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2017 年度 実績報告書

ルテニウム酸化物薄膜を用いたトポロジカル超伝導状態の解明

公募研究

研究領域トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア
研究課題/領域番号 16H00980
研究機関東京大学

研究代表者

打田 正輝  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50721726)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード超伝導 / ルテニウム酸化物 / 薄膜・接合 / トポロジカル超伝導 / ジョセフソン接合
研究実績の概要

本研究は、スピン三重項超伝導体として知られている層状ペロブスカイト型ルテニウム酸化物Sr2RuO4について、超伝導薄膜の作製を通じてルテニウム酸化物の超伝導対称性とトポロジカルな超伝導特性を明らかにすることを目指している。電子ビーム加熱により供給されるRuフラックスを精密に制御することにより、Ru/Srフラックス比をはじめとする作製条件の最適化を行い、わずかに異なるフラックス比のもとで作製されたSr2RuO4超伝導薄膜の構造・欠陥・輸送特性を初めて明らかにした(M. Uchida et al., APL Materials (2017))。わずかにRuフラックスを過剰供給した場合に最高転移温度(Tc~1.1K)が観測され、Sr2RuO4薄膜中のRu欠損を抑えることが、超伝導発現に極めて重要であることを示した。また、希釈冷凍機温度においてSr2RuO4超伝導薄膜の上部臨界磁場の角度依存性を詳細に測定し、薄膜化による超伝導特性の変化を明らかにした。特に、擬二次元的な振る舞いの出現に伴って、薄膜において面直磁場方向(H//c)を中心として上部臨界磁場が系統的に増大することを明らかにした。さらに、方位の異なる結晶が人工的に接合されたLSATバイクリスタル基板上に超伝導薄膜を成長することで、Sr2RuO4傾角粒界接合を作製し、典型的なオーバーダンプ的な電流電圧特性を示すジョセフソン接合の測定に成功した。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Structural characterization of high-mobility Cd3As2 films crystallized on SrTiO32018

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakazawa, M. Uchida, S. Nishihaya, M. Kriener, Y. Kozuka, Y. Taguchi, and M. Kawasaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 2244-1-6

    • DOI

      10.1038/s41598-018-20758-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrical conduction on the surface of ferroelectric PbTiO3 thin film induced by electrolyte gating2018

    • 著者名/発表者名
      R. Nishino, Y. Kozuka, M. Uchida, F. Kagawa, and M. Kawasaki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 ページ: 051602-1-4

    • DOI

      10.1063/1.5010391

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electric-field control of anomalous and topological Hall effects in oxide bilayer thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohuchi, J. Matsuno, N. Ogawa, Y. Kozuka, M. Uchida, Y. Tokura, and M. Kawasaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: 213-1-7

    • DOI

      10.1038/s41467-017-02629-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] All-in-all-out magnetic domain inversion in Tb2Ir2O7 with molecular fields anti-parallel to external fields2018

    • 著者名/発表者名
      T. C. Fujita, Y. Kozuka, J. Matsuno, M. Uchida, A. Tsukazaki, T. Arima, and M. Kawasaki
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 2 ページ: 011402-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.2.011402

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological Properties and Functionalities in Oxide Thin Films and Interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      M. Uchida and M. Kawasaki
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 97 ページ: 143001-1-12

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aaaf00

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Hall states observed in thin films of Dirac semimetal Cd3As22017

    • 著者名/発表者名
      M. Uchida, Y. Nakazawa, S. Nishihaya, K. Akiba, M. Kriener, Y. Kozuka, A. Miyake, Y. Taguchi, M. Tokunaga, N. Nagaosa, Y. Tokura, and M. Kawasaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 ページ: 2274-1-7

    • DOI

      10.1038/s41467-017-02423-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualizing ferroic domains in an all-in-all-out antiferromagnet thin film2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kozuka, T. C. Fujita, M. Uchida, T. Nojima, A. Tsukazaki, J. Matsuno, T. Arima, and M. Kawasaki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 ページ: 224417-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.96.224417

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adsorption-controlled growth of La-doped BaSnO3 by molecular-beam epitaxy2017

    • 著者名/発表者名
      H. Paik, Z. Chen, E. Lochocki, A. Seidner H., A. Verma, N. Tanen, J. Park, M. Uchida, S. Shang, B.-C. Zhou, M. Brutzam, R. Uecker, Z.-K. Liu, D. Jena, K. M. Shen, D. A. Muller, and D. G. Schlom
    • 雑誌名

      APL Materials

      巻: 5 ページ: 116107-1-11

    • DOI

      10.1063/1.5001839

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular beam epitaxy growth of superconducting Sr2RuO4 films2017

    • 著者名/発表者名
      M. Uchida, M. Ide, H. Watanabe, K. S. Takahashi, Y. Tokura, and M. Kawasaki
    • 雑誌名

