超流動ヘリウム薄膜におけるジョセフソン効果

超流氦薄膜中的约瑟夫森效应

基本信息

批准号：
09640420
负责人：
白濱圭也
金额：
$ 1.98万
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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、超流動ヘリウム4薄膜において新しいタイプのジョセフソン接合を作製することを目指して行われた。超流動ヘリウム4のジョセフソン接合としてどのような実験系が考えられるか、さらにそれらの系でのジョセフソン効果の観測によりどのような興味深い物理が期待されるか、について、理論的考察を行った。液体ヘリウムが電荷を持たないことから、超伝導のジョセフソン効果とは異なる種々の現象が観測されうることを予想した。ヘリウム薄膜でのジョセフソン効果の観測のためブレークジャンクションの製作を行い、電子のトンネル伝導の測定を試みた。数種類のジャンクションを製作し伝導測定を試みたが、トンネル伝導を観測するに至らなかった。この原因として、破断面の距離が機械的、電気的ノイズの影響を受け一定にならないこと等が考えられる。これらの問題点を解決するため現在、新たに低温STM装置の製作を行っており、これを用いて同様の実験を進めつつある。また、新たに多孔性物質をバルクな液体ヘリウム4のジョセフソン接合として用いるという実験を提案し、接合の作製を進めている。ナノメートルサイズの細孔を持ち、かつ同程度の薄さに微細加工が可能な多孔質としてポーラスシリコンを選び、作製および細孔径等のキャラクタリゼーションを進めている。

这项研究旨在在超流氦 4 薄膜中创建一种新型约瑟夫森结。我们对什么样的实验系统可以被视为超流氦4中的约瑟夫森结，以及通过观察这些系统中的约瑟夫森效应可以期待什么样的有趣物理现象进行了理论研究。由于液氦不带电荷，我们预测可以观察到与超导约瑟夫森效应不同的各种现象。为了观察氦薄膜中的约瑟夫森效应，我们制作了一个断裂结并尝试测量电子隧道传导。我们制造了几种类型的结并尝试进行传导测量，但无法观察隧道传导。造成这种情况的可能原因是由于机械和电噪声的影响，断裂面之间的距离不恒定。为了解决这些问题，我们目前正在构建一种新型的低温STM装置，并利用该装置进行类似的实验。此外，我们还提出了一项新实验，其中使用多孔材料作为散装液氦 4 的约瑟夫森结，并且我们正在继续该结的制造。我们选择多孔硅作为一种具有纳米级孔隙、可微细加工至同等薄度的多孔材料，目前正在进行其加工及孔径表征等工作。