トンネル現象を用いた接合界面での奇周波数クーパー対に関する研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21740259
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 重田 出 鹿児島大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (30370050)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: ハーフメタル / 超伝導体 / アンドレーエフ反射 / スピン分極率 / 奇周波数クーパー対

研究概要

本研究は強磁性体と超伝導体の接合界面において奇周波数クーパー対の生成を検証することを目標に開始し,以下の成果を得た。
1.第一原理バンド計算からハーフメタルであると期待されるホイスラー合金Co_<2-x> Fe_xMnSiとRu_<2-x> Fe_xCrSiを合成し,それらがハーフメタルの候補であることを明らかにした。
2.ホイスラー合金Co_<2-x> Fe_xMnSiのスピン分極率が組成xに依存せず,約50%であることを明らかにした。
3.ホイスラー合金Ru_<2-x> Fe_xCrSiを合成のスピン分極率がx=1. 8のときに最大の63%であることを明らかにした。
4.奇周波数を閉じ込める目的で, MgO基板上にフルエピタキシャルNbN/Co_2MnSiとNbN/Co_2FeSi多層膜とそのナノ接合を作製することに成功した。
5. NbN/Co_2MnSiナノ接合の微分コンダクタンス測定において大きなゼロバイアスピークを観測した。この現象は拡張Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理論では説明ができず,接合界面での奇周波数クーパー対の生成の可能性を示唆する。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetization and spin polarization of Co_<2-x> Fe_x MnSi Heusler alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, S. Urakawa, M. Ito, M. Hiroi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series(accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin polarized conductance in ferromagnet/insulator/conventional superconductor junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, Y. Tanaka, Alexander A. Golubov, Masahiko Hiroi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series(accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin polarization of Fe-rich ferromagnetic compounds in Ru_<2-x> Fe_xCrSi Heusler alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, O. Murayama, T. Hisamatsu, A. Brinkman, A. A. Golubov, Y. Tanaka, M. Ito, H. Hilgenkamp, M. Hiroi
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 巻: 72 ページ: 604-607
  • DOI: DOI:10.1016/j.jpcs.2010.10.062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of Ru-rich Ru_<2-x> Fe_xCrZ (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Hiroi, S. Nakashima, K. Nakao, T. Rokkaku, M. Ito, I. Shigeta, H. Manaka, N. Terada
  • 雑誌名: Journal of Superconductivity and Novel Magnetism 巻: 24 ページ: 753-756
  • DOI: DOI:10.1007/s10948-010-0967-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurements of spin polarization of Ru_<2-x> Fe_xCrSi Heusler alloys by Andreev reflection (2010)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, O. Murayama, T. Hisamatsu, M. Ito, M. Hiroi
  • 雑誌名: Physica C 巻: 470 ページ: S806-S807
  • DOI: DOI:10.1016/j.physc.2010.01.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of spin fluctuations on charge transport in diffusive normal metal/d-wave superconductor junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, T. Yokoyama, Y. Asano, M. Hiroi, Y. Tanaka
  • 雑誌名: Physica C 巻: 470 ページ: S854-S856
  • DOI: DOI:10.1016/j.physc.2009.12.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature magnetic properties of Heusler compounds Ru_<2-x> Fe_xCrSi (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Ito, T. Hisamatsu, T. Rokkaku, I. Shigeta, H. Manaka, N. Terada, M. Hiroi
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B82 ページ: 024406(1)-(7)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.82.024406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferromagnetism and spin-glass transitions in the Heusler compounds Ru_<2-x> Fe_xCrSi (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Hiroi, T. Rokkaku, K. Matsuda, T. Hisamatsu, I. Shigeta, M. Ito, T. Sakon, K. Koyama, K. Watanabe, S. Nakamura, T. Nojima, T. Nakano, L. Chen, T. Fujiwara, Y. Uwatoko, H. Manaka, N. Terada
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B79 ページ: 224423(1)-(10)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.79.224423
  • 査読あり
• [雑誌論文] Midgap Andreev resonant state affected by superconducting proximity effect at junction interface of high-T_c cuprate attached to diffusive normal metal (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, Y. Tanuma, Y. Asano, M. Hiroi, Y. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physics 巻: 150 ページ: 052235(1)-(4)
  • DOI: DOI:10.1088/1742-6596/150/5/052236
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of spin fluctuations on tunneling conductance in diffusive normal metal/conventional superconductor junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, T. Yokoyama, Y. Asano, M. Hiroi, Y. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 150 ページ: 052236(1)-(4)
  • DOI: DOI:10.1088/1742-6596/150/5/052235
  • 査読あり
• [学会発表] Magnetization and spin polarization of Co_<2-x> Fe_xMnSi Heusler alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, S. Urakawa, M. Ito, M. Hiroi
  • 学会等名: The 26th International Conference on Low Temperature Physics(LT26)
  • 発表場所: the Beijing International Convention Center(BICC), Beijing, China
  • 年月日: 20110810-17
• [学会発表] Spin polarized conductance in ferromagnet/insulator/conventional superconductor junctions (2011)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, Y. Tanaka, A. A. Golubov, M. Hiroi
  • 学会等名: The 26th International Conference on Low Temperature Physics(LT26)
  • 発表場所: the Beijing International Convention Center(BICC), Beijing, China
  • 年月日: 20110810-17
• [学会発表] Spin polarization of Fe-rich ferromagnetic compounds in Ru_<2-x> Fe_xCrSi Heusler alloys (2010)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, O. Murayama, T. Hisamatsu, A. Brinkman, A. A. Golubov, Y. Tanaka, M. Ito, H. Hilgenkamp, M. Hiroi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors(SNS2010)
  • 発表場所: Fudan University, Shanghai, China
  • 年月日: 20100523-28
• [学会発表] Measurements of spin polarization of Ru_<2-x> Fe_xCrSi Heusler alloys by Andreev reflection (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, O. Murayama, T. Hisamatsu, M. Ito, M. Hiroi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M^2S-IX)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan
  • 年月日: 20090907-12
• [学会発表] Effect of spin fluctuations on charge transport in diffusive normal metal/d-wave superconductor junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, T. Yokoyama, Y. Asano, M. Hiroi, Y. Tanaka
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M^2S-IX)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan
  • 年月日: 20090907-12
• [学会発表] Spin polarization measurements of Ru_<2-x> Fe_xCrSi Heusler alloys in Fe-rich ferromagnetic region by Andreev reflection (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Shigeta, O. Murayama, T. Hisamatsu, M. Ito, M. Hiroi
  • 学会等名: New Directions of Superconducting Nanostructures 2009(NDSN2009)
  • 発表場所: Environmental Studies Hall, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi, Japan
  • 年月日: 20090904-05
• [備考]
  • URL: http://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/～shigeta/