InAs表面反転層における超伝導

InAs表面反型层的超导性

基本信息

批准号：
14654059
负责人：
岡本徹
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14654059/
关键词：
2次元電子系表面反転層超伝導電子相関

项目摘要

プラズモン機構による超伝導は高密度ほど起こりやすいと考えられるため、酸化シリコンをスパッタリングによりInAs表面に堆積させて、そのときの衝撃により表面近傍にキャリアを誘起させた。このキャリアによって面抵抗が自然反転層だけがあったときよりも著しく減少がすることがわかったが、このキャリアの分布を調べるために極低温下での磁気抵抗測定を行った。2次元面に対して平行に印加した磁場に対して明瞭なシュブニコフ・ドハース振動が観測された。電子系が2次元的であれば(界面量子化されていれば)、面内磁場に対する振動は現れないはずであるので、誘起された電子系は3次元的である。また、垂直磁場下でのホール抵抗の測定から得られる面密度とあわせて解析することによって、この3次元電子の表面からの広がりが1μm程度であることが明らかになった。表面に加えられた衝撃により誘起された3次元電子は、熱処理をするとその分布を広げるとともに徐々に消滅する。消滅後は、反転層の2次元電子だけが残るが、衝撃を加える前よりは、若干、2次元キャリア密度が増加する傾向があることがわかった。今後、衝撃と熱処理の条件を変えることによって、2次元電子密度を著しく増加させることができるかもしれない。極低温・超高真空中での劈開表面に金属を蒸着することによりInAs表面キャリアを誘起する実験も行った。今回、容易に試料や蒸着金属を変えて短時間で劈開、蒸着、測定のサイクルを行えるシステムを開発した。予備実験において、1原子層程度の銀を蒸着すると劈開直後に100kΩ程度あった面抵抗が1kΩ程度まで減少することがわかった。

由于认为由于等离子机制引起的超导性更可能在较高的密度下发生，因此氧化硅通过溅射沉积在INAS表面上，并且当时的撞击在表面附近诱导了载体。发现与仅存在自然反转层相比，该载体的表面电阻显着降低，但是在极高的低温温度下进行了磁倍率测量以研究该载体的分布。对于平行于二维平面施加的磁场，观察到清晰的Schubnikov-DHAAS振动。如果电子系统为2D（如果是界面量化的），则不应出现相对于平面磁场的振动，因此诱导的电子系统为3D。此外，通过分析从垂直磁场下孔电阻的测量获得的面积密度，可以发现三维电子从表面的扩散约为1μm。当加热以扩大其分布时，施加到表面的冲击引起的诱导的三维电子逐渐消失。消失后，仅倒层中的二维电子仍保留，但是发现二维载体密度往往比应用撞击之前略有增加。将来，改变影响和热处理条件可能会显着增加二维电子密度。还进行了一个实验，将金属沉积在极低的温度和超高真空以诱导INAS表面载体的裂解表面上。这次，我们开发了一个系统，该系统可以通过在短时间内更换样品和沉积金属来轻松切割，沉积和测量周期。在初步实验中，发现当银沉积在一个原子层时，裂解后立即将表面电阻（约100kΩ）降至约1kΩ。