半導体ナノ細線と超伝導体接合試料における電子輸送特性

マヨラナ粒子を観測する方法として交流ジョセフソン測定が知られている。マヨラナ粒子が存在するときマヨラナ粒子のトポロジカル保護により奇数倍のシャピロステップが消失する。我々は弾道的な並列二重ナノ細線ジョセフソン接合を用いてシャピロステップの測定を目指した。しかし弾道的な一次元伝導体のジョセフソン接合における物理自体未解明であったため、まずはその解明から着手した。特に弾道的な一次元伝導体のジョセフソン接合で交流ジョセフソン測定を行うと、分数化したシャピローステップの観測が生じるという理論予測があったものの、その実験的証拠は存在しなかった。我々は、弾道的なAl／単一InAsナノ細線／Alジョセフソン接合を作製し分数化シャピロステップの観測に初めて成功した。この結果を論文として出版した。また前年度からの実験の過程で単一InAsナノ細線ジョセフソン接合を流れる超伝導電流が磁場の印加によって超伝導電流の大きさが増大することがわかった。いくつかの試料を測定した結果、同様の現象を観測したため試料依存の結果ではないことがわかった。有限磁場下では超伝導体に磁束渦が侵入する。電子温度が有限である場合、準粒子の成分は必ず存在し、ゼロ磁場で超伝導電流の大きさは理想よりも小さくなる。磁場を印加すると超伝導体中に磁束渦が生じ、これらの準粒子をトラップする。その結果、測定される超伝導電流の大きさが増大する。現在、この結果を論文としてまとめている。

マヨラナ粒子を観測する方法として交流ジョセフソン測定が知られている。マヨラナ粒子が存在するときマヨラナ粒子のトポロジカル保護により奇数倍のシャピロステップが消失する。我々は弾道的な並列二重ナノ細線ジョセフソン接合を用いてシャピロステップの測定を目指した。しかし弾道的な一次元伝導体のジョセフソン接合における物理自体未解明であったため、まずはその解明から着手した。特に弾道的な一次元伝導体のジョセフソン接合で交流ジョセフソン測定を行うと、分数化したシャピローステップの観測が生じるという理論予測があったものの、その実験的証拠は存在しなかった。我々は、弾道的なAl／単一InAsナノ細線／Alジョセフソン接合を作製し分数化シャピロステップの観測に初めて成功した。この結果を論文として出版した。また前年度からの実験の過程で単一InAsナノ細線ジョセフソン接合を流れる超伝導電流が磁場の印加によって超伝導電流の大きさが増大することがわかった。いくつかの試料を測定した結果、同様の現象を観測したため試料依存の結果ではないことがわかった。有限磁場下では超伝導体に磁束渦が侵入する。電子温度が有限である場合、準粒子の成分は必ず存在し、ゼロ磁場で超伝導電流の大きさは理想よりも小さくなる。磁場を印加すると超伝導体中に磁束渦が生じ、これらの準粒子をトラップする。その結果、測定される超伝導電流の大きさが増大する。現在、この結果を論文としてまとめている。