超伝導ダイオード効果の機構解明と不揮発性超伝導ダイオード素子の創出

阐明超导二极管效应的机理并创建非易失性超导二极管元件

• 批准号: 21K18145
• 负责人: 小野 輝男
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18145/
• 关键词: 超伝導

本研究の目的は、研究代表者らが見出した「超伝導ダイオード効果（Nature 584, 373 (2020)）」の機構を解明し、不揮発性超伝導ダイオード素子を創出することである。研究代表者らは、超伝導臨界電流に対するダイオード効果を見出したが、研究代表者らの想定する超伝導ダイオード効果のシナリオが正しければ、超伝導が破壊される臨界磁場の大きさも電流方向に依存する超伝導臨界磁場の非相反効果が存在するはずである。前年度はこの超伝導臨界磁場の非相反効果を実証し論文報告をおこなった（Appl. Phys. Express 14, 073003）。さらに、この研究の中で超伝導臨界電流の非相反性が外部磁場の大きさに対して振動するという現象を実験的に見出し、論文報告した（Appl. Phys. Express 15 113001 (2022)）。研究代表者らの見出した超伝導ダイオード効果は、時間反転対称性を破るための外部磁場を必要とするが、超伝導人工格子に磁性体を導入し、磁性体の磁化によって時間反転対称性を破ることで、無磁場下での超伝導ダイオード効果を実現することに成功した。これにより、無磁場下で超伝導ダイオード効果を利用できるばかりでなく、磁性体の磁化の向きによる超伝導ダイオードの極性制御が可能となった。また、磁性体の磁化の向きによる超伝導ダイオードの極性制御が可能ということは、磁性体の磁化を利用した不揮発メモリ機能を超伝導ダイオードに付加できることを意味する。これらの結果を論文発表した（Nat. Nanotechnol.17, 823 (2022)）。

The purpose of this study is to clarify the mechanism of the discovery of non-volatile superconductors (Nature 584, 373 (2020)). The research representative found that the critical magnetic field of the superconducting current depends on the direction of the current, and the critical magnetic field of the superconducting current depends on the direction of the current. A paper on the non-reciprocal effect of the superconducting critical magnetic field was presented in the previous year (Appl. Phys. Express 14, 073003). In this paper, the non-relativity of the critical current of the superconducting current in the research and the phenomenon of vibration in the external magnetic field are presented (Appl. Phys. Express 15 113001 (2022)). The research representative found that the superconductivity of magnetic materials was improved by introducing magnetic materials into the artificial lattice of superconductivity, by magnetization of magnetic materials, by time symmetry, by external magnetic field, and by successfully realizing superconductivity without magnetic field. In the absence of a magnetic field, the polarity of the magnetic body can be controlled by the magnetic field. The magnetization direction of the magnetic body is different from the polarity control of the magnetic body. The magnetization direction of the magnetic body is different from the polarity control of the magnetic body. The results are presented in Nat. Nanotechnol.17, 823 (2022).

项目成果

Superconducting diode effect in Rashba superlattice

Rashba 超晶格中的超导二极管效应

• 发表时间: 2023
• 作者: Harunori Shiratani;Kosuke Takiguchi;Le Duc Anh;and Masaaki Tanaka;Ryo Kitaura;木村勇気;Teruo Ono
• 通讯作者: Teruo Ono

超伝導/強磁性多層膜における超伝導ダイオード効果

超导/铁磁多层薄膜中的超导二极管效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 成田 秀樹;石塚 淳;河原崎 諒;菅 大介;塩田 陽一;森山 貴広;島川 祐一;A. V. Ognev;A. S. Samardak;柳瀨 陽一;小野 輝男
• 通讯作者: 小野 輝男

Observation of nonreciprocal superconducting critical field

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac03c0
• 发表时间: 2021-07-01
• 期刊: APPLIED PHYSICS EXPRESS
• 影响因子: 2.3
• 作者: Miyasaka, Yuta;Kawarazaki, Ryo;Ono, Teruo
• 通讯作者: Ono, Teruo

Magnetic-field-induced polarity oscillation of superconducting diode effect

磁场引起的超导二极管极性振荡效应

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac99b9
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Kawarazaki Ryo;Narita Hideki;Miyasaka Yuta;Ikeda Yuhei;Hisatomi Ryusuke;Daido Akito;Shiota Yoichi;Moriyama Takahiro;Yanase Youichi;Ognev Alexey V.;Samardak Alexander S.;Ono Teruo
• 通讯作者: Ono Teruo

Field-free superconducting diode effect in noncentrosymmetric superconductor/ferromagnet multilayers

• DOI: 10.1038/s41565-022-01159-4
• 发表时间: 2022-06-30
• 期刊: NATURE NANOTECHNOLOGY
• 影响因子: 38.3
• 作者: Narita, Hideki;Ishizuka, Jun;Ono, Teruo
• 通讯作者: Ono, Teruo