トポロジカル量子演算に向けた強磁性半導体/超伝導体からなるジョセフソン接合の研究

主に超伝導体/強磁性半導体ヘテロ接合に関する研究に加えて、新しく超伝導体/トポロジカルディラック半金属ヘテロ接合に関する研究にも取り組んだ。上記２テーマは異なる材料系を用いてトポロジカル超伝導状態のプラットフォームの開拓を目指したものである。超伝導体/強磁性半導体ヘテロ接合のテーマにおいてはGaAs基板上におけるAl/InFeAs構造の界面の最適化と新しくInP基板を用いて水分に強く微細加工に適したAl/InFeAs構造の成長を行った。GaAs基板上においては、AlとInFeAsの反応を抑えるためにInGaAs挿入層を導入し、透過電子顕微鏡像を用いて界面の品質を評価することで理想的な条件が分かりつつある。InP基板上においてはInAlAsバッファのInとAlの組成比を変化させることで、InFeAs層のキュリー温度及びＡｌ層の結晶性が変化することが分かった。新しく取り組んだ超伝導体/トポロジカルディラック半金属ヘテロ接合については集束イオンビーム装置を用いることでトポロジカルディラック半金属であるα-Snと超伝導体を組み合わせることで、超伝導体/トポロジカル材料構造の作製を試みている。今後、α-Snの膜厚を変えることで通常の絶縁体、トポロジカル絶縁体、トポロジカルディラック半金属と変化させ、デバイスの特性にどのような影響が出るか調べていく予定である。またデバイスの結晶方位依存性などより詳細な特性の評価も行っていく。

主に超伝導体/強磁性半導体ヘテロ接合に関する研究に加えて、新しく超伝導体/トポロジカルディラック半金属ヘテロ接合に関する研究にも取り組んだ。上記２テーマは異なる材料系を用いてトポロジカル超伝導状態のプラットフォームの開拓を目指したものである。超伝導体/強磁性半導体ヘテロ接合のテーマにおいてはGaAs基板上におけるAl/InFeAs構造の界面の最適化と新しくInP基板を用いて水分に強く微細加工に適したAl/InFeAs構造の成長を行った。GaAs基板上においては、AlとInFeAsの反応を抑えるためにInGaAs挿入層を導入し、透過電子顕微鏡像を用いて界面の品質を評価することで理想的な条件が分かりつつある。InP基板上においてはInAlAsバッファのInとAlの組成比を変化させることで、InFeAs層のキュリー温度及びＡｌ層の結晶性が変化することが分かった。新しく取り組んだ超伝導体/トポロジカルディラック半金属ヘテロ接合については集束イオンビーム装置を用いることでトポロジカルディラック半金属であるα-Snと超伝導体を組み合わせることで、超伝導体/トポロジカル材料構造の作製を試みている。今後、α-Snの膜厚を変えることで通常の絶縁体、トポロジカル絶縁体、トポロジカルディラック半金属と変化させ、デバイスの特性にどのような影響が出るか調べていく予定である。またデバイスの結晶方位依存性などより詳細な特性の評価も行っていく。