強磁性薄膜の交換相互作用に対する電界効果

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昨年度に磁性の電界効果を利用した磁区のパターニングの結果を論文投稿すると同時に、空間反転対称性の破れた超伝導人工格子[Nb/V/Ta]を作製したという成果もJournal of the Magnetics Society of Japan誌にて発表した。本年度は、その[Nb/V/Ta]人工格子における臨界磁場と臨界電流の調査を行った。特に臨界電流については、印加電流の符号によって臨界電流が異なるという新奇な非相反現象を観測したため、以下に詳細を述べる。物質中に空間反転対称性の破れが存在するとき、非相反的な電荷輸送現象が生じることが知られている。近年、対称性の低い層状物質において、非相反性の起源となる非線形抵抗が超伝導の揺らぎ領域で常伝導状態に比べて桁外れに増大することが明らかとなり、大きな注目を集めている。そこで、申請者は昨年度作製した空間反転対称性の破れたNb/V/Ta超伝導人工格子において、その超伝導－常伝導転移付近における非相反性を調べるために輸送測定を行った。DCスパッタ法によって[Nb/V/Ta]人工格子の試料を成膜した。得られた薄膜を細線上に加工して4端子測定を行った結果、薄膜面内方向に磁場を印加することにより、Nb/V/Ta人工格子が電流方向に応じて非相反的なR-I曲線を示すことが明らかとなった。これは、超伝導体における臨界電流の非相反性を観測した初めての例である。この現象を利用することによって超伝導ダイオード効果を実証した。