ジョセフソン効果を用いたスピン三重項超伝導体の秩序変数の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540343
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 住山 昭彦 姫路工業大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30226609)
• Keywords: 重い電子系超伝導体 / スピン三重項超伝導 / ジョセフソン効果 / 異方的超伝導

Research Abstract

本年度は、スピン三重項超伝導体(S)としてUPt_3とSr_2RuO_4を用い、その上に常伝導金属(N)、s波超伝導体(S')を積層したジョセフソン素子の研究を行った。
まず、UPt_3については、ジョセフソン臨界電流の磁場依存性から異方的な秩序変数の情報を得る上で基準となる、均一な素子での磁場依存性(フラウンホーファー回折図形)を得るための条件について検討した。まず、凹凸の影響をなくすため結晶表面を研磨した上で、Nとして不純物をドープしたdirtyな金属を用いることでSN界面の影響を減ずることを目指した。さらに、磁束のトラップの影響も減らすため、S'としてNbの代わりに第一種超伝導体のAlを用いたところ、これまでに比べ余分なピークのほとんど無い、回折図形に近いものが得られるようになったが、まだ、磁束のトラップが見られるので、現在、試料空間の残留磁場を減らすための測定系の改造を行っている。
一方、Sr_2RuO_4については、三重項スピンの方向と密接に関係する、c軸方向のジョセフソン効果の有無について確定的な結果を得るため、c軸に垂直な劈開面上の平滑な部分に微小な素子(接合面積50×20μm^2)を作成することで、界面の凹凸による他の電流方向の混入をなくすことを試みた。その結果、これまでと同様の温度依存性を示すジョセフソン臨界電流が観察されたが、素子の質を反映する磁場依存性についてはまだ回折図形型の特性が得られていないので、UPt_3で得られた方法を適用して素子の良質化を目指す予定である。また、同様にc軸方向のジョセフソン効果の有無が問題となっていたURu_2Si_2については、様々な状態の表面に作成した素子の比較研究によりジョセフソン効果の存在が確実となったので、その結果を発表した。

Research Products

• [Publications] Ryousuke Tachibana: "Josephson effect in weak links between URu_2Si_2 and Nb"Journal of the Physical Society of Japan. Vol.72. 364-368 (2003)
• [Publications] Akihiko Sumiyama: "Josephson effect in heavy-fermion superconductor CeTIn_5 (T=Co,Ir)"Physica C. (in press).