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2014 年度 実績報告書

カイラルP波S波超伝導ハイブリッドSQUIDによるカイラル超伝導位相状態の研究

公募研究

研究領域対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象
研究課題/領域番号 25103721
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

石黒 亮輔  独立行政法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 協力研究員 (40433312)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードカイラルP波超伝導 / SQUID / ジョセフソン接合 / 集束イオンビーム加工 / 電子ビーム加工 / 時間反転対称性の破れ / 磁束量子 / 半整数周期
研究実績の概要

本年度においては、昨年度にS波超伝導体であるニオブとカイラルP波超伝導体であるSr2RuO4によるハイブリッドSQUIDにおいて確認されたカイラルP波超伝導体のカイラルドメイン間における高次のジョセフソン電流、時間反転対称性の破れ、また、昨年度は観測されていないカイラルエッジ電流について検証を行った。昨年度までのハイブリッドSQUIDでは「カイラルP波超伝導体であるSr2RuO4部がバルクの結晶の一部にあったこと」、「フォトリソグラフィーを用いて作製したSQUIDであったために加工精度が1μm程度で結晶の端の相対角度によって変化するカイラル超伝導位相の高精度の決定が難しいこと」などから実験結果の解釈にあいまいな点が残っていたため、これらを解決するために以下の2つの方法を用いて研究を進めた。まず、一つはバルクの結晶から10μm程度の大きさに集束イオンビーム加工したSr2RuO4のマイクロ結晶に同じく集束イオンビームによるアシスト蒸着法加工を用いたタングステン超伝導薄膜によって電極を作製することで新たなハイブリットSQUIDを作製し、この磁場応答を計測した。タングステン超伝導薄膜とSr2RuO4との超伝導接合は全く新しい接合であるためSQUIDとして動作させるためにはいくつかの困難があったが、現在はSQUIDとして動作することがはっきりと確認でき、新しい超伝導位相研究のための手法を確立したといえる。また、高精度のカイラル位相決定のためには高精度の電極の位置決めが必要であるため、従来どうりバルクのSr2RuO4-Ru共晶上に電子ビームリソグラフィーを用いてハイブリッドSQUIDの作製を行い、典型的なSQUID動作を確認した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

(16件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 学会発表 備考 産業財産権

  • [雑誌論文] Magnetization of a Mesoscopic Superconducting Sr2RuO4 Plate on Micro-dc-SQUIDs2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuchiya, M. Matsuno, R. Ishiguro, H. Kashiwaya, S. Kashiwaya, S. Nomura, H. Takayanagi, and Y. Maeno
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 83 ページ: 094715 1 - 5

    • DOI
      10.7566/JPSJ.83.094715
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Superconducting transition of Ru in SQUIDs with Nb/Ru/Sr2RuO4 junctions2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nago, R. Ishiguro, H. Sakurai, M. Yakabe, T. Nakamura, S. Yonezawa, S. Kashiwaya, H. Takayanagi, and Y. Maeno
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 568 ページ: 022031

    • DOI
      doi:10.1088/1742-6596/568/2/022031
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Broken time-reversal symmetry in a SQUID based on chiral superconducting Sr2RuO42014

    • 著者名/発表者名
      R. Ishiguro, H. Sakurai, M. Yakabe, T. Nakamura, S. Yonezawa, S. Kashiwaya, H. Takayanagi, and Y. Maeno
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 568 ページ: 022020

    • DOI
      doi:10.1088/1742-6596/568/2/022020
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Fabrication of M/SrRuO3/Sr2RuO4 (M=Au, Nb) junctions and their transport properties2015

    • 著者名/発表者名
      M. S. Anwar, Y. Sugimoto, S. Yonezawa, R. Ishiguro, Y. Tano, S. R. Lee, Y. J. Shin, S. J. Kang, H. Takayanagi, T. W. Noh, Y. Maeno
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学、新宿区、東京都
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] Au/SrRuO3/Sr2RuO4 超伝導ハイブリッドジャンクションの電気伝導特性2015

    • 著者名/発表者名
      杉本 雄亮, M. S. Anwar, 米澤 進吾, Y. J. Shin, S. R. Lee, S. J. Kang, 石黒 亮輔, 田野 佑典, 高柳 英明, T. W. Noh, 前野 悦輝
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学、新宿区、東京都
    • 年月日
      2015-03-21
  • [学会発表] Chirality-induced half-flux periodicity in superconducting quantum interference in Sr2RuO42014

