2021 年度研究成果報告書

トポロジカル超伝導材料におけるスピン輸送現象

研究課題

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研究課題/領域番号	20K14397
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関	東北大学
研究代表者	LUSTIKOVA JANA 東北大学, 先端スピントロニクス研究開発センター, 助教 (90847964)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード	超伝導 / トポロジカル超伝導体 / スピン流 / スピントロニクス
研究成果の概要	本研究では、トポロジカルバンド構造を有する超伝導材料に注目し、電子のスピン軌道相互作用と超伝導の不散逸性の協奏の下のスピン伝搬現象の実験的開拓を行った。トポロジカル超伝導材料と強磁性体の接合構造を有する測定デバイスを構築し、トポロジカル超伝導材料へのスピン注入及び検出実験を行った。強磁性体の接合を用いることで超伝導状態に特有の電気抵抗応答が観測され、その物理機構を検討した。また、結晶基板の磁化緩和や磁歪による薄膜高温超伝導銅酸化物の抵抗率変調を示した。
自由記述の分野	スピントロニクス
研究成果の学術的意義や社会的意義	低散逸性と超高速の電子情報技術として、超伝導状態における電子スピン（電子の磁気的情報）の輸送現象を活かした「超伝導スピントロニクス」が期待されている。本研究では不散逸性を特徴とする超伝導とスピン電荷変換をもたらす強いスピン軌道相互作用が共存するトポロジカル超伝導材料からスピン輸送測定デバイスを構築し、その超伝導状態におけるスピン輸送の初期結果が得られ、新奇スピン輸送方式を開拓するための指針を与えるものである。また、今回新たに発見した結晶基板の磁性による高温超伝導薄膜の抵抗率変調に関して材料開発応用が期待できる。