くし型電極による超流動ヘリウム3薄膜の臨界流密度の研究

利用叉指电极研究超流氦-3薄膜的临界流动密度

基本信息

项目摘要

^3Heは1mK程度の超低温で超流動状態になり、異方的なp波クーパー対に起因する多彩な性質を示し、我々がフェルミ粒子対凝縮の普遍的性質を理解する上で欠くことのできない研究対象である。特に、薄膜や壁近傍など、境界の効果の無視できなくなる領域では、秩序変数の抑制効果による新しい超流動相の安定化や、秩序変数の対称性を反映した表面束縛状態の形成などが予想されている。これらの現象は、秩序変数の異方的性質を境界効果により新たに顕在化させたものととらえることができ、バルクの実験では見ることのできない新たな切り口から、異方的超流動の本質を探る研究と言える。しかし、バルクと比べ、極めて限られたサンプル量、サンプル空間での現象であるために、従来の実験方法での進展は困難であった。くし型電極という微細な構造のデバイスの導入により、膜厚1μm以下の薄膜のこれまでにない高度な制御・測定を可能にした。その結果、臨界流密度の膜厚依存性の測定から、流れの散逸機構に秩序変数の抑制が強く関与していることが分かった。また、くし型電極を圧電基板上に配置した弾性表面波素子や、水晶振動子などのずれ振動素子を用いた、数十MHzの周波数でのよこ波音響インピーダンスの測定を行った。この測定は、平行に振動する境界面とそれに接する超流動^3Heとの間の運動量輸送を調べることに相当し、境界近傍に形成される準粒子状態密度の大きな寄与が予想される。その結果、音響インピーダンスの温度依存性は表面束縛状態の寄与を示した理論的予測の特徴を再現しており、超流動^3Heで初めて表面束縛状態を確認した実験となった。
^3He在约1 MK的超低温度下是超氟,由于各向异性P波库珀对具有多种特性,使其成为我们对Fermia颗粒的通用性质凝聚的必不可少的研究主题。特别是,在无法忽略边界效应的区域,例如薄膜和近壁,由于有序变量的抑制,新的超氟相位稳定,以及反映有序变量对称性的表面结合状态的形成。这些现象可以看作是通过边界效应的新近体现有序变量的各向异性特性,并且可以说是探索各个角度的各向异性超流体的本质,从散装实验中看不到。但是,由于样品体积非常有限,并且与散装相比,现象在样本空间中,因此使用常规的实验方法很难提高。通过引入具有称为梳状电极的精细结构的设备,它使得可以前所未有的先前的先进控制和测量厚度为1μm或更小的薄膜。结果,临界流密度的膜厚度依赖性的测量表明,有序变量的抑制与流量耗散机制强烈涉及。此外,我们使用表面声波元件在几十万MHz的频率下测量了水平的声学阻抗,并使用排列在压电基底物上的梳状电极和变化的振动元件(例如石英谐振器)。该测量值对应于检查与之接触的平行振荡界面与超氟 ^3E之间的动量传输,并有望为在边界附近形成的准粒子状态密度做出巨大贡献。结果,声学阻抗的温度依赖性再现了理论预测特征,显示了表面结合态的贡献,这是第一个确认具有超氟 ^3he的表面结合状态的实验。

项目成果

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Shear Acoustic Response of the Superfluid ^3He-B
超流体 ^3He-B 的剪切声响应
Masamichi Saitoh: "Study of dynamical properties of superfluid ^3He film flow by inter-digitated capacitors"Physica B. 329-333. 131 (2003)
Masamichi Saitoh:“通过叉指电容器研究超流体^3He膜流的动力学特性”Physica B. 329-333。
  • DOI:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Transverse Acoustic Response Measured by AC-cut Transducer in Superfluid Helium-3
超流 Helium-3 中交流截止传感器测量的横向声响应
SH-SAW Sensor for Superfluid 3He
用于超流体 3He 的 SH-SAW 传感器
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M.Saitoh;Y.Aoki;Y.Wada;A.Ogino;R.Nomura;Y.Okuda
  • 通讯作者:
    Y.Okuda
Masamichi Saitoh: "Measurement of Superfluid ^3He Film Flow by Inter-digitated Capacitors"Journal of Low Temperature Physics. 134・1/2. 357 (2004)
Masamichi Saitoh:“通过叉指电容器测量超流体^3He膜流”《低温物理学杂志》134・1/2(2004)。
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