研究課題
本研究は、電界誘起超伝導の基礎物理の理解を進展させることおよび電界誘起電子相の材料展開を目指すものである。本年度は、前年度における電界誘起超伝導の非接触検出ならびに酸化物界面二次元電子の基礎電子状態の解明を受け、電界誘起超伝導の超伝導状態の解明、ならびに新しい電子相・電子機能の電界誘起へと展開させた。具体的には、(1)電界誘起超伝導の次元性および強電界または反転対称性の破れの効果を解明すること、(2)電界効果による電子相制御とスピン制御、である。(1)では、層状物質ZrNClやMoS2を用いた電気二重層トランジスタを作製して電界誘起超伝導を実現し、その上部臨界磁場の角度依存性を測定することにより、超伝導の厚みが超伝導コヒーレンス長よりも極めて短く、伝導層2層分に相当することを明らかにした。これは単位胞（伝導層3層分）よりも短いものであり、純粋な2次元超伝導が実現していることを明らかにした。また、磁場を面内方向に印加した時の上部臨界磁場は、スピン一重項超伝導体で期待されるパウリ極限を遥かに越えており、反転対称性の破れに伴うスピンパリティの混成が起きているだけでなく、スピン三重項状態が支配的になっていることを明らかにした。(2)では、電気二重層を用いて半導体物質の電荷キャリア（電子または正孔）の密度を大幅に変調できること、および物質中のスピン輸送を電荷キャリアが担うことに注目し、強磁性体／非磁性体接合と電気二重層トランジスタを組み合わせた新しい素子を開発した。非磁性体へスピン流を注入した際に起こるスピン流―電流変換に伴う起電力について、炭素材料を非磁性体として用いることで、ゲート制御による起電力のスイッチングを実現した。これまで実現していないスピン流の電場制御であり、炭素材料の有用性および新しいスピントロニクスデバイスへの発展を予見させるものである。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 2件)
European Physical Journal Special Topics
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