スピン偏極準粒子の緩和機構解明と超伝導スピン流生成手法の開発

本研究では、微細加工技術により作成した常伝導体/超伝導体/強磁性体 複合素子を用いて、現状未解明である超伝導体におけるスピン偏極準粒子の緩和機構を実験的に明らかにすることを目的とする。具体的には、超伝導状態において長いスピン拡散長を持つAlに着目し、スピン偏極準粒子の緩和機構をスピン拡散長の観点から考察する。更に、最終目標として、得られた超伝導準粒子の緩和機構に関する知見を活かして、超伝導体への純スピン注入によるトリプレットクーパー対生成技術の創出を目指す。本技術が確立されれば、当該分野におけるこれまでの研究で用いられてきた、UPt3やSr2RuO4のようなトリプレット超伝導体や、超伝導体/強磁性体界面における特殊な磁性層を用いることなく、従来の横型スピンバルブを応用した単純な構造のみでトリプレットクーパー対の生成を可能となる。準粒子の伝導現象を実験的に調べるために、検出端子として複数の常伝導体細線を超伝導体へ接続する必要があるが、このとき超伝導体から常伝導体に向かって準粒子の流れ込みが発生する。本年度では、この流れ込みの程度が異なる２種類のサンプルを用意し比較を行うことで、吸収効果の各種（電流、磁場、温度）依存性に関する実験を行い、常伝導体/超伝導体の界面における抵抗値と、準粒子の吸収量の関係を明らかにした。この結果を用いることで、実験において避けられない準粒子の常伝導体への流れ込みによる寄与を補正し、より高い精度で準粒子の緩和機構を評価できる。

本研究では、微細加工技術により作成した常伝導体/超伝導体/強磁性体 複合素子を用いて、現状未解明である超伝導体におけるスピン偏極準粒子の緩和機構を実験的に明らかにすることを目的とする。具体的には、超伝導状態において長いスピン拡散長を持つAlに着目し、スピン偏極準粒子の緩和機構をスピン拡散長の観点から考察する。更に、最終目標として、得られた超伝導準粒子の緩和機構に関する知見を活かして、超伝導体への純スピン注入によるトリプレットクーパー対生成技術の創出を目指す。本技術が確立されれば、当該分野におけるこれまでの研究で用いられてきた、UPt3やSr2RuO4のようなトリプレット超伝導体や、超伝導体/強磁性体界面における特殊な磁性層を用いることなく、従来の横型スピンバルブを応用した単純な構造のみでトリプレットクーパー対の生成を可能となる。準粒子の伝導現象を実験的に調べるために、検出端子として複数の常伝導体細線を超伝導体へ接続する必要があるが、このとき超伝導体から常伝導体に向かって準粒子の流れ込みが発生する。本年度では、この流れ込みの程度が異なる２種類のサンプルを用意し比較を行うことで、吸収効果の各種（電流、磁場、温度）依存性に関する実験を行い、常伝導体/超伝導体の界面における抵抗値と、準粒子の吸収量の関係を明らかにした。この結果を用いることで、実験において避けられない準粒子の常伝導体への流れ込みによる寄与を補正し、より高い精度で準粒子の緩和機構を評価できる。