      APL Materials

      巻: 5 ページ: 106108-1-5

    • DOI

      10.1063/1.5007342

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Anomalous Hall effect in perovskite cobalt oxide thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohuchi, J. Matsuno, Y. Kozuka, M. Uchida, M. Kawasaki
    • 学会等名
      2018 American Physical Society March Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular beam epitaxy and characterization of superconducting Sr2RuO4 films2018

    • 著者名/発表者名
      M. Uchida, M. Ide , H. Watanabe, K. S. Takahashi, Y. Tokura, M. Kawasaki
    • 学会等名
      2018 American Physical Society March Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetotransport study of topological phase transition in (Cd1-xZnx)3As2 thin films2018

    • 著者名/発表者名
      S. Nishihaya, M. Uchida, Y. Nakazawa, K. Akiba, M. Kriener, Y. Kozuka, A. Miyake, Y. Taguchi, M. Tokunaga, M. Kawasaki
    • 学会等名
      2018 American Physical Society March Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth and characterization of Cd3As2 epitaxial thin films on a II-VI substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakazawa, M. Uchida, S. Nishihaya, Y. Kozuka, M. Kawasaki
    • 学会等名
      2018 American Physical Society March Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] ディラック半金属・強磁性絶縁体接合における異常ホール効果の観測2018

    • 著者名/発表者名
      打田正輝, 佐藤慎, 西早辰一, 中澤佑介, M. Kriener, 小塚裕介, 田口康二郎, 川﨑雅司
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 低キャリア濃度ディラック半金属薄膜におけるバルク量子ホール効果の観測2018

    • 著者名/発表者名
      西早辰一, 打田正輝, 中澤佑介, M. Kriener, 小塚裕介, 田口康二郎, 川﨑雅司
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 電気二重層を用いた強誘電ゲートトランジスタの作製2018

    • 著者名/発表者名
      西野隆太郎, 小塚裕介, 賀川史敬, 打田正輝, 川﨑雅司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Sr2RuO4薄膜の超伝導特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      井出元晴, 打田正輝, 川村稔, 高橋圭, 小塚裕介, 十倉好紀, 川﨑雅司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 分子線エピタキシー法によるSr2RuO4超伝導薄膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      打田正輝, 井出元晴, 渡邉湖介, 高橋圭, 十倉好紀, 川﨑雅司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 酸化物エピタキシャル界面における磁気近接効果2017

    • 著者名/発表者名
      松野丈夫, 大内祐貴, 鈴木基寛, 是常隆, 有田亮太郎, 小塚裕介, 打田正輝, 有馬孝尚, 十倉好紀, 川﨑雅司
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] (Cd1-xZnx)3As2薄膜のカイラル異常とトポロジカル相転移2017

    • 著者名/発表者名
      西早辰一, 打田正輝, 中澤佑介, 秋葉和人, M. Kriener, 小塚裕介, 三宅厚志, 田口康二郎, 徳永将史, 川﨑雅司
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] Cd3As2薄膜のキャリア制御と量子ホール効果2017

    • 著者名/発表者名
      西早辰一, 打田正輝, 中澤佑介, M. Kriener, 小塚裕介, 田口康二郎, 川﨑雅司
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体La2-xCexCuO4における電界誘起絶縁体超伝導転移2017

    • 著者名/発表者名
      松岡秀樹, 中野匡規, 打田正輝, 川﨑雅司, 岩佐義宏
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] SrCoO3薄膜における異常ホール効果2017

    • 著者名/発表者名
      大内祐貴, 松野丈夫, 小塚裕介, 打田正輝, 川﨑雅司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 磁気抵抗によるTb2Ir2O7薄膜のall-in-all-out反強磁性ドメインのプローブ2017

    • 著者名/発表者名
      藤田貴啓, 小塚裕介, 松野丈夫, 打田正輝, 塚﨑敦, 有馬孝尚, 川﨑雅司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 走査型SQUID顕微鏡を用いたTb2Ir2O7薄膜のall-in-all-out反強磁性ドメインの可視化2017

    • 著者名/発表者名
      小塚裕介, 藤田貴啓, 打田正輝, 野島勉, 塚﨑敦, 松野丈夫, 有馬孝尚, 川﨑雅司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] パルスレーザー堆積法による高品質Cd3As2薄膜の作製2017

    • 著者名/発表者名
      中澤佑介, 打田正輝, 西早辰一, M. Kriener, 小塚裕介, 田口康二郎, 川﨑雅司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Observation of antiparallel Ru-Ir spins in SrRuO3-SrIrO3 heterointerface2017

    • 著者名/発表者名
      大内祐貴, 松野丈夫, 鈴木基寛, 是常隆, 有田亮太郎, 小塚裕介, 打田正輝, 有馬孝尚, 十倉好紀, 川﨑雅司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会

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公開日: 2019-12-27  

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