原子レベルで制御したイリジウム酸化物における新奇超伝導相の創出

本年度は(1)トリコロール近藤超格子によるエキゾチック超伝導相の創出(2)カイラル超伝導体のエッジ電流の検出に向けたMicro-SQUIDの作製(3)酸化物分子線エピタキシー装置の立ち上げの3点に関する研究を行った。各々の研究実績の詳細について説明する。(1)d波超伝導体CeCoIn5(n = 5, 7層)と非磁性金属化合物YbCoIn5(3層)、及びYbRhIn5(3層)の3物質を交互積層させたトリコロール近藤超格子を分子線エピタキシー装置により作製し、グローバルな空間反転対称性の破れと超伝導の関連性について評価を行った。その結果、上部臨界磁場の温度依存性と角度依存性からCeCoIn5のパウリ対破壊効果が強く抑制されていることを明らかにした。更にHc2に変曲点が存在することを確認し、ヘリカルもしくはストライプ超伝導などのエキゾチック超伝導相が実現している可能性を示した。(2)カイラル超伝導体におけるカイラルエッジ電流を検出するために、Nb薄膜を用いてMicro-SQUIDの作製を行い、その素子の動作確認を行った。その結果、IV測定によりSIS接合に由来したJosephson電流の観測に成功し、更にMicro-SQUIDのリンク幅を変化させることでJosephson電流の臨界電流値が制御可能であることも明らかにした。今後は磁場中におけるMicro-SQUIDの動作性能を向上させ、URu2Si2の低温化における磁化測定を行うことを計画している。(3)酸化物の薄膜や人工超格子の作製に必要な酸化物分子線エピタキシー装置の立ち上げ及びルテニウム酸化物Sr2RuO4薄膜の作製を試みた。その結果、蒸着中に周期的なRHEED振動を確認し、薄膜X線構造解析からc軸方向への高い配向性を有することを明らかにし、Sr2RuO4のエピタキシャル薄膜の成膜に成功した。

本年度は(1)トリコロール近藤超格子によるエキゾチック超伝導相の創出(2)カイラル超伝導体のエッジ電流の検出に向けたMicro-SQUIDの作製(3)酸化物分子線エピタキシー装置の立ち上げの3点に関する研究を行った。各々の研究実績の詳細について説明する。(1)d波超伝導体CeCoIn5(n = 5, 7層)と非磁性金属化合物YbCoIn5(3層)、及びYbRhIn5(3層)の3物質を交互積層させたトリコロール近藤超格子を分子線エピタキシー装置により作製し、グローバルな空間反転対称性の破れと超伝導の関連性について評価を行った。その結果、上部臨界磁場の温度依存性と角度依存性からCeCoIn5のパウリ対破壊効果が強く抑制されていることを明らかにした。更にHc2に変曲点が存在することを確認し、ヘリカルもしくはストライプ超伝導などのエキゾチック超伝導相が実現している可能性を示した。(2)カイラル超伝導体におけるカイラルエッジ電流を検出するために、Nb薄膜を用いてMicro-SQUIDの作製を行い、その素子の動作確認を行った。その結果、IV測定によりSIS接合に由来したJosephson電流の観測に成功し、更にMicro-SQUIDのリンク幅を変化させることでJosephson電流の臨界電流値が制御可能であることも明らかにした。今後は磁場中におけるMicro-SQUIDの動作性能を向上させ、URu2Si2の低温化における磁化測定を行うことを計画している。(3)酸化物の薄膜や人工超格子の作製に必要な酸化物分子線エピタキシー装置の立ち上げ及びルテニウム酸化物Sr2RuO4薄膜の作製を試みた。その結果、蒸着中に周期的なRHEED振動を確認し、薄膜X線構造解析からc軸方向への高い配向性を有することを明らかにし、Sr2RuO4のエピタキシャル薄膜の成膜に成功した。