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

基本信息

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

项目摘要

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。

我们制作了由铌制成的超导-普通-超导约瑟夫森结（SNS-JJ），并详细研究了氢吸附在其表面时的差分传导信号dI/dV。在将氢气 (H2) 引入电池之前，可以看到由于超导间隙而产生的峰值。另一方面，当H2在T~20K时被吸附到SNS-JJ上时，超导间隙内的信号发生显着变化，并且几乎等间隔地出现许多关于正负电压值对称的尖峰状峰。此外，即使温度改变，尖峰间隔也不会改变，并且尖峰在高于超导转变的温度下消失。而且，He吸附时没有这样的变化。由于Nb是吸氢金属，因此使用Pb SNS型约瑟夫森结进行了类似的实验，该金属不吸氢并发生超导转变，发现出现了许多尖峰状峰。此外，即使温度或接触尺寸发生变化，这种尖峰状峰也不会发生显着变化。从上面可以清楚地看出，尖峰结构的起源是吸附在表面上的氢通过与超导电流相互作用而产生噪声结构。我们还研究了进入 SNS-JJ 内部的氢气如何影响超导电流。预先将微量的氢吸收在钒（V）金属线中，并将线冷却至超导转变温度（Tc~5.2K）以下，采用MCBJ方法制作SNS-JJ，其信号为调查了。结果发现，在超导能隙的较高能量一侧也出现了电流异常。此外，通过研究温度变化、氢杂质浓度变化、约瑟夫森结尺寸变化、氢位置变化等，发现这种尖峰噪声是由超导期间准粒子的干扰产生的。由上可知，器件内杂质或缺陷的存在也会引起准粒子干扰，成为超导电流的噪声源。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Electronic density of states in CeSi2-x studied by point-contact spectroscopy

通过点接触光谱研究 CeSi2-x 中的电子态密度

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Takahashi; T. Teramoto; M. Shiga; I. Maruyama; K. Ida; K. Ishiwatari; M. Ohashi;T. Kawae
通讯作者：
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 <sup>3</sup>He 低温恒温器和闭环 <sup>3</sup>He 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：
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：
影响因子：
1.7
作者：
M. Shiga; T. Takahashi; T. Teramoto; F. Iga;T. Kawae
通讯作者：
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：
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

Hydrogen transfer via phonon-assisted quantum tunneling in metallic nanocontacts

通过金属纳米接触中的声子辅助量子隧道效应进行氢转移