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.

二维电子适用于研究量子相变和量子波动，因为通过改变薄膜和电子浓度的厚度，出现绝缘体相，金属相和超导体相。我们一直在通过无定形尼比族超导薄膜和吸附材料引起的半导体表面上使用二维电子。到目前为止，研究一直限于零磁化和低磁场（3T以下）。这项研究揭示了超导薄膜的涡旋状态，以及（ii）由吸附材料诱导的表面二维电子系统的影响。结果如下（i）和（ii）描述。（i）将自制稀释的冰箱和超导磁铁引入超高真空设备，以将测量区域扩展到低磁场和高磁场。这允许在7T的磁场和最低0.2K的磁场处的无定形niobium薄膜的温度极低。已经有可能对涡旋状态进行研究。在受干扰的无定形尼伯薄膜中，即使在强磁场下，超导性也不会完全破坏，并且可能形成有趣的涡旋状态。需要系统的测量。（ii）从光电子光谱学中知道，在INSB表面上吸附了各种物质（iN矩阵）半导体，诱导了二维电子，但在技术上诱导了电运输特性的测量。由于困难，这还没有进行。我们已经成功使用了微分化来测量INSB裂解表面上二维电子系统的电阻。此外，通过观察高磁场下的量子厅效应，我们透露了该系统是完美的二维电子系统。该系统的优点是它可以自由地更改吸附的材料，并且由于吸附材料与表面二维电子之间的相互作用，它可能具有新颖的物理性能。当前，使用磁铁将吸附物材料扩展到系统。