重い電子系／絶縁体人工超格子による２次元近藤格子系の創製

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24684027
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 宍戸 寛明 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80549585)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 強相関電子系薄膜 / 重い電子系 / トポロジカル絶縁体 / 棚化物薄膜

研究実績の概要

格子定数が比較的近いMgO (100)基板を用い，かつ蒸着時の基板温度を1000℃にすることで面間と一部面内配向性を持ったSmB6薄膜並びにSrB6薄膜を得られた．また，最適な蒸着レートの比率は化学量論比通りSm(Sr):B=1:6であることを明らかにした．得られたSmB6薄膜について低温までの電気抵抗率測定を行った．電気抵抗率は降温と共に増大し，5 K以下の低温で一定値を示す．これはバルク単結晶で報告されているものと同様の振る舞いであるが，室温と低温での抵抗率の比はバル告単結晶では数百を超すものが報告されているのに対して薄膜では数倍程度に留まった．SrB6の電気抵抗率測定からこの物質は絶縁体的な伝導を示すことを明らかにした．
SmB6とSmB6の人工超格子を作製できれば，SmB6層(トポロジカル絶縁体層)を通常の絶縁体の間に閉じ込め，トポロジカル絶縁体層の厚みを制御することが可能となる．実際にSmB6層とSrB6層の積層構造を5回持つ人工超格子の作製を行った．得られた膜について断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観測することによりSrB6層とSmB6層が交互に積層していることが明瞭に識別できた．SEM画像からSmB6層の厚みはユニットセル24個分程度であることが明らかになった．この人工超格子の抵抗測定を行ったところ，4 K以下で抵抗率が一定値を示す振舞いが観察された．更にSmB6層の厚みを薄くした人工超格子の作製と低温までの測定が必要と考えられる．

