ハイブリッドラッシュバ単原子層超伝導の研究

杂化Rashba单层超导研究

基本信息

批准号：
20K03816
负责人：
枡富龍一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

空間反転対称性と時間反転対称性が破れた系では電流－電圧特性が電流の向きに依存する非相反伝導が期待される。通常、この効果は比較的小さな補正項であるが、超伝導物質を用いた場合、非常に大きな非相反伝導が観測されることが知られている。また、この効果は超伝導整流デバイスなどへの応用面からも注目されている。我々は近年研究してきたGaAs劈開表面上に作成された超伝導薄膜において、垂直（面直）磁場下および平行（面内）磁場下で非相反伝導が生じるか検証を行った。超伝導薄膜に垂直磁場を印加した場合には渦糸（ボルテックス）の運動により非相反伝導が生じる可能性がある。本研究では超伝導薄膜を作成するGaAs基板のエッジに非対称な構造を作成して空間反転対称性を破った。鉛とアルミの超薄膜(0.3 - 2 nm程度)に対して垂直磁場下で電気伝導測定を行うと、第二高調波から得られる電気抵抗が垂直磁場の正負に対して反対称になることがわかった。さらに、この電気抵抗は超薄膜の超伝導転移温度以下で観測されることがわかった。このことから、GaAs劈開表面上に作成された超薄膜においても超伝導により増強された非相反伝導が生じている可能性が高いと考えられる。現時点においては、試料端より渦糸が侵入する際、試料端の形状により異なるポテンシャルエネルギーを感じるため、侵入方向に依存したボルテックスラチェット効果による非相反伝導が生じていると考えている。さらに今年度はこの整流効果の実用性を調べるために、超伝導薄膜に流す電流の値を変化せて測定を行った。その結果、１μA程度までの電流を整流できていることがわかった。超伝導ダイオードなどの実用面を考えるとまだ十分な値とは言えないが、今後、空間反転対称性を破る構造の工夫や超伝導物質の改良により大きな整流効果をもつデバイスの開発を目指す予定である。

在空间反转对称性和时间反转对称性被破坏的系统中，预计会出现电流-电压特性取决于电流方向的不可逆传导。通常，这种效应是一个相对较小的校正项，但众所周知，当使用超导材料时，会观察到非常大的不可逆传导。从超导整流器件的应用角度来看，这种效应也引起了人们的关注。我们验证了近年来我们一直在研究的在GaAs解理表面上制备的超导薄膜在垂直（垂直于平面）和平行（面内）磁场下是否会发生不可逆传导。当垂直磁场施加到超导薄膜时，由于涡流的运动可能会发生不可逆传导。在这项研究中，我们通过在用于制造超导薄膜的 GaAs 基板的边缘创建不对称结构，打破了空间反转对称性。当在垂直磁场下对超薄铅和铝薄膜（约0.3 - 2 nm）进行电导测量时，我们发现从二次谐波获得的电阻相对于垂直磁场的正负极性变得反对称。明白了。此外，还发现在低于超薄膜的超导转变温度时观察到该电阻。由此认为，即使在GaAs解理表面上形成的超薄膜中，也很可能发生由超导性增强的不可逆传导。目前，我们认为，当涡流从样品边缘进入时，根据样品边缘的形状感受到不同的势能，因此由于取决于穿透方向的涡旋棘轮效应而发生非互易传导。此外，今年，为了研究这种整流效应的实用性，我们通过改变流过超导薄膜的电流值进行了测量。结果发现，可以对高达约1μA的电流进行整流。尽管这个值对于超导二极管等实际应用来说仍然不够，但我们计划通过设计打破空间反演对称性的结构和改进超导材料来开发具有大整流效应的器件。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Cancellation of electron and hole contributions to the Hall effect in ultrathin Bi films grown on GaAs(110)

DOI：
10.1103/physrevb.105.205434
发表时间：
2022-05
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
Naoto Ito;R. Masutomi;T. Okamoto
通讯作者：
Naoto Ito;R. Masutomi;T. Okamoto

bservation of crossover from a complex stripe phase to a helical phase in multilayer films

多层薄膜中复杂条带相到螺旋相交叉的观察

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Watanabe;Ryohei Ikeda;Myung-Hwa Jung;Shin-ichi Kimura;Y. Kohmura et al.;Ryuichi Masutomni and Tohru Okamoto
通讯作者：
Ryuichi Masutomni and Tohru Okamoto

Unconventional superconducting phases in multilayer films with layer-dependent Rashba spin-orbit interactions