トリプレット超伝導電流におけるスピン偏極率の電気伝導測定

三线态超导电流中自旋极化的电导测量

• 批准号: 20K05304
• 负责人: 大西 紘平
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05304/
• 关键词: スピン流; 超伝導; 準粒子流; トリプレットクーパー対; 非局所測定; スピンバルブ測定; 面内構造; スピントロニクス; トリプレット; スピン偏極率

本研究の目的は、強磁性体／超伝導体複合ナノ構造において生成されるトリプレット超伝導電流のスピン偏極率測定に向けた技術を確立させる点にある。そのなかで当該年度は、超伝導体を含む複合ナノ構造中におけるスピン緩和現象に着目して実験研究を行った。超伝導体中におけるスピン流は、スピントリプレット超伝導電流とスピン偏極準粒子流に分類される。ともにいわゆる従来型のs波超伝導体中を緩和しながら流れるが、それらの緩和過程については、まだ十分な理解は進んでいない。とくに近年、超伝導転移温度の極近傍においてのみ、超伝導体に対するスピン流の吸収が増大することが理論研究から指摘された。これは、スピン緩和が増大することを示しており、複合ナノ構造においてスピン流に比例した信号を測定することで検出可能となるが、これまでの研究では転移温度近傍を細かく測定された報告はなかった。報告者は、微小信号の測定技術と温度の精密な制御を組み合わせることで転移温度近傍における抵抗の大きな変化から信号を抽出することを試みた。また、超伝導体／常電体界面を制御した素子を用いることで、スピン流の吸収過程の変化する温度範囲を広げて実験を行った。その結果、転移温度近傍において、スピン吸収が急激に増加することを示す鋭いピーク構造の観測に成功した。上記の実験に加えて報告者は、強誘電体基板上に超伝導体細線構造を作製し、その細線中における準粒子緩和過程を調べた。本構造では、強誘電体に電圧を印加することで、その電界効果を介して超伝導体細線の超伝導状態の制御ができる可能性がある。実際に素子の作製・測定を行った結果、電圧印加に伴い強誘電体と超伝導体からなる界面状態の変化に由来すると思われる超伝導転移の広がりが確認された。以上の結果は、今後の超伝導体中のスピン偏極率測定において、その信号の解析の精度を上げるものである。

这项研究的目的是建立一种用于测量铁磁/超导体复合纳米结构中产生的三胞胎超导电流的自旋极化的技术。其中，在今年进行了实验研究，重点是包含超导体的复合纳米结构中的自旋松弛现象。超导体中的自旋电流分为自旋三重电流和自旋偏置的准粒子流。两者都在所谓的常规S波超导体中放松时流动，但仍然对这些放松过程没有足够的了解。特别是，理论研究指出，近年来，超导体的自旋电流的吸收仅在超导过渡温度的附近增加。这表明自旋松弛的增加，可以通过测量与复合纳米结构中的自旋电流成比例的信号来检测，但以前没有研究报告了过渡温度附近的详细测量。记者试图通过将微观信号测量技术与精确的温度控制相结合，从而从过渡温度附近的电阻较大变化中提取信号。此外，通过使用控制超导体/坐标静电界面的元素，实验是通过扩大自旋电流吸收过程变化的温度范围来进行的。结果，我们成功地观察到了尖锐的峰结构，表明自旋吸收突然在过渡温度附近增加。除了上述实验外，记者还在铁电底物上制造了超导体细线结构，并检查了细丝中的准粒子松弛过程。在这种结构中，通过向铁电的电压施加电压，可以通过田间效应控制超导薄导线的超导状态。由于对设备的实际制造和测量结果，超导转变的扩散似乎是由于使用电压的应用而导致铁电和超导体界面状态的变化引起的。以上结果将提高信号分析的准确性，在未来的自旋极化测量超导体中。

项目成果

Non-local spin transport in superconductor / ferromagnet hybrid lateral structures

超导体/铁磁体混合横向结构中的非局域自旋输运

• 发表时间: 2021
• 作者: 田代 雅哉，塚原 隆裕;Kohei Ohnishi
• 通讯作者: Kohei Ohnishi

遷移磁性金属細線における横ゼーベック効果の検出

过渡磁性金属细线横向塞贝克效应的检测

• 发表时间: 2021
• 作者: Sun Lina;Uda Kyota;Yoshida Tsukasa;Suzuri Yoshiyuki;井上建吾，溝上航平，胡少杰，山田和正，大西紘平，木村崇
• 通讯作者: 井上建吾，溝上航平，胡少杰，山田和正，大西紘平，木村崇

Relaxation Process of Spin-Polarized Quasiparticles in a Superconducting Nb Wire

超导铌丝中自旋极化准粒子的弛豫过程

• DOI: 10.1109/tmag.2021.3083059
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEE Transactions on Magnetics
• 影响因子: 2.1
• 作者: Iwahori T.;Mizokami K.;Matsuda R.;Ohnishi K.;Kimura T.
• 通讯作者: Kimura T.

低温水素吸蔵を利用したPd薄膜の電気抵抗測定

利用低温储氢测量钯薄膜的电阻

• 发表时间: 2023
• 作者: 岡部 博孝，平石 雅俊，西村 昇一郎，中村 惇平，本田 孝志，門野 良典，下村 浩一郎，藤田 全基，幸田 章宏;吉田展一朗，加藤遼馬，古賀陸生，飯森陸，大日方初良，大西紘平，木村崇，河江達也
• 通讯作者: 吉田展一朗，加藤遼馬，古賀陸生，飯森陸，大日方初良，大西紘平，木村崇，河江達也

超伝導体／常伝導体構造におけるスピン流

超导体/普通导体结构中的自旋电流

• 发表时间: 2021
• 作者: 大西紘平