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2023 年度 実績報告書

ノンコリニア磁性による超伝導の制御

研究課題

研究課題/領域番号 21K13883
研究機関京都大学

研究代表者

成田 秀樹  京都大学, 化学研究所, 特定助教 (80846709)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード超伝導 / ノンコリニア磁性 / 強相関電子系 / スピントロニクス
研究実績の概要

磁性による超伝導の制御は、低消費電力で動作する超伝導量子コンピュータへの応用に向けての重要な技術である。しかし、通常は電子間引力を起源とする超伝導を電子間斥力に起因する磁性を用いて制御することは容易ではない。
本研究では、ノンコリニア(非共線的)な磁気構造におけるヘリシティに関連する自由度を用いた超伝導の制御に向けて、新奇磁性超伝導体の開拓とその制御に取り組んだ。
積層構造を用いると、界面効果を利用することで単一の物質では実現が難しいノンコリニア磁性と超伝導を共存させることが期待できる。特に多層構造を持つ系では、元素、膜厚、積層順序、周期構造、試料サイズ等の自由度を生かした物質を設計することも可能である。
時間・空間反転対称性の破れた超伝導体において、超伝導ダイオード効果と呼ばれる、臨界電流の大きさが電流を流す方向で異なる現象を磁化によって制御できることを実証した。
また、極性構造に加え、磁性体、超伝導体、重金属を組み合わせることで、磁気異方性だけでなく、クーパー対に作用する交換磁場とスピン軌道相互作用も調節でき、超伝導特性の制御に有効であることも解明した。加えて、ノンコリニア磁性と超伝導が共存する試料作製やジョセフソン接合素子の作製にも取り組み、臨界電流の評価を行った。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うちオープンアクセス 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Superconducting diode effect in artificial superlattices2024

    • 著者名/発表者名
      Hideki Narita、Teruo Ono
    • 雑誌名

      JSAP Review

      巻: 2024 ページ: 1-8

    • DOI

      10.11470/jsaprev.240206

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 人工超格子における超伝導ダイオード効果2024

    • 著者名/発表者名
      成田 秀樹、小野 輝男
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 93 ページ: 82~88

    • DOI

      10.11470/oubutsu.93.2_82

  • [雑誌論文] Magnetization Control of Zero‐Field Intrinsic Superconducting Diode Effect2023

    • 著者名/発表者名
      Narita Hideki、Ishizuka Jun、Kan Daisuke、Shimakawa Yuichi、Yanase Youichi、Ono Teruo
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 35 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1002/adma.202304083

    • 査読あり
  • [学会発表] ゼロ磁場超伝導ダイオード効果2023

    • 著者名/発表者名
      成田秀樹
    • 学会等名
      超伝導分科会 第68回研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnetization control of zero-field superconducting diode effect2023

    • 著者名/発表者名
      H. Narita
    • 学会等名
      The 36th International Symposium on Superconductivity (ISS2023)
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnetization-mediated superconducting diode effect2023

    • 著者名/発表者名
      H. Narita
    • 学会等名
      11th International Symposium on Metallic Multilayers (MML 2023)
    • 招待講演
  • [学会発表] Control of non-reciprocal current by ferromagnetism2023

    • 著者名/発表者名
      H. Narita, J. Ishizuka, D. Kan, Y. Shimakawa, Y. Yanase, T. Ono
    • 学会等名
      InterMag2023
  • [学会発表] 多元素超格子における超伝導ダイオード効果の磁化制御2023

    • 著者名/発表者名
      成田 秀樹, 石塚 淳, 菅 大介, 島川 祐一, 栁瀬 陽一, 小野 輝男
    • 学会等名
      日本物理学会 第78回年次大会
  • [学会発表] テラヘルツ励起による超伝導ダイオードの臨界電流変化2023

    • 著者名/発表者名
      関口 文哉, 成田 秀樹, 廣理 英基, 小野 輝男, 金光 義彦
    • 学会等名
      日本物理学会 第78回年次大会

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公開日: 2024-12-25  

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