人工的な素励起生成による原子層薄膜の量子多体制御の研究

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表面弾性波とは、固体表面を歪みの波が伝わる現象であり、圧電基板上に作製したくし形電極にMHz ~ GHz帯域の交流電場を印加することで励起できます。これによりナノスケールのデバイスにおいて、フォノンやマグノンを人工的に生成することができます。本研究では、フォノンやマグノンが関与する代表的な相転移現象である、超伝導・電荷密度波・磁性の3つの相転移現象を示すそれぞれの原子層薄膜に対し、表面弾性波によって人工的に生成された素励起を用いて、これらの多体効果を制御することを目指します。電荷密度波(charge density wave: CDW)は電子密度が周期的に濃淡を持った状態で、電子格子相互作用が強い低次元導体において現れます。CDW状態の電子は結晶中の不純物などによってピン止めされて電気伝導に寄与しませんが、しきい値以上の電場を印加するとピン止めが外れてCDWの並進運動（スライディング）が起こり、電気抵抗の急激な減少が観測されます。本年度は、代表的なCDW物質であるNbSe3において、CDWのダイナミクスを表面弾性波によって変調することを目指しました。GHz帯域の表面弾性波をNbSe3薄膜に照射し、NbSe3薄膜の微分抵抗を測定すると、スライディングが起こっている領域にピークが現れました。この現象はシャピロステップと呼ばれ、CDWに交流電場を加えたときに観測されることが知られています。本研究では表面弾性波の照射によってシャピロステップが観測されたものと考えられます。