (90360213) ; 川畑 史郎 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノテクノロジー部門, 主任研究官 (30356852)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 量子エレクトロニクス / Sr_2RuO_4 / カイラルp波 / 半整数磁束量子 / トポロジカル量子計算

研究概要

カイラルp波対称性を持つことが強く示唆されているSr_2RuO_4などの新奇超伝導体を用いて、半整数磁束量子の存在を確認するために、微小単結晶からの素子作成プロセスの構築と、作成されたマイクロデバイスの輸送特性の評価を行った。素子プロセスに関しては研磨プロセス、FIB加工を用いることにより、1μm程度の素子の作成に成功した。作成されたSROの弱結合型接合の輸送特性は、異常なヒステリシス構造を有するスイッチング特性を示し、この起源は印加電流とカイラルドメイン構造、エッジチャンネルとの相互作用の存在を示唆しているものと解釈された。さらに弱結合を2個含む超伝導ループ構造を作成し、SQUIDとしての動作の検証を行った。SQUIDの臨界電流値はヒステリシスの無いI-V特性を示したが、外部印加電流に対して周期的な臨界電流の変調構造は観測されず、外部印加電圧に応答していないという結果になった。これは弱結合における臨界電流値が磁束の量子化条件に対応しておらず、エッジ状態やカイラルドメインの影響を含めた解釈が必要で有ることが示唆される。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication and transport properties of Sr2RuO4 microdivices (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kashiwaya, H.Kambara, H.Kashiwaya, T.Furuta, H.Yaguchi, Y.Asano, Y.Tanaka, Y.Maeno
  • 雑誌名: Physica C Vol.470 ページ: 736-737
  • 査読あり
• [雑誌論文] C-axis critical current of a PrFeAsO0.7 single crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kashiwaya, K.Shirai, T.Matsumoto, H.Shibata, H.Kambara, M.Ishikado, H.Eisaki, A.Iyo, S.Shamoto, I.Kurosawa, S.Kashiwaya
  • 雑誌名: Applied Physics. Letters Vol.96 ページ: 202504-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model for Vortex-Core Tunneling Spectroscopy of Chiral p-Wave Superconductors via Odd-Frequency Pairing States (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanuma, N.Hayashi, Y.Tanaka, A.A.Golubov
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.102 ページ: 117003-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous transport through the p-wave superconducting channel in the 3-K phase of Sr2RuO4 (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Kambara, S.Kashiwaya, H.Yaguchi, Y.Asano, Y.Tanaka, Y.Maeno
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.101 ページ: 267003-1-4
  • 査読あり
• [学会発表] DETECTION OF EDGE STATES OF 1.5K PHASE Sr2RuO4 BY TUNNELING SPECTROSCOPY (2010)
  • 著者名/発表者名: 柏谷聡, 他
  • 学会等名: 23rd International Symposium on Superconductivity
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2010-11-03
• [学会発表] 前野「時間反転対称性を破る超伝導体Sr2RuO4の接合特性」新学術領域"トポロジカル量子現象" (2010)
  • 著者名/発表者名: 柏谷聡、柏谷裕美、神原浩、田仲由喜夫
  • 学会等名: 第1回総括班会議・研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] C-axis transport of various 2-D superconductors (2010)
  • 著者名/発表者名: 柏谷聡、柏谷裕美、神原浩、田仲由喜夫
  • 学会等名: 7th International Symposium on Intrinsic Josephson Effect and Plasma Oscillationsin High-Tc
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 2010-05-02
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://staff.aist.go.jp/s.kashiwaya/