Unconventional nature of superconducting NbSe2 atomic layers

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本年度は、回転対称性の低下した超伝導状態の発現が報告されている遷移金属カルコゲナイド超伝導体NbSe2に対し、走査トンネル顕微鏡（STM）測定を用いた準粒子干渉効果（QPI）測定から超伝導状態を直接的に調べる研究を行った。具体的には、（1） STMに適したレベルの清浄で平坦なNbSe2超薄膜の作製、（2）単層NbSe2薄膜上でのQPIを行った。（1）では、申請時から発展し、シリコンカーバイト基板上のエピタキシャルグラフェン膜上に広く平滑なNbSe2単層薄膜の作製に成功した。NbSe2単層薄膜成長時の条件だけでなく、エピタキシャルグラフェン膜の成長条件がドメイン壁や格子欠陥の少ない高品質なNbSe2単層薄膜に重要であるという知見を得た。（2）では、NbSe2超薄膜のSTM測定を行い、実際に単層NbSe2で知られている電荷密度波秩序、明瞭なコヒーレンスピークを持った超伝導ギャップの測定に成功した。さらにQPI測定から、NbSe2の結晶軸方向と異なる方向を向いたシグナルが超伝導状態のフェルミエネルギー極近傍でのみ発達することが明らかになった。詳細な構造の分析から、興味深いことに実際の試料では基板のグラフェン膜とNbSe2単層膜の結晶軸が自然にひねり角をもって積層し、さらに超伝導の電子状態にそのひねり積層の効果が現れていることが明らかになった。この結果は、先行研究で報告された回転対称性の低下とは異なる種類の回転対称性の低下した超伝導状態であり、下地であるエピタキシャルグラフェン膜とNbSe2がつくるモアレ周期を反映したポテンシャルの空間変調がNbSe2の超伝導状態に影響を与えている可能性がある。