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2023 年度 研究成果報告書

巨大エピタキシャル歪みが誘起する新奇超伝導の探索と解明

研究課題

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研究課題/領域番号 21H01804
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

打田 正輝  東京工業大学, 理学院, 准教授 (50721726)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードルテニウム酸化物 / 薄膜 / 超伝導体
研究成果の概要

本研究では、ルチル型酸化物RuO2の薄膜において発見された超伝導の研究を深め、巨大エピタキシャル歪みが誘起する電子格子状態の変化の解明と新奇超伝導の学理の構築を目指した。同じ基板方位及び膜厚で超伝導を示す薄膜と超伝導を示さない薄膜を作りわけたのち、X線吸収分光によってRuサイトの軌道準位とOサイトとの混成強度の変化を明らかにした。具体的には、もともと等価であった2種類のRuサイトが巨大なエピタキシャル歪みによって非等価になり、フェルミレベル近傍の軌道状態が大きく変化することが明らかになった。さらに、薄膜に対し外部から歪みを印加する手法を開発し、RuO2薄膜の超伝導転移温度の変化を明らかにした。

自由記述の分野

物性物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

新しい物性を開拓していく上で、結晶の格子定数ないしボンド長を変化させる歪みは極めて重要なパラメータである。一方で、3%以上の巨大なエピタキシャル歪みを遷移金属酸化物に適用し物性開拓を進めた研究はこれまでほとんどなかった。本成果は、巨大なエピタキシャル歪みによってルチル型酸化物RuO2の電子格子状態が劇的に変化し超伝導が誘起されることを示しており、今後様々な酸化物への研究展開が期待される。

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公開日: 2025-01-30  

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