2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of angle-resolved tunneling spectroscopy down to the micro Kelvin range
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19K21845
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
吉田 靖雄 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (10589790)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 佳憲 沖縄科学技術大学院大学, 量子物質科学ユニット, 准教授 (00707656)
松本 宏一 金沢大学, 数物科学系, 教授 (10219496)
辻井 宏之 金沢大学, 学校教育系, 教授 (10392036)
阿部 聡 金沢大学, 数物科学系, 教授 (60251914)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 超低温 / 非従来型超伝導 / 超伝導対称性 / トンネル分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、ビスマス、重い電子系物質、絶縁体基板界面など、超低温領域(100mK近傍からμK領域)で発現する超伝導が相次いで発見され、注目を集めている。しかし、これらの超伝導体は、その転移温度の低さゆえに、測定手法が極端に限られており、さらに転移温度より十分低温での測定が可能な研究機関が世界的にも限られていることから、超伝導の理解が進んでいない。そこで、本研究では、トンネル分光と超低温測定に関して知識と経験を有する応募者が、超低温技術、薄膜作成技術の専門家たちと共同して、超低温における角度分解トンネル分光測定法を確立し、これらの超低温で発現する新奇な超伝導体の発現機構の謎に迫る研究基盤を作る。国内でも非常に限られた研究機関でしか、実現できない研究であり、挑戦的研究として大いに意義がある。
本研究課題の初年度に当たる2019年度は、角度分解トンネル分光測定の開発に向けての装置開発を開始した。まずは、汎用的な装置であるQuantum design社の物理特性測定装置（PPMS）を利用してテスト測定を行うべく、角度回転測定用のプローブの設計を行った。低温部にピエゾ駆動の回転機構（attocube ANR51：研究分担者から提供）を導入した装置の設計・発注が完了し、部品の納品を待っている状況である。コロナ禍で納入が大幅に遅れており、実験が滞っているが、納品されればすぐに装置を組み上げて実験を開始する予定である。また、トンネル接合を作成するための真空蒸着装置（分子線エピタキシー装置）を譲り受け、その立ち上げを行った。半年程度で立ち上げが終了し、コロナ禍が開ければ超伝導体上のトンネル接合の作製に取り掛かる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナ禍で角度分解トンネル分光装置を完成させることができなかったために、装置開発に関しては少し当初の予定を過ぎている。一方で、分子線エピタキシー装置の立ち上げは順調にし進み、トンネル接合を作製する基盤が代表者のグロープでも整いった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はまず装置に取り付け予定のピエゾ駆動の回転機構が、低温でどの程度の角度分解能を持つかを調べる。具体的には、ビスマス系の高温超伝導体や重い電子系超伝導体CeCoIn5など、超伝導対称性既に明らかになっている超伝導体を用いて、角度分解電気抵抗測定を行う。この予備実験を通し、これらの超伝導体の電気抵抗が低温で磁場印加方向に応じて、その振る舞いを変化させる。また並行して、導入した分子線エピタキシー装置を用いてトンネル接合の作製に取り掛かる。まずは、良く理解されている超伝導体である、NbSe2やビスマス系超伝導体の上に、酸化マグネシウムの絶縁膜を蒸着し、次に絶縁膜の上にクロムなどの金属を蒸着し、トンネル接合を作作製する。
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| Causes of Carryover |
昨年度は装置開発が少し遅れていたために、PPMSで到達できる低温におけるテスト測定に必要な液体ヘリウム代がかからなかった。今年は繰り越した液体ヘリウム代も用いて実験を行う予定である。
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