2023 年度実施状況報告書

空間反転対称性の破れた超伝導人工格子が示すダイオード効果の機構解明

研究課題

研究課題/領域番号	22KJ1963
配分区分	基金
研究機関	京都大学
研究代表者	河原崎諒京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
研究期間 (年度)	2023-03-08 – 2025-03-31
キーワード	超伝導ダイオード効果 / 空間反転対称性の破れ
研究実績の概要	本研究課題は、空間反転対称性の破れた超伝導体の超伝導ダイオード効果の機構解明である。昨年度は、空間反転対称性の破れたNb/V/Ta超伝導人工格子が示す超伝導ダイオード効果の極性が磁場を増大させると反転することを確認した。（R. Kawarazaki et.al., Magnetic-field-induced polarity oscillation of superconducting diode effect, Applied Physics Express 15, 113001 (2022)）本年度は、超伝導ダイオード効果の機構解明に向けて、従来のNb/V/Ta人工格子の積層順序を反転させたTa/V/Nb人工格子の作製可能な条件を明らかにした。さらに、作製したTa/V/Nb人工格子が超伝導転移すること、さらに超伝導ダイオード効果を示すことを発見した。来年度は、Nb/V/Ta人工格子、Ta/V/Nb人工格子それぞれの超伝導ダイオード効果の極性と大きさを比較することで、空間反転対称性の破れた超伝導体が示す超伝導ダイオード効果の機構を解明する予定である。また、本年度は超伝導ダイオード効果の実用化に向けて、試料に交流電流を印加した際の整流効果についても確認し、その成果を論文として発表した。（R. Kawarazaki et.al., Rectification Effect of Non-Centrosymmetric Nb/V/Ta Superconductor, Journal of the Magnetics Society of Japan 47, 133 (2023)）
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 2: おおむね順調に進展している理由本研究課題である空間反転対称性の破れた超伝導体の超伝導ダイオード効果の機構解明に向けて、これまで作製できていたNb/V/Ta人工格子の積層順序を逆転させたTa/V/Nb人工格子の作製条件を明らかにし、それが超伝導転移すること及び超伝導ダイオード効果を示すことを確認した。来年度は、Nb/V/Ta人工格子とTa/V/Nb人工格子の超伝導ダイオード効果の極性及び非相反性の大きさを比較することで、本研究課題のテーマである超伝導ダイオード効果の機構を明らかにする。
今後の研究の推進方策	本年度作製したNb/V/Ta人工格子とTa/V/Nb人工格子の超伝導ダイオード効果の極性および非相反性の大きさを比較することで、本研究課題のテーマである空間反転対称性の破れた超伝導体が示す超伝導ダイオード効果の機構を明らかにする。
次年度使用額が生じた理由	現在空間反転対称性の破れの効果に起因するスピン輸送特性を評価するべく、極低温クライオスタットに導入可能なインサートの開発を行っているが、輸送特性を評価するのに必要な高周波測定用のダイオードの値段が次年度使用額を上回っていたため。次年度の予算と含めて購入することで、空間反転対称性の破れた超伝導体のスピン輸送特性を評価する測定系を立ち上げる計画である。