極低温ブレークジャンクションによる熱および電子の輸送現象量子化の観測

通过低温断裂结观察热和电子传输现象的量子化

• 批准号: 22K04922
• 负责人: 辻井 宏之
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04922/
• 关键词: ナノコンタクト; 破断接合; 量子化コンダクタンス; 熱伝導度; 低温物性

ブレークジャンクションは、基板を機械的に変形させることによって基板上に設置した金属細線を破断するとともに、破断された細線間の距離をナノスケール以下の精度でコントロールする実験方法で、量子ポイントコンタクトやナノワイヤーなどの微小接合における電気伝導度の研究に用いられている。本研究では、試料サイズをバルクからナノサイズまで精密に制御できるブレークジャンクションを用いて、単原子接合における電気伝導度と熱伝導度の量子化の同時観測による原子の電子軌道と熱伝達の関係を解明や、接合部の精密温度制御による超伝導ナノ接合における熱および電気の伝導現象の探索を通して、金属単原子鎖や超伝導ナノ接合の低温量子伝導現象の新たな知見を深めることを目的とする。今年度は、ジャンクションの熱伝導測定のための両端の温度制御を行うため、チップ型抵抗器を用いた微小な温度計及びヒーターを整備し、それと同時に4端子測定用に多くのリード線が必要となるため、リード線からの熱流入なども考慮しながら冷凍機の改造を行った。またこれらと並行して、冷却・昇温や試料となる金属細線の取替えが短時間で可能となる工夫を施した活性吸着ポンプ式ヘリウム冷凍機の開発に取りかかった。温度制御を行う際に、冷凍機の温度計と合わせて多数の温度測定が必要となるため、測定プログラムの改修も進んでおり、温度制御したナノジャンクションの低温量子伝導現象の探索の準備が整いつつある。

断裂连接是实验方法，其中安装在底物上的金属电线机械变形，并且断线之间的距离在纳米级以下的精度控制。它们用于研究微界点（例如量子点接触和纳米线）中的电导率。 This study aims to elucidate the relationship between electron orbitals and heat transfer of atoms by simultaneously observing quantization of electrical conductivity and thermal conductivity in single-atom junctions using break junctions that can precisely control sample sizes from bulk to nanosize, and to deepen new knowledge of low-temperature quantum conduction phenomena in metal single-atom chains and superconducting nanojunctions through simultaneous观察单原子连接中电导率和热导率的量化，并加深对金属单原子链中低温量子传导现象的新知识以及通过连接的精确温度控制的纳米结合。今年，为了控制连接点的热传导测量的两端温度，我们已经使用芯片型电阻器准备了一个小温度计和加热器，与此同时，我们需要许多铅线进行四端测量，因此我们对冰箱进行了修改，同时考虑了从铅线上易位的热量。与这些同时，我们还开始开发一个活跃的吸附泵型氦冰箱，该氦冰箱旨在使冷却，温度升高和更换金属电线在短时间内用作样品。当进行温度控制时，与冰箱温度计一起需要进行大量温度测量，因此还对测量程序进行了修改，并进行了准备，以寻找低温量子传导现象的温度控制纳米结合的现象。

项目成果

Nbナノコンタクト内のフォノン励起に誘起された水素および重水素のトンネル拡散現象

铌纳米接触中声子激发引起的氢和氘隧道扩散现象

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮川一慶;高田弘樹;家永紘一郎;辻井宏之;橋爪健一;河江達也
• 通讯作者: 河江達也