ノンコリニア磁性による超伝導の制御

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K13883
• 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: 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

研究成果の概要

本研究では、ノンコリニア(非共線的)な磁気構造による超伝導の制御に向けて、強磁性体、超伝導体、重金属等を含む試料作製を行い、磁性と超伝導の制御を行った。
その結果、空間反転対称性の破れた強磁性/超伝導積層膜では、ゼロ磁場において強磁性体の磁化と電流方向に依存して、臨界電流に非相反性が生じる超伝導ダイオード効果を観測することに成功した。
また、磁気ドメインやバンド構造の非対称性の制御が超伝導の制御に有効であることを示唆する結果も得た。

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

ノンコリニア磁性と超伝導の共存に向けて作製した空間反転対称性の破れた強磁性/超伝導積層膜において、ゼロ磁場超伝導ダイオード効果が観測された。この成果により、ゼロ磁場で超伝導状態のON/OFFが可能となった。したがって、さらにノンコリニア磁性の自由度を導入することは、制御パラメータが増えるだけでなく、漏洩磁場による素子特性の低下を抑制し、超伝導素子の集積化にも有利となることが期待される。また、磁気ドメインやバンド構造の非対称性が超伝導の制御に有効であることを示唆する結果を得たことは、新奇な超伝導素子開発の設計指針となる。