超流動ヘリウム薄膜におけるジョセフソン効果

1998 Fiscal Year Final Research Report Summary

• Project/Area Number: 09640420
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 白濱 圭也 東京大学, 物性研究所, 助手 (70251486)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 簑口 友紀 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (10202350) ; 河野 公俊 東京大学, 物性研究所, 助教授 (30153480)
• Project Period (FY): 1997 – 1998
• Keywords: ジョセフリン効果 / 薄膜 / 超流動 / ヘリウム4

Research Abstract

本研究は、超流動ヘリウム4薄膜において新しいタイプのジョセフソン接合を作製することを目指して行われた。超流動ヘリウム4のジョセフソン接合としてどのような実験系が考えられるか、さらにそれらの系でのジョセフソン効果の観測によりどのような興味深い物理が期待されるか、について、理論的考察を行った。液体ヘリウムが電荷を持たないことから、超伝導のジョセフソン効果とは異なる種々の現象が観測されうることを予想した。
ヘリウム薄膜でのジョセフソン効果の観測のためブレークジャンクションの製作を行い、電子のトンネル伝導の測定を試みた。数種類のジャンクションを製作し伝導測定を試みたが、トンネル伝導を観測するに至らなかった。この原因として、破断面の距離が機械的、電気的ノイズの影響を受け一定にならないこと等が考えられる。これらの問題点を解決するため現在、新たに低温STM装置の製作を行っており、これを用いて同様の実験を進めつつある。
また、新たに多孔性物質をバルクな液体ヘリウム4のジョセフソン接合として用いるという実験を提案し、接合の作製を進めている。ナノメートルサイズの細孔を持ち、かつ同程度の薄さに微細加工が可能な多孔質としてポーラスシリコンを選び、作製および細孔径等のキャラクタリゼーションを進めている。

Research Products

• [Publications] H.Kawashima、K.Shirahama、K.Kono: "Fluctuation Properties of Third Sound Transmission in Random Media"Physica B. 263-264. 373-375 (1999)
• [Publications] O.I.Kirichek、K.Shirahama、F.I.B.Williams、M.Saitoh、K.Kono: "Experimental Study of the Surface Properties of Superfluid and Normal ^3He by Plasma Resonance of Wigner Solid"Physica B. 284-288(印刷中). (2000)
• [Publications] Keiya Shirahama、Hiroyuki Suto、Oleg I Kirichek、K.Kono: "Wigner Solid on the Free Surface of Superfluid ^3He-A"Physica B. 284-288(印刷中). (2000)
• [Publications] T.Morita、K.Shirahama、F.I.B.Williams、K.Kono: "Search for short Wavelength Surface Waves on a Superfluid ^3He Film"Physica B. 284-288(印刷中). (2000)
• [Publications] 白浜圭也: "液体ヘリウムの表面と2次元電子系"固体物理. 34、10. 815-824 (1999)