磁性体との相互作用を用いた単原子層ラシュバ型超伝導体に対する研究

利用与磁性材料相互作用的单原子层 Rashba 超导体研究

基本信息

批准号：
19H01849
负责人：
岡本徹
金额：
$ 11.23万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H01849/
关键词：
ラシュバ効果超伝導

项目摘要

Pbなどの超薄膜において、Rashba相互作用がもたらす新奇な２次元超伝導相が実現されていることを検証するための有力な方法の一つとして、近接させた磁性体の影響を調べることが考えられる。特に、スピンフィルターとなる強磁性体層を配置した障壁を介してトンネル結合させたPb超薄膜の２層構造試料を用いることにより、スピン三重項成分からの寄与を選択的に取り出すことが期待できる。本年度は、交換相互作用に関する知見を得ることを目的として、Pb超薄膜と磁性体との間に非磁性金属を挿入した場合に対して研究を行った。2-3原子層のPb超薄膜表面を1-2原子層のAuでコーティングしたのちに、微量のFeまたはCoを堆積させた場合において、Pb超薄膜に直接堆積させた場合よりも、超伝導転移温度の減少率が大きくなるという、一見意外に思える結果が得られた。磁性体に隣接する原子がPbよりも価数が小さなAuに置き換わったことにより、伝導電子による磁気モーメントの遮へい効果、すなわち近藤効果が弱くなった結果として理解することができた。近藤温度が超伝導転移温度よりも大きな領域に対する理論によれば、磁性体の数密度に対する超伝導転移温度の減少率の大きさは、おおむね近藤温度に反比例する。FeおよびCoに対する結果は、Auでコーティングした場合でも、依然として伝導電子による遮へいの強い近藤効果領域にあることを示していると考えられる。一方で、Mnを堆積させた場合には、Auのコーティングによる効果は強くなく、近藤効果領域と自由磁気モーメント領域の中間領域にあることを示唆する結果となった。

验证由RashBA相互作用引起的新型二维超导阶段的最有前途的方法之一是在PB等超薄膜中实现的，是研究特写磁性材料的影响。特别是，通过使用两层PB超薄膜结构样品，该样品是通过屏障耦合的隧道，其中铁磁性层用作自旋滤波器，可以预期可以选择性地提取自旋三重态的贡献。今年，我们对超薄PB膜和磁性材料之间插入非磁性金属的情况进行了研究，目的是获得有关交换相互作用的知识。当将2-3原子层的超薄PB膜的表面用1-2个原子层的AU涂覆，然后沉积痕量的Fe或CO时，超导过渡温度的降低速率比直接沉积在超层蛋白PB膜上的降低速率要大。这似乎是一个令人惊讶的结果。这可以理解，因为事实是，与磁性材料相邻的原子被AU取代，Au的价比PB较小，这削弱了在阻断磁矩阻断磁矩时的效应，即近藤效应。根据围绕温度大于超导过渡温度的区域的理论，相对于磁性材料的数量密度，超导过渡温度的降低速率通常与围绕围绕的温度成反比。 FE和CO的结果被认为表明，即使用AU涂层时，它们仍保留在近藤效应区域中，在围栏效应区域，由于传导电子的阻滞很强。另一方面，当沉积MN时，AU涂层的效果并不强，表明它位于近藤效应区域和自由磁矩区域之间的中间区域。