Study of low-temperature hydrogen absorption and diffusion into metal using inelastic electron spectroscopy measurements

使用非弹性电子能谱测量研究金属的低温氢吸收和扩散

• 批准号: 21H01605
• 负责人: 河江 達也
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01605/
• 关键词: 水素; 極低温; 量子トンネル; 金属内への侵入・拡散; 非弾性電子分光; 量子効果; 超伝導; ジョセフソン効果; 量子ノイズ; ニオブ; バナジウム; 鉛

Nb製超伝導－常伝導－超伝導ジョセフソン接合(SNS-JJ)を作製し、その表面に水素を吸着させた際の微分伝導信号dI/dVを詳細に調べた。セル内に水素(H2)を導入する前は超伝導ギャップに起因するピークが見られた。一方、T~20KでH2をSNS-JJに吸着させると超伝導ギャップ内の信号は大きく変化し、電圧値の正負に対して対称的にスパイク状のピークがほぼ等間隔に多数出現した。さらに、温度変化させてもスパイク間隔は変化せず、超伝導転移より高温ではスパイクは消失した。またHe吸着ではこのような変化はない。Nbは水素吸蔵金属なので、同様の実験を水素が吸蔵されず、超伝導転移する金属であるPb製SNS型ジョセフソン接合で行ったところ、やはり超伝導ギャップより低エネルギー側のdI/dV信号にスパイク状ピークが多数出現することが分かった。さらにこのスパイク状ピークは、温度やコンタクトサイズを変化させても、大きく変化しない。以上より、スパイク構造の起源は表面に吸着した水素が、超伝導電流と相互作用をすることによってノイズ構造を発生することが明らかになった。SNS-JJ内部に侵入した水素が超伝導電流に対して、どのような影響を与えるかについても調べた。微量の水素を予めバナジウム(V)金属ワイヤに吸蔵させ、超伝導転移温度(Tc~5.2K)以下まで冷却し、MCBJ法を用いてSNS-JJを作製しその信号を調べた。その結果、超伝導ギャップより高エネルギー側にも電流異常が出現することが分かった。さらにその温度変化、水素不純物濃度変化、ジョセフソン接合のサイズ変化、水素位置の変化などを調べることで、このスパイク状ノイズが超伝導中の準粒子の干渉により発生していることが明らかになった。以上より、素子内に不純物や欠陥が存在することでも準粒子の干渉が誘起され、超伝導電流に対するノイズ源になることを明らかになった。

详细检查了由NB制造的超导率非正态抗管性约瑟夫森连接（SNS-JJ），详细检查了氢被吸附在其表面上时的差分传导信号DI/DV。在将氢（H2）引入细胞之前，由于超导间隙而观察到峰。另一方面，当H2在T〜20K处吸附到SNS-JJ时，超导间隙内的信号发生了很大变化，并且许多尖峰样峰几乎以相等的间隔出现，相对于正极和负电压值对称。此外，即使温度变化，尖峰间隔也不会改变，并且在高于超导过渡的温度下，尖峰消失。此外，这不会改变He吸附。由于NB是一种吸收氢的金属，因此使用SNS型Josephson连接PB进行了类似的实验，PB是一种不会吸收氢并经历超导性过渡的金属，并且发现许多尖峰峰都出现在超级可超过胶Pap的低能量侧中的DI/DV信号中。此外，即使更改温度或接触尺寸，这种类似尖峰的峰也不会显着变化。从上面可以看出，峰值结构的起源是吸附在表面上的氢与超导电流相互作用，从而导致噪声结构。我们还研究了氢在SNS-JJ内部如何对超导电流产生影响。先前通过钒（V）金属线吸收了痕量的氢，冷却至超导过渡温度（TC〜5.2K）或以下，并使用MCBJ方法制备SNS-JJ，并检查了信号。结果，发现与超导间隙相比，当前异常也出现在更高的能量侧。此外，通过检查温度变化，氢杂质浓度变化，约瑟夫森交界处的尺寸变化以及氢位置的变化，可以发现这种类似尖峰的噪声是通过超导性过程中准颗粒的干扰而产生的。从上面可以看出，设备中杂质和缺陷的存在也引起了准粒子的干扰，这成为超导电流的噪声源。

项目成果

Superconducting Properties of Palladium Hydride Systems Prepared by Low-Temperature Absorption

低温吸收制备氢化钯体系的超导性能

• 发表时间: 2022
• 作者: R. Kato;R. Koga;K. Miyakawa;M. Shiga;Y. Inagaki;and T. Kawae
• 通讯作者: and T. Kawae

Hydrogen-impurity-induced conductance peaks in constriction type Josephson junctions

缩窄型约瑟夫森结中氢杂质引起的电导峰值

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac42ff
• 发表时间: 2021
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Miyakawa Kazuki;Takata Hiroki;Yamaguchi Taishi;Inagaki Yuji;Makise Kazumasa;Kawae Tatsuya
• 通讯作者: Kawae Tatsuya

Andreev point contact spectroscopy study of Kondo insulator SmB6

近藤绝缘体 SmB6 的 Andreev 点接触光谱研究

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Harada;T. Teramoto;T. Takahashi;M. Shiga;Y. Inagaki;F. Iga;and T. Kawae,
• 通讯作者: and T. Kawae,

Precise magnetization measurements down to 500 mK using a miniature ³He cryostat and a closed-cycle ³He gas handling system installed in a SQUID magnetometer without continuous-cooling functionality

使用安装在不具备连续冷却功能的 SQUID 磁力计中的微型 ³He 低温恒温器和闭环 ³He 气体处理系统，进行低至 500 mK 的精确磁化强度测量

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac5bb0
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Shimamura Kazutoshi;Wajima Hiroki;Makino Hayato;Abe Satoshi;Haga Yoshinori;Sato Yoshiaki;Kawae Tatsuya;Yoshida Yasuo
• 通讯作者: Yoshida Yasuo

Observation of Kondo Resonance and Low-Energy Excitation in CeB6 Using Point-Contact Spectroscopy

使用点接触光谱法观察 CeB6 中的近藤共振和低能激发

• DOI: 10.7566/jpsj.91.113705
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: M. Shiga;T. Takahashi;T. Teramoto;F. Iga;and T. Kawae
• 通讯作者: and T. Kawae