    • 著者名/発表者名
      R. Ishiguro, Y. Tano, Y. Nago,T. Sakurai, M. Yakabe, T. Nakamura, S. Yonezawa, S. Kashiwaya,
    • 学会等名
      the International Conference on Topological Quantum Phenomena (TQP2014)
    • 発表場所
      kyoto Univ., kyoto, japan
    • 年月日
      2014-12-16 – 2014-12-20
  • [学会発表] 微小試料の磁化測定のための集束イオンビームアシスト蒸着による直接描画SQUIDの開発2014

    • 著者名/発表者名
      石黒 亮輔, 田野 佑典, 永合 祐輔, 高柳 英明, 河野 公俊
    • 学会等名
      第75回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学、札幌市、北海道
    • 年月日
      2014-09-19
  • [学会発表] 集束イオンビームアシスト蒸着法によるタングステン超伝導薄膜とカイラル超伝導体Sr2RuO4接合の作製と評価2014

    • 著者名/発表者名
      田野 佑典, 石黒 亮輔, 永合 祐輔, 柏谷 聡, 米澤 進吾, Anwar Muhammad, 高柳 英明, 河野 公俊, 前野 悦輝
    • 学会等名
      第75回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学、札幌市、北海道
    • 年月日
      2014-09-18
  • [学会発表] Nb/Ru/Sr2RuO4超伝導接合を持つdc-SQUIDのRu超伝導転移温度以下における異常磁場応答2014

    • 著者名/発表者名
      永合 祐輔, 石黒 亮輔, 櫻井 貴寛, 矢ヶ部 恵弥, 柏谷 聡, 米澤 進吾, 高柳 英明, 前野 悦輝
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学、春日井市、岐阜県
    • 年月日
      2014-09-10
  • [学会発表] 集束イオンビームによるNb/Ru/Sr2RuO4接合を含んだdc-SQUIDの作製とその評価2014

    • 著者名/発表者名
      石黒 亮輔, 田野 佑典, 谷下 智紀, 永合 祐輔, 柏谷 聡, 米澤 進吾, M.S. Anwar, 高柳 英明, 河野 公俊, 前野 悦輝
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学、春日井市、岐阜県
    • 年月日
      2014-09-09
  • [学会発表] Epitaxial thin films of ferromagnetic SrRuO3 on the spin-triplet superconductor Sr2RuO4.2014

    • 著者名/発表者名
      Anwar M.S., Shin Y.J., Sugimoto Y., Lee S.R., Yonezawa,S, R. Ishiguro, Tano Y., Takayanagi H., Noh T.W., Maeno Y.
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学、春日井市、岐阜県
    • 年月日
      2014-09-09
  • [学会発表] SUPERCONDUCTING TRANSITION OF RU IN SQUIDS WITH NB/RU/SR2RUO4 JUNCTIONS.2014

    • 著者名/発表者名
      Nago Y., Ishiguro R., Sakurai T., Yakabe M., Nakamura T., Yonezawa S., Kashiwaya S., Takayanagi H., Maeno Y.
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics(LT27)
    • 発表場所
      Palais Rouge, Buenos Aires, Argentina
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-13
  • [学会発表] BROKEN TIME REVERSAL SYMMETRY IN SQUIDS BASED ON CHIRAL SUPERCONDUCTING SR2RUO4.2014

    • 著者名/発表者名
      Ishiguro R., Sakurai T., Yakabe M., Nakamura T., Yonezawa S., Kashiwaya S., Maeno Y., Takayanagi H.
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics(LT27)
    • 発表場所
      Palais Rouge, Buenos Aires, Argentina
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-13
  • [備考] トポロジカル量子現象メンバープロフィール

    • URL
      http://www.topological-qp.jp/member/sp_profile/profile_a01_ishiguro.html
  • [備考] 日本女子大学 研究者情報

    • URL
      http://www2.jwu.ac.jp/kgr/jpn/ResearcherInformation/ResearcherInformation.aspx?KYCD=00013080
  • [産業財産権] 超伝導量子干渉素子およびその製造方法2015

    • 発明者名
      石黒亮輔
    • 権利者名
      独立行政法人理化学研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-025842
    • 出願年月日
      2015-02-12
    • 出願年
      2015

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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