微小トンネル接合における位相コヒーレンスと単一電子帯電効果に関する実験的研究

微隧道结相位相干性和单电子充电效应的实验研究

基本信息

批准号：
08740302
负责人：
神田晶申
金额：
$ 0.64万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、微小トンネル接合を含む系の電気伝導を、単一電子帯電効果と電子の位相コヒーレンスに重点を置いて実験的に明らかにすることを目的としている。本年度は、主に、中間電極にリング構造のある超伝導単一電子トランジスタを用いて、超伝導体一超伝導体2重微小トンネル接合系における単一電子帯効果と超伝導の位相コヒーレンスに関する実験を行った。試料作製に我々独自の改良型斜め蒸着法を用いることで、リング上に余分な金属片の付着していない試料の作製に成功した。実験の結果、超伝導エネルギーギャップ(ペアポテンシャル)の変化を通した超伝導リングへの磁束量子の侵入の観測に、はじめて成功した。この方法を用いると、超伝導体への磁束量子侵入の時間分解測定および侵入した磁束量子数の決定、磁場遮蔽電流によるペアポテンシャルの減少の精密測定が可能になる。この方法により、超伝導リングの磁束量子化、磁束侵入のダイナミクスを詳細にわたって研究することが可能になる。現在、磁束侵入のリング面積、線幅、超伝導転移温度への依存性についての実験を進めている。このデバイスでゲート電圧を掃引すると、クーロン振動に重畳して、いままで観測されたことのない長周期振動が観測された。超伝導ペアポテンシャルの磁束量子侵入による飛びの大きさは、この振動の位相によって変調を受ける。現在のところ、これらの現象の起源は明らかになっていないが、リング内の電子の干渉性と密度に関係していると考えられる。今後、上記現象の原因を検討するとともに、超伝導体-常伝導体試料についても実験を進める予定である。

本研究的目的是通过实验阐明包含微隧道结的系统中的电传导，重点是单电子充电效应和电子相位相干性。今年，我们主要进行超导-超导双微隧道结系统中单电子带效应和超导相位相干性的实验，采用中间电极具有环形结构的超导单电子晶体管。通过使用我们自己改进的倾斜蒸发方法进行样品制备，我们成功地制造了一个没有额外金属片附着在环上的样品。实验的结果是，我们首次成功地通过超导能隙（电势对）的变化观察到磁通量子向超导环的渗透。使用这种方法，可以测量穿透超导体的时间分辨磁通量子，确定穿透的磁通量子数，并精确测量由于磁场屏蔽电流导致的电对电势的降低。这种方法使得详细研究超导环中磁通量量子化和磁通穿透的动力学成为可能。我们目前正在进行实验，研究磁通量穿透对环面积、线宽和超导转变温度的依赖性。当用该装置扫描栅极电压时，在库仑振荡上叠加了以前从未观察到的长周期振荡。由于磁通量量子穿透而导致的超导对电势跳跃的幅度由该振荡的相位调制。这些现象的起源目前尚不清楚，但被认为与环内电子的相干性和密度有关。未来，我们计划研究上述现象的原因，并对超导体-普通导体样品进行实验。