乱れた2次元超伝導体の極低温ボルテックス状態と超伝導絶縁体転移

无序二维超导体中的低温涡旋态和超导-绝缘体转变

基本信息

批准号：
17740218
负责人：
枡富龍一
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The University of Tokyo (2007)Tokyo Institute of Technology (2005-2006)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740218/
关键词：
低温物性物性実験

项目摘要

2次元電子は薄膜の厚みや電子濃度などの物理量を僅かに変化させるだけで絶縁体相,金属相,超伝導体相が出現するため量子相転移や量子ゆらぎを研究するのに適した系である.我々は独自に作成に成功したアモルファスニオブ超伝導薄膜および吸着物質により誘起される半導体表面2次元電子を用いて電気輸送特性の測定を行ってきた.しなしながら,今までは研究は零磁揚および低磁場(3T以下)の測定に限られていた.本研究は測定を高磁場領域に拡張することにより(i)超伝導薄膜のボルテックス状態,(ii)吸着物質により誘起される表面2次元電子系への影響を明らかにする.以下に(i),(ii)について成果を記述する.(i)測定領域を低温・高磁場へ拡張するために超高真空装置へ自作希釈冷凍機および超伝導磁石の導入を行った.このことにより磁場7T,最低温0.2Kの多重極限下でアモルファスニオブ薄膜の極低温ボルテックス状態の研究を行うことが可能になった.乱れたアモルファスニオブ薄膜では強磁場下でも超伝導は完全には壊れることなく,興味深いボルテックス状態を形成している可能性がある.引き続き系統的な測定が必要である.(ii)半導体であるInSb(インジウムアンチモン)の表面に様々な物質を吸着させると2次元電子が誘起さえるは光電子分光の測定などから知られていたが,電気輸送特性の測定は技術的困難から行われてこなかった.今回,我々は微細加工を駆使しInSb劈開表面の2次元電子系の電気抵抗測定に成功した.さらに高磁場下で量子ホール効果を観測することによりこの系が完全な2次元電子系であることを明らかにした.この系は吸着物質を自由に変えられる利点があり,吸着物質と表面2次元電子の相互作用により新奇な物性を示す可能性がある.現在,吸着物質を磁性体である鉄を用いた系に拡張している.

二维电子是适合研究量子相变和量子涨落的系统，因为绝缘体、金属和超导体相仅通过薄膜厚度和电子浓度等物理量的微小变化而出现。电传输特性是利用红铜铌超导薄膜和吸附物质在半导体表面诱导的二维电子来测量的。通过将测量扩展到高磁场区域，本研究阐明了（i）超导薄膜的涡旋状态，以及（ii）吸附物质对表面二维电子系统的影响），（ii）。（i）为了将测量范围扩大到低温和高磁场，我们在超高真空设备中引入了自制的稀释制冷机和超导磁体，这使得我们能够在7T的磁场下进行多个极限低温非晶铌薄膜的最低温度为0.2K。现在可以研究无序非晶铌薄膜，即使在强磁场下超导性也不会完全破坏，并且可能会形成有趣的涡旋态（ii）从光电子能谱测量中得知，二维。半导体InSb（锑锑）表面吸附各种物质时会感应出电子，但测量是技术性的由于涉及的困难，这一点尚未实现。这次，我们充分利用微加工技术，成功测量了InSb解理面上二维电子系统的电阻。此外，通过观察量子霍尔效应在高磁场，我们能够确认这个系统完全是一个二维电子系统。该系统的优点是能够自由改变吸附材料，并且由于吸附材料和表面二维电子之间的相互作用，可以表现出新颖的物理性质，这已扩展到使用铁的系统。