超流動ヘリウム3薄膜における境界効果と不均一超流動相の研究

超流氦3薄膜中的边界效应和非均匀超流相研究

基本信息

批准号：
20029022
负责人：
斎藤政通
金额：
$ 3.58万
依托单位：
University of Tsukuba (2009)The Institute of Physical and Chemical Research (2008)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

飽和蒸気圧下の超流動^3Heは、自由表面を持った唯一のp波超流動体であり、電場などの外場により膜厚を連続的に制御できるため、異方的超流動体・超伝導体における異方的クーパー対への境界効果を調べる上で重要な研究対象である。特に、膜厚約1ミクロンの超流動B相薄膜では境界の影響が顕著となり、ストライプ相と呼ばれる並進対称性の破れた空間的に不均一な超流動相の存在が理論的に予測されている。本研究では、このストライプ相や、膜厚変化によるAB相転移などを検出することを目指し、くし型電極を用いた流動特性の膜厚依存性測定を行った。微細加工により作成したくし型電極を用いることで、1mK以下の超低温環境下において膜厚1ミクロン以下の超流動ヘリウム3薄膜を高感度で測定し、自在に制御することが可能となった。0.5～1.5ミクロンの膜厚範囲において、フィルムフローの駆動速度を変えた測定を行った結果、低速度側での散逸の見られない流れと、高速度側での散逸を伴う流れが観測された。散逸的領域では散逸量の駆動速度依存性に2種類の傾向が見られた。実験は、ストライプ相が予測されるゼロ磁場中と、比較のため、0.3テスラの磁場印加により系全体をA相に変え、B相が無い場合とで行った。その結果、この2種類の散逸は、ゼロ磁中でのみ確認され、磁場中では観測されなかった。したがって、この奇妙な散逸の駆動速度依存性には、B相薄膜の存在が深く関与していることを示唆する結果を得ることができた。散逸機構の詳細は不明ではあるが、ストライプ相で形成されるドメインの影響が可能性として考えられる。

饱和蒸汽压下的超流体^3He是唯一具有自由表面的p波超流体，其膜厚可以通过电场等外场连续控制，使其成为各向异性超流体/超导体，这是一项重要的研究。用于研究现场各向异性库珀对的边界效应的目标。特别是，在膜厚约1微米的超流体B相薄膜中，边界的影响变得显着，并且理论上预测存在被称为条纹相的具有破缺平动对称性的空间不均匀超流体相。在本研究中，我们的目的是检测由于膜厚度变化而导致的条纹相和AB相转变，并使用叉指电极测量流动特性的膜厚度依赖性。通过使用微细加工制作的叉指电极，可以在小于1 mK的超低温环境下以高灵敏度测量和自由控制厚度小于1微米的超流氦3薄膜。通过在 0.5 至 1.5 微米的薄膜厚度范围内测量不同驱动速度下的薄膜流动，我们观察到低速时无耗散的流动和高速时有耗散的流动。在耗散区域中，在耗散量对行驶速度的依赖性中观察到两种类型的趋势。实验是在零磁场下进行的，预期会出现条状相，并且在通过施加0.3特斯拉的磁场将整个系统改变为A相且没有B相的情况下进行比较。结果，这两种类型的耗散仅在零磁场中得到证实，而在磁场中则没有得到证实。因此，我们获得的结果表明，B 相薄膜的存在与这种奇怪的驱动速度依赖性耗散密切相关。尽管耗散机制的细节尚不清楚，但它可能受到条纹相形成的域的影响。