Exploring Majorana quasi-particles in monolayer heavy-fermion superconductors

探索单层重费米子超导体中的马约拉纳准粒子

• 批准号: 22K14004
• 负责人: 浅場 智也
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14004/
• 关键词: 超伝導; 重い電子; 薄膜; STM

トポロジカル超伝導体において創発されるマヨラナ準粒子は、その非可換エニオンという新奇の統計性を示す粒子の元となる粒子として基礎物理学の立場から興味が持たれているだけでなく、トポロジカル量子計算という誤り耐性の高い量子計算を可能にする粒子として、近年世界中で注目され活発に研究されている。本研究では極低温走査型トンネル顕微鏡によりCeCoIn5原子層膜に対しその場観察を行い、純粋な２次元のCeCoIn5でも重い電子の形成が起こり、超伝導に転移するかを検証し、さらに異方的超伝導体を用いた世界初のマヨラナ準粒子創発の決定的証拠を得ることを目指す。初年度はCeCoIn5原子層膜の作製およびSTMによるスペクトル観察に注力した。MgF2を基板に用い、その上に20nm程度のYbCoIn5をバッファー層として成長させ、その上に薄膜CeCoIn5をエピタキシャル成長させた。作製された試料の表面ををSTM装置で観測した。試料を3He温度まで冷却し、単原子層CeCoIn5のトンネル伝導度を測定した結果、単層膜でも混成ギャップが生じることがわかった。さらに、極低温ではゼロバイアスにもギャップが生じることがわかった。このギャップは高温や高磁場では抑制されることから、超伝導ギャップであることがわかった。これらの結果から、f原子重い電子系単層膜は純粋な２次元系でも混成し、かつ超伝導を示すことがわかった。このような純２次元系での重い電子系超伝導の実現は世界で初めてのことである。

ト ポ ロ ジ カ ル super conductor 伝 に お い て gen 発 さ れ る マ ヨ ラ ナ quasiparticle は, そ の non replaceable エ ニ オ ン と い う novel の statistical を の す particles in yuan と な る particle と し て fundamental physics の position か ら tumblers が hold た れ て い る だ け で な く, ト ポ ロ ジ カ ル quantum computing と い う mistakenly り patience の high い quantum computing を may に す る particle と し Youdaoplaceholder0, in recent years, で in the world has paid attention to され, and に research has been conducted on されて and る. This study で は extremely low temperature type walkthrough ト ン ネ ル 顕 micromirror に よ り CeCoIn5 atomic layer membrane に し seaborne そ の field line 観 examine を い, pure 粋 な 2 dimensional の CeCoIn5 で も い electronics の formation が こ り, super 伝 に planning move す る か を 検 し, さ ら に super 伝 conductors of different parties を with い た initial の world マ ヨ ラ ナ quasiparticle gen 発 の decision evidence 拠 を Get る る とを to す. In the first year, <s:1> CeCoIn5 atomic layer film production およびSTMによるスペ ト ト 観 観 pay attention to に た. MgF2 を substrate に い, そ の に on 20 nm level の YbCoIn5 を バ ッ フ ァ ー layer と し て growth さ せ, そ の CeCoIn5 に film を エ ピ タ キ シ ャ ル growth さ せ た. Prepare the された test sample sample surface ををSTM device で観 to measure <s:1> た. Sample 3 he temperature を ま で cooling し, 単 atomic layer CeCoIn5 の ト ン ネ ル 伝 conductance を determination し た results, 単 membrane で も composite ギ ャ ッ プ が raw じ る こ と が わ か っ た. Youdaoplaceholder0, extremely low temperature で ゼロバ ゼロバ アスに ギャップが ギャップが ギャップが life じる とがわ とがわ った った った. こ の ギ ャ ッ プ は high temperature や high magnetic field で は inhibit さ れ る こ と か ら, super 伝 ギ ャ ッ プ で あ る こ と が わ か っ た. こ れ ら の results か ら, f atoms い an electronics 単 membrane は pure 粋 な two component system で も hybrid し, か つ super 伝 guide を shown す こ と が わ か っ た. <s:1> ような ような pure two-dimensional system で <e:1> heavy <s:1> electron system super伝 conductor current ような world で initial めて <s:1> とである とである とである.

项目成果

Superconductivity and formation of heavy-quasiparticles in atomically thin CeCoIn5 films

原子级 CeCoIn5 薄膜中的超导性和重准粒子的形成

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomo Asaba L. Peng;M. Naritsuka*;S. Akutagawa; M. Haze**;Y. Kasahara;S. Suetsugu; T. Terashima;R. Peters;Y. Matsuda
• 通讯作者: Y. Matsuda

Exotic heavy-fermion superconductivity in atomically thin CeCoIn5 films

• DOI: 10.1103/physrevb.107.l041101
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: L. Peng;M. Naritsuka;S. Akutagawa;S. Suetsugu;M. Haze;Y. Kasahara;T. Terashima;R. Peters;Y. Matsuda;T. Asaba