ファンデルワールス超薄膜・界面設計に基づく創発二次元物性開拓

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本研究では、ファンデルワールス結晶を薄膜化して得られる二次元物質において、二次元物質特有の結晶構造の空間反転対称性の破れを活かした超伝導・磁性物性の開拓に臨む。特に、面内方向に空間反転対称性の破れを有する二次元金属NbSe2・TaSe2ではその空間反転対称性の破れを反映した多彩な物性が期待される。これら両物質の大面積薄膜をベースに、ヘテロ構造やマイクロデバイスを作製し、ユニークな空間反転対称性の破れを反映した新奇物性の開拓を行うのが本研究の目的である。本年度の研究では、以下の二点において成果があった。①本研究では、ファンデルワールス超薄膜・界面設計による新規物性開拓の一環として、分子線エピタキシー法(MBE)を用いて作製した磁性ファンデルワールスヘテロ構造における磁気近接効果について研究を行ってきた。特に今年度は近接効果を介して非磁性金属NbSe2中に誘起された磁化の発現についてまとめた論文が出版された。このようなファンデルワールスヘテロ構造における非磁性金属への磁性の誘起を実現した例は初であり、スピントロニクスへの応用展開が期待される。②ファンデルワールス超薄膜として作製可能な3R-TaSe2は超伝導体であるが、3R-TaSe2では面直方向と面内方向の両方の反転対称性の破れが共存しており、ラシュバ-イジング複合型超伝導体と言えるものが発現している。昨年時点で、3R-TaSe2のマイクロデバイスを作製しそこでラシュバ型・イジング型をそれぞれに対応する非相反伝導現象が観測されていた。今年度のアップデートとしてマイクロデバイスの作製プロセスを改善し、プロセス前後でほぼ変わらない良質な超伝導物性を得ることに成功したとともに、巨大な非相反伝導現象・ゼロ磁場ダイオード効果といった顕著な振る舞いを観測することに成功した。