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。

The creation and development of Malantra quasiparticles in the field of porojelic superconducting conductors has become an interesting topic from the standpoint of basic physics. Particles and quasiparticles that make porojelic quantum computing possible and highly error-tolerant quantum computing have attracted attention in the world in recent years. In this study, we investigated the field observation of CeCoIn5 atomic layer films by ultra-low temperature micromirrors, and demonstrated the formation of electrons in pure CeCoIn5 atomic layer films at 2D. In the early years, CeCoIn5 atomic layer film fabrication and STM were investigated. YbCoIn5 on MgF2 substrate at about 20nm and CeCoIn5 on MgF2 substrate at about 20 nm The surface of the prepared sample can be observed by an STM device. The sample was cooled to 3He and the conductivity of CeCoIn5 was measured. The results showed that the single-layer film was mixed with CeCoIn5. The temperature is very low. High temperature, high magnetic field, high temperature, high temperature, high temperature The result is that the single-layer film of the electron system with atomic weight is pure and the two-dimensional system is mixed and superconductive. This is a pure two-dimensional system. It's a heavy electron system. It's a super-conductor. It's a world.

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