超伝導スピンバルブ・ジョセフソン接合の創成

超导自旋阀约瑟夫森结的创建

基本信息

批准号：
21K04818
负责人：
高村陽太
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04818/
关键词：
スピントロニクス超伝導体超伝導極低温メモリ

项目摘要

2年度となる今年度は，超伝導体Nbとハーフメタル強磁性体であるCo2FeAlSiのヘテロ接合を作製し，その接合構造を評価するとともに，電子ビーム露光技術を用いてナノコンタクト接合を作製した．まず，接合構造は，X線回折法と断面透過型電子顕微鏡による解析により，Co2FeSiAlがハーフメタルと期待される完全に規則化したL21構造を有していることを確認し，また，Co2FeSiAl/Nb界面が非常に平坦であることを明らかにした．Nb層はグレインサイズが20 nm程度の多結晶体であったが，これは測定の妨げにならないことを確認した．以上より，アンドレーフ反射測定は可能と判断し，デバイス試作のフェーズに移った．ナノコンタクト接合を作製するプロセスとして，直径100 nm程度の円柱を作製するために電子ビームリソグラフィを導入した．さらに，ナノピラーの上部に寄生抵抗を極力減らした状態で電気的コンタクトを取るため，コンタクトホールの形成の代わりにBCBの頭出しプロセスを採用した．プロセス設計段階から東工大ARIMの技術相談を利用した．BCB塗布条件とRIEのエッチング条件を最適化させる実験を行った．年度末頃にはデバイス試作の第一弾が完成した．完成したデバイスは，液体ヘリウムに液浸させ，4.2 Kの極静環境で微分抵抗の電圧依存性の測定を実施した．残念ながら当該年度中には明瞭なスピン信号は得られなかった．次年度はデバイスが設計通り出来ているかなどを確認したり，シグナルが出やすい非磁性体と超伝導体のナノコンタクトを作製するなどの対応が必要だと思われる．

今年是第二年，我们使用电子束暴露技术进行了超导体NB和半金属铁磁二氧化碳的异质结。首先，我们确认粘结结构具有完全有序的L21结构，预计将通过X射线衍射和使用横截面透射电子显微镜进行分析，并且还显示CO2FESIAL/NB界面非常平坦。 NB层是一种多晶材料，晶粒尺寸约为20 nm，但已证实这不会干扰测量。从上面可以确定可以进行Andreff反射率测量值，并且该设备是原型的。作为制造纳米接口的过程，引入了电子束光刻，以制造直径约为100 nm的圆柱体。此外，为了在纳米柱的顶部进行寄生抗性的电气接触，采用了BCB标题过程，而不是形成接触孔。从流程设计阶段，我们使用了东京理工学院Arim的技术咨询。我们进行了一个实验，以优化BCB涂料条件和RIE蚀刻条件。到财政年度结束时，第一个原型设备已经完成。完整的装置浸入液态氦气中，并测量了4.2 K的极性静态环境中差异电阻的电压依赖性。不幸的是，在财政年度未获得明显的自旋信号。明年可能有必要检查设备是否设计并准备容易发出信号的非磁性和超导体的纳米接触。