トリプレット超伝導電流におけるスピン偏極率の電気伝導測定

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本研究の目的は、強磁性体／超伝導体複合ナノ構造において生成されるトリプレット超伝導電流のスピン偏極率測定に向けた技術を確立させる点にある。そのなかで当該年度は、超伝導体を含む複合ナノ構造中におけるスピン緩和現象に着目して実験研究を行った。超伝導体中におけるスピン流は、スピントリプレット超伝導電流とスピン偏極準粒子流に分類される。ともにいわゆる従来型のs波超伝導体中を緩和しながら流れるが、それらの緩和過程については、まだ十分な理解は進んでいない。とくに近年、超伝導転移温度の極近傍においてのみ、超伝導体に対するスピン流の吸収が増大することが理論研究から指摘された。これは、スピン緩和が増大することを示しており、複合ナノ構造においてスピン流に比例した信号を測定することで検出可能となるが、これまでの研究では転移温度近傍を細かく測定された報告はなかった。報告者は、微小信号の測定技術と温度の精密な制御を組み合わせることで転移温度近傍における抵抗の大きな変化から信号を抽出することを試みた。また、超伝導体／常電体界面を制御した素子を用いることで、スピン流の吸収過程の変化する温度範囲を広げて実験を行った。その結果、転移温度近傍において、スピン吸収が急激に増加することを示す鋭いピーク構造の観測に成功した。上記の実験に加えて報告者は、強誘電体基板上に超伝導体細線構造を作製し、その細線中における準粒子緩和過程を調べた。本構造では、強誘電体に電圧を印加することで、その電界効果を介して超伝導体細線の超伝導状態の制御ができる可能性がある。実際に素子の作製・測定を行った結果、電圧印加に伴い強誘電体と超伝導体からなる界面状態の変化に由来すると思われる超伝導転移の広がりが確認された。以上の結果は、今後の超伝導体中のスピン偏極率測定において、その信号の解析の精度を上げるものである。