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本研究の目的は、超伝導体と強磁性体からなる新奇な複合ナノ構造を用いて、交差アンドレーエフ反射の観測と、それによる量子ビットを実現することであった。
上記目的のため、昨年度までに、新奇な複合ナノ構造の作製プロセスの確立と、当該ナノ構造が交差アンドレーエフ反射の測定に有効であることを示した。本研究において新奇に考案した複合ナノ構造は、超伝導体／非磁性常伝導体二層膜上に２つの強磁性体ナノピラーを接合した構造である。本構造では、強磁性体からの逆近接効果による超伝導状態の抑制を排除するとともに、注入電流による発熱を最小限とすることが可能と考えられ、実際、測定により明確な信号として確かめられた。さらに非磁性常伝導体層では、スピン偏極成分とともに超伝導体の近接効果によるスピン一重項状態が共存可能であることを示す結果が得られ、スピン一重項が分かれることによって実現する交差アンドレーエフ反射の測定に有効であることがわかった。
本年度は、温度および磁場に対する相互に依存した関係を実験から決定するために、転移温度近傍において、複数の温度における磁場に対する抵抗の変化を測定し、多面的な解析を行った。その結果、非磁性常伝導体中に近接効果が現れる温度、超伝導体／非磁性常伝導体界面に超伝導ギャップが形成される温度、超伝導体が超伝導特性を示す温度がそれぞれ異なることが明らかとなった。これは、通常の電流ではなくスピン偏極電流を用いた面内構造における測定によって初めて明らかになったものであり、交差アンドレーエフ反射に代表される超伝導体ナノ構造を有した試料において、実験可能な温度および磁場が存在すること、および、その範囲を実験的に探索可能であることを示している。
以上のように本研究では、交差アンドレーエフ反射自体の観測も含めた、より広範囲な複合ナノ構造に関する重要な知見を複数得られた。
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