トポロジカル表面状態における超伝導状態および渦糸芯電子状態の解明

拓扑表面态中超导态和涡核电子态的阐明

• 批准号: 16K05465
• 负责人: 岩谷 克也
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-01 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16K05465/
• 关键词: トポロジカル超伝導; 走査型トンネル顕微鏡; 走査プローブ顕微鏡; 表面・界面物性

本研究では、様々なトポロジカル超伝導候補物質のトポロジカル表面状態およびその超伝導状態を走査型トンネル顕微鏡(STM)により観察し、トポロジカル超伝導特有の性質を実験的に明らかにすることを目指した。最終年度では、トポロジカル超伝導候補物質のひとつであるPbTaSe2の渦糸芯における電子状態の解明を目指した。その結果、単結晶試料を劈開することによって、局所的には原子レベルで平坦な表面が得られるものの、渦糸芯観察に必要な広い範囲では表面の凹凸が大きくかつ表面構造が不均一なことがわかり、物質本来の性質を調べることが困難であることがわかった。また、高温超伝導体と強いスピン軌道相互作用をもつ金属から構成されるヘテロ構造は、トポロジカル超伝導発現が理論的に予想されている系である。本研究では、高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8の上にBi薄膜を成長させ、その表面構造、電子状態をSTM観察した。その結果、原子レベルで平坦なBi薄膜の作製に成功し、膜厚に依存して電子状態が変化することを明らかにした。理論的に予想されている磁場中ステップエッジにおけるマヨラナ状態の存在は、現時点では確認されていない。今後さらに高分解能測定を行う必要がある。さらに、渦糸芯でのマヨラナ束縛状態検出に有効なスピン偏極STMに用いる磁性探針の作製を行った。W探針にFe薄膜を蒸着し、探針先端のスピンの向きを確認するための標準試料として反強磁性FeTe単結晶表面を用いた。FeTe表面に存在する過剰Feを探針で拾うことにより、探針形状を調整し、0.7nm程度の空間分解能をもつ磁性探針を比較的容易に作製できるようになった。以上まとめると、マヨラナ状態の直接観察には至らなかったものの、研究全体を通して薄膜作製技術、磁性探針技術などを新たに習得し、今後のトポロジカル超伝導研究へ向けた土台を築くことができた。

In this study, we investigated the surface state and the state of superconductivity of candidate materials for superconductivity by using STM to investigate the characteristics of superconductivity. The electronic state of the vortex core of PbTaSe2 is indicated in the final year. The results show that the crystal structure of the sample is not uniform, and it is difficult to adjust the original properties of the substance. High Temperature Superconductor and Strong Orbital Interaction Metal Structure Superconductor Theory In this study, a Bi thin film was grown on the high-temperature superconducting conductor Bi2Sr2CaCu2O8, and its surface structure and electronic state were observed by STM. As a result, the atomic layer of Bi thin films was successfully fabricated, and the film thickness was dependent on the electronic state. The theory of the existence of the magnetic field, the present point is confirmed In the future, it is necessary to measure high decomposition energy. The magnetic probe is used in the detection of the binding state. W probe Fe thin film evaporation, probe tip orientation confirmation, standard sample and antiferromagnetic FeTe crystal surface FeTe surface exists, Fe probe can be detected, probe shape can be adjusted, spatial resolution energy of 0.7 nm can be adjusted, and magnetic probe can be easily controlled. The above mentioned direct observation of the state of the film, magnetic probe technology, new learning, future research on the film, the construction of the platform

项目成果

スピンが偏った超伝導状態の検証に成功

成功验证偏自旋超导态

Superconducting states in the topological surface states of beta-PdBi2

beta-PdBi2 拓扑表面态的超导态

• 发表时间: 2017
• 作者: 梅田政樹;加藤勝;玉井孝幸;Katsuya Iwaya
• 通讯作者: Katsuya Iwaya

Superconducting states in the topological surface state of β-PdBi2 studied by STM

STM研究β-PdBi2拓扑表面态的超导态

• 发表时间: 2016
• 作者: Shogo Mizutaka;Kousuke Yakubo;岩谷克也
• 通讯作者: 岩谷克也

Superconducting states of topological surface states in β-PdBi2 investigated by STM/STS

用 STM/STS 研究 β-PdBi2 拓扑表面态的超导态

• 发表时间: 2016
• 作者: H. Shishido;H. Yamaguchi;Y. Miki;S. Miyajima;K. Oikawa;M. Harada;M. Hidaka;T;Oku;M. Arai;A;Fujimaki;T. Ishida;岩谷克也
• 通讯作者: 岩谷克也