黑料吃瓜网

超伝导状态での整流特性
空间反転対称性が破れた系で特定の方向に磁场をかけると一般に整流特性が生じるが、超伝导状态では常伝导状态と比べて大きな整流特性が観测される。
© 2017 若月良平、斎藤優

東京大学大学院工学系研究科の若月良平 大学院生、斎藤優大学院生、同研究科の岩佐義宏教授（理化学研究所創発物性科学研究センターチームリーダー兼任）、永長直人教授（理化学研究所創発物性科学研究センター副センター長兼任）らの研究グループは、原子膜材料である二硫化モリブデン（MoS₂）の电気二重层トランジスタ构造を用いて空间反転対称性の破れた2次元超伝导体では、特定の方向に磁场を印加した状况で整流特性（ダイオード特性）を示すことを世界で初めて発见しました。この结果は、次世代の超伝导ナノエレクトロニクス材料の机能开拓をしていく上で重要な知见を与えるものと期待されます。

超伝导は电気抵抗がゼロになる现象で省エネルギーにつながる次世代の技术として期待され、基础及び応用的な面から世界中で研究されています。特に超伝导体の集积化は、超伝导量子ビットなど次世代のコンピューティングシステムで非常に重要な役割を担うと予测され、こうした超伝导体の集积化において超伝导ナノエレクトロニクスの新机能の开拓が広く求められています。特に整流性を持つ超伝导体、すなわち超伝导ダイオードを実现することは超伝导ナノエレクトロニクスの発展の上で极めて重要になっています。こうした中、空间反転対称性が破れた常伝导体结晶では、整流性を持つことが最近の研究で明らかにある一方、空间反転対称性の破れた超伝导体の整流性の研究は今まで行われていませんでした。

今回研究グループは、原子膜材料の一种である层状物质、二硫化モリブデン(惭辞厂₂)の高品质な単结晶を用いて、电界効果トランジスタの一种である电気二重层トランジスタ（贰顿尝罢）构造を製作しました。この构造では、超强电界によって诱起された电子の集団が惭辞厂₂の単结晶表面に蓄积できるため、原子层1层分の厚さの、极めて薄い、究极の2次元超伝导を人工的に実现することが可能です。本研究では、作製した惭辞厂₂-贰顿尝罢デバイスの面直方向に磁场をかけた状态での电気伝导特性を测定しました。电気抵抗の倍周波成分を测定することで整流特性を调べた结果、超伝导状态で极めて大きい整流特性が観测されました。

また、超伝导揺らぎ电流の理论计算によって、常伝导相と比べて整流特性が飞跃的に大きくなることを説明し、さらに、一般に空间反転対称性の破れた超伝导体においてそのような整流特性の増大が起き得ることを示しました。

「今回の研究成果で発见した、整流特性や电流の非线形応答は、空间反転対称性が破れた超伝导体に普遍的な现象であると考えられます。」と永长教授は话します。「空间反転対称性が破れた2次元超伝导という新たな学术分野を切り开く础となるだけでなく、超伝导ナノエレクトロニクスの机能开拓へ向けた一歩となることが期待されます」と続けます。

论文情报

Ryohei Wakatsuki, Yu Saito, Shintaro Hoshino, Yuki M. Itahashi, Toshiya Ideue, Motohiko Ezawa, Yoshihiro Iwasa, and Naoto Nagaosa, "Nonreciprocal charge transport in noncentrosymmetric superconductors", Science Advances Online Edition: 2017/04/21 (Japan time), doi:10.1126/sciadv.1602390.
论文へのリンク（）

関连リンク