Creation of functional surface superconductors based on high Debye temperature and the Rashba effect

基于高德拜温度和拉什巴效应创建功能表面超导体

基本信息

批准号：
17J06998
负责人：
一ノ倉聖
金额：
$ 2.83万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J06998/
关键词：
超伝導

项目摘要

本研究では、半導体表面上において、基板の高いデバイエネルギーと表面におけるラシュバ効果により高い臨界温度・臨界磁場を持つ超伝導を実現することを目指している。本年度は特に後者のテーマ、すなわちラシュバ効果による臨界磁場の向上の実証を目標とした。物質としては、シリコン表面上でタリウムと鉛が２次元的に再構成したSi(111)-√3x√3-(Tl,Pb)に着目した。これまで、ARPES測定と電気抵抗測定によりSi(111)-√3x√3-(Tl,Pb)は分裂幅250 meVと大きなラシュバ効果とTc = 2.3 Kの超伝導を併せ持つことがわかっており、本研究では新たに面内磁場中での特性を調べた。すると、5 Tでもほとんど転移温度に変化がないことが明らかとなった。２次元超伝導体では、平行磁場に対しては常磁性効果によって対破壊が起きる。BCS理論によるとその値(パウリ限界)は1.86×Tc = 4.4 Tで与えられるが、今回観測された上部臨界磁場は明らかにパウリ限界を超えている。この結果は、ラシュバ効果によって臨界磁場が向上したことを意味している。その結果をInternational symposium of surface science及び日本物理学会で報告・議論し、ラシュバ効果と超伝導の関連性をより正確に計算するため、理論物理の専門家との共同研究を開始した。今後は、本年度に得られた実験結果に共同研究の計算結果を合わせ、物理専門誌への報告を行う予定である。

这项研究旨在通过高临界温度和临界磁场在半导体表面上实现超导性，这是由于基板的高debye能量以及Rushva对表面的效应。今年，目标是证明后一个主题，即由于RashVa效应而改善了临界磁场。作为一种材料，我们专注于Si（111）-√3x√3-（Tl，Pb），其中thallium和铅在硅表面上是二维重建。到目前为止，ARPES的测量和电阻测量表明，Si（111）-√3x√3-（TL，PB）的裂开宽度为250 MEV，较大的Rushva效应，TC = 2.3 K的超导性，在这项研究中，在这项研究中，SI（111） - 111） - 111） - √3x3-X√3-3-3-3-3-（tl，pb，pb）是Comboy（111） - PB（tl，pb）。新研究了TC = 2.3 K的超导性。这表明即使在5 t时，过渡温度也几乎没有变化。在二维超导体中，顺磁性效应引起并行磁场的抵抗。根据BCS理论，其值（Pauli极限）以1.86×TC = 4.4 t给出，但是观察到的上部临界磁场显然超过了Pauli限制。该结果意味着由于RASHVA效应，临界磁场得到了改善。在国际地表科学和日本物理学会上进行了报告和讨论，并与理论物理专家进行了协作研究，以更准确地计算RashVA效应与超导性之间的关系。将来，我们计划将联合研究的结果与今年获得的实验结果相结合，并将其报告给专业的物理学杂志。