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Time-Dependent Flux from Pulsed Neutrons Revealed by Superconducting Nb Current-Biased Kinetic Inductance Detector with 10B Converter Operated at 4 K (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Miyajima, Y. Narukami, H. Shishido, N. Yoshioka, A. Fujimaki, M. Hidaka, K. Oikawa, M. Harada, T. Oku, M. Arai, T. Ishida
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 051004-1 - 6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.051004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Signal from a Single Neutron by using Current-Biased Kinetic Inductance Detector made of Superconducting Nb Nanowire (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Narukami, S. Miyajima, H. Shishido, A. Fujimaki, M. Hidaka, K. Oikawa, M. Harada, T. Oku, M. Arai, T. Ishida
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 051003-1 - 6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.051003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ambient temperature epitaxial growth of MgB2 thin films with a Mg buffer layer (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, T. Yoshida, T. Ishida
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 8 ページ: 113101-1 - 3
  • DOI: 882-0786/8/11/113101
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neutron detection using a current biased kinetic inductance detector (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, S. Miyajima, Y. Narukami, K. Oikawa, M. Harada, T. Oku, M. Arai, M. Hidaka, A. Fujimaki, T. Ishida
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 107 ページ: 232601-1 - 4
  • DOI: 10.1063/1.4937144
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Current-Biased Kinetic Inductance Detector for Neutrons (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, S. Miyajima, H. Yamaguchi, H. Nakayama, Y. Narukami, A. Fujimaki, M. Hidaka, K. Oikawa, M. Harada, T. Oku, M. Arai, T. Ishida
  • 雑誌名: IEEE Xplore Superconductive Electronics Conference (ISEC), 2015 巻: 15th International ページ: DR-O17 1-3
  • DOI: 10.1109/ISEC.2015.7383435
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coincidence Detection of Double-Layered Current-Biased Kinetic Inductance Detectors using a 20 ps Pulsed Laser (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Miyajima, Y. Narukami, H. Yamaguchi, H. Nakayama, H. Shishido, T. Ishida, A. Fujimaki, M. Hidaka
  • 雑誌名: IEEE Xplore Superconductive Electronics Conference (ISEC), 2015 巻: 15th International ページ: DR-P21 1-3
  • DOI: 10.1109/ISEC.2015.7383435
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semi-epitaxial SmB6 thin Films prepared by the molecular beam epitaxy (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, Y. Yoneda, T. Yoshida, S. Noguchi, T. Ishida
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 75 ページ: 405-412
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.049
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interface between heavy fermions and normal electrons investigated by spatially resolved nuclear magnetic resonance (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamanaka, M. Shimozawa, R. Endo, Y. Mizukami, H. Shishido, T. Terashima, T. Shibauchi, Y. Matsuda, K.Ishida
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 ページ: 241105/1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.241105
  • 査読あり
• [学会発表] 電流バイアス運動インダクタンス(CB-KID)法によるNb超伝導中性子検出器の開発VII (2016)
  • 著者名/発表者名: 宍戸寛明, 山口裕之, 三木悠矢, 宮嶋茂之, 藤巻朗, 日高睦夫, 及川健一, 原田正英, 奥隆之, 新井正敏, 小嶋健児, 石田武和
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] Ce(Co1-xCux)5における有限温度磁気異方性とスピン再配列転移 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宍戸寛明, 松本宗久, 上野哲朗, 斎藤耕太郎
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] 超低温下におけるCeCoIn5のde Haas-van Alphen効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田章悟, 宍戸寛明, 下澤雅明, 杉井かおり, 山下穣
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] Epitaxial growth of MgB2 films at ambient temperature. (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, T. Yoshida, T. Nakagami, T. Ishida
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Baltimore Convention Center, Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-18
  • 国際学会
• [学会発表] s波超伝導体MgB2の低温成膜とリフトオフによる加工 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中神嵩俊, 吉田卓矢, 宍戸寛明, 石田武和
  • 学会等名: 第14回低温工学・超伝導若手合同講演会
  • 発表場所: 大阪市立大学文化交流センター (大坂府大阪市）
  • 年月日: 2015-12-11 – 2015-12-11
• [学会発表] Mgバッファを用いたMgB2エピタキシャル膜の低温成膜 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宍戸寛明, 吉田卓矢, 石田武和
  • 学会等名: 第23 回渦糸物理国内会議「超伝導体における渦糸状態の物理と応用(2015) 」
  • 発表場所: 休暇村志賀島(福岡県福岡市)
  • 年月日: 2015-12-07 – 2015-12-09
• [学会発表] 重い電子系反強磁性体Ce2PtIn8の単結晶育成と物性II (2015)
  • 著者名/発表者名: 長宮大輝, 宍戸寛明, 藤原秀紀, 野口悟, 石田武和
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] 分子線エピタキシー法によるMB6 (M:Sm, Sr)の作製と評価II (2015)
  • 著者名/発表者名: 宍戸寛明, 木村俊, 中神嵩俊, 吉田卓矢, 石田武和
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] 低温（基板温度100℃級）M成膜によるMgB2薄膜とその評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田卓矢, 中神嵩俊, 木村俊, 宍戸寛明, 石田武和
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] How to capture a single neutron by superconducting detector (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, S. Miyajima, H. Yamaguchi, H. Nakayama, A. Fujimaki, M. Hidaka, K. Kenji, K. Oikawa, M. Harada, T. Oku, M. Arai, K. Soyama, T. Ishida
  • 学会等名: 12th European Conference on Applied Superconductivity
  • 発表場所: The Lyon Convention Center, Lyon, France
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] Current-Biased Kinetic Inductance Detector for Neutrons (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, S. Miyajima, H. Yamaguchi, H. Nakayama, Y. Narukami, A. Fujimaki, M. Hidaka, K. Oikawa, M. Harada, T. Oku, M. Arai, T. Ishida
  • 学会等名: 15th International Superconductive Electronics Conference
  • 発表場所: Nagoya University, Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-07-06 – 2015-07-09
  • 国際学会
• [学会発表] Semi-epitaxial SmB6 thin films prepared by the molecular beam epitaxy (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, Y. Yoneda, T. Yoshida, S. Noguchi, T. Ishida
  • 学会等名: 20th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Palau de Congressos de Catalunya, Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-05 – 2015-07-10
  • 国際学会