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超伝導体中では磁束が量子化されるが、近年、その磁束量子の移動に方向性を持たせることにより、整流作用を示すことがSilvaらにより見いだされた。しかし、その挙動の素特性はまだ十分に明らかではなく、実際にどのように磁束が運動しているのか、その静的、動的な挙動を詳細に、実空間においてその挙動を微視的かつ詳細に調べることが不可欠である。これまで行われてきた研究はマクロな視点で行われてきており、個々の磁束量子を直接観察し、その挙動を明らかにするには至っておらず、推測の域を出ていない。本研究はくさび形の試料など、磁束の易移動方向をもつと思われる構造を用い、走査SQUID顕微鏡(SSM)によって実空間で一本一本の磁束量子を実空間で直接観察することにより、この効果による磁束量子の整流作用の起源を明らかにしようとするものである。磁束量子を用いた論理演算素子実現への要素技術として重要な足がかりとなる。本年度においては、極めて結晶性の優れた単結晶薄膜を用いた粒界接合を作製し、SSMを用いて観察を行った。これにより、粒界接合付近に存在する磁束量子の観察も行い、これにより単結晶薄膜で作製した接合の接合近傍に存在する磁束量子の分布等が明らかとなった。また、磁場印加時に発生する超伝導遮蔽電流に起因する磁場信号の界面付近での挙動が観察され、磁気信号による境界が明確に観測された。これらの結果、H22年度以降の研究に必要な基礎的なデータが得られた。
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