2023 Fiscal Year Research-status Report
原子層高温超伝導体を用いた高密度マヨラナ格子の創製への挑戦
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22K18966
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平原 徹 東京工業大学, 理学院, 教授 (30451818)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | 物性実験 / 原子層薄膜 / 高温超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SrTiO3(STO)基板上の単層FeSe薄膜は、40 Kという高い転移温度Tcで超伝導を示すことが報告されている。本研究ではこれを単層Fe(Se,Te)薄膜に発展させ、 Fe(Se,Te)のトポロジカル超伝導特性を活用し、さらに自己組織的に磁性元素を並べることで、高温でマヨラナ正方格子を実現することが目的である。
本年度はこの目標に向けて、まずはSTO上の単層Fe(Se,Te)の成長様式の評価と物性評価を走査トンネル顕微鏡/分光(STM/STS)測定で行った。これまでFeTeがFeSeよりも低温の300℃で薄膜成長し、400℃程度の加熱により壊れてしまうことが分かっている。これはSeの方がTeよりも薄膜作製において基板につきやすい傾向があることを示しており、作製された薄膜におけるSeとTeの比が実際に薄膜形成時の比と同じであるかも定かではない。まずはこれらの懸念事項を検討するため、Se:Te:Feの蒸着スピードを4:4:1にして、STO基板温度を300℃に設定して薄膜作製を行った。これまで報告されている、原子分解能像における高さの違いおよび単層と2層目のFe(Se_xTe_(1-x))の高さの違いを参考にして作製した試料のSTM像を丁寧に解析したところ、SeとTeの蒸着スピードと同じx=0.5の試料が形成されていることが分かった。さらにSTSによる電子状態測定によって単層ではFeSeと同じような超伝導ギャップが、2層Fe(Se_0.5Te_0.5)では時間反転対称性を破った表面状態の存在が示唆された。今後これらの興味深い特徴をより詳細に検討すると同時に磁場印加およびFe蒸着によってマヨラナ準粒子の存在を確立し、さらにそれを自己組織化によって大量に生成することを目指す。
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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
高品質な単層Fe(Se_0.5Te_0.5)薄膜の作製ができた上に電子状態測定で先行研究を再現してさらに新しい知見が得られたので、順調に推移していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度得られた高品質な単層Fe(Se_xTe_(1-x))薄膜の作製条件のさらなる最適化を行い、xによる特性の違いをまず検証する。さらに磁性Fe元素を表面に自己組織化で並べることでマヨラナ状態の検出、およびその高密度集積化に挑戦する。
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| Causes of Carryover |
走査トンネル顕微鏡(STM)装置の故障により一時期実験遂行ができない時期があった。よってこの期間液体ヘリウムおよび試料作製のための基板などの真空部品の使用を行わなかったため、その分の支出ができず、2024年度に冷媒や真空部品などの消耗品のために使用することにした。
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Research Products
(28 results)
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[Presentation] Two-dimensional superconductivity in α-Sn(111)/ SnTe(111) heterostructures2023
Author(s)
Yuxiao Guo, Ryota Akiyama, Takako Konoike, Satoru Ichinokura, Yuya Hattori, Takuya Takashiro, Rei Hobara, Taichi Terashima, Toru Hirahara, Shinya Uji, Shuji Hasegawa
Organizer
JVSS 2023(日本表面真空学会学術講演会)
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[Presentation] SiC基板上のCaインターカレートグラフェンが示す2次元超伝導：グラフェンと基板の界面に注目して2023
Author(s)
遠山晴子, 秋山了太, 一ノ倉聖, 橋爪瑞葵, 飯森拓嗣, 遠藤由大, 保原麗, 松井朋裕, 堀井健太郎, 佐藤瞬亮, 平原徹, 小森文夫, 長谷川修司
Organizer
2023年日本物理学会年次大会
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