【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】16K13683 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超伝導 / 超薄膜 / 走査トンネル顕微鏡 / 表面・界面物性 / 物性実験

【研究成果の概要】

本研究では空間分解可能な電気伝導測定を用いて、表面・極薄超伝導体の高い臨界電流の起源を解明することを最終目的とした。そのために、まず高品質の単一ユニットセル(1UC)超伝導FeSe超薄膜を作製する条件を探索した。そして基板を520℃で加熱しFeとSeを共蒸着することで、ドメインの大きい1UCFeSe薄膜を作製できることを走査トンネル顕微鏡(STM)観察により明らかにした。一方、5Kでの走査トンネル分光(STS)測定では、超伝導特性が局所的に異なっていた。今後走査トンネルポテンショメトリ(STP)測定でこのような超伝導特性の局所的な違いが高い臨界電流にどのように影響しているかを明らかにする。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】15K13360 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ビスマス / 超薄膜 / 走査トンネル顕微鏡 / 角度分解光電子分光

【研究成果の概要】

Si(111)√3x√3-B基板表面にBi原子を室温蒸着することにより、表面にBi(110)超薄膜島が形成される。これらのBi(110)島は、Si(111)√3x√3-B基板格子に整合する形で６つの特徴的な方向に成長する。ただしこれらの島がA7構造あるいはBP構造のいずれの結晶構造を持つかは、表面のBi原子配列の走査トンネル顕微鏡観察からは決定できない。このためこれらの島の電子状態の、走査トンネル分光、および角度分解光電子分光による計測を行った。実験の結果、得られたBi(110)島はBP構造を持つ可能性が高いことが明らかになった。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】物性Ⅰ

【研究領域課題番号】15H05453 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超伝導 / 走査トンネル顕微鏡 / ラシュバ効果 / 物性実験 / 表面・界面 / 表面・界面物性 / 超薄膜

【研究成果の概要】

本研究ではSrTiO3(001)基板(STO)の表面超構造と、その上に成長させた単一ユニットセルFeSeの超伝導特性の関係を走査トンネル顕微鏡/分光測定を用いて調べた。反射高速電子回折観察を行いながらSTO基板の加熱温度を変化させることで、STOの表面超構造を2×1と√2×√2に作り分けることに成功した。さらにこの表面超構造が、上に成長させたFeSeを介して観察できることがわかり、超伝導ギャップの大きさが超構造に依存している( 2×1 上では10-15 meVで、√2×√2では15-17.5 meV)ことを世界で初めて観測した。この起源はSTO基板の終端面に関連していると思われる。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円)

【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】26246022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酸化物表面 / 界面 / 走査プローブ顕微鏡 / 走査トンネル顕微鏡 / ペロブスカイト / 二次元電子状態 / 超伝導 / 金属酸化物 / 表面 / 酸化物エレクトロニクス / 薄膜 / 酸化物薄膜 / 表面科学 / 表面・界面物性 / 強相関エレクトロニクス / 強相関電子系 / 超薄膜 / 電気伝導 / 二次元電子 / 酸化物 / 表面・界面

【研究成果の概要】

遷移金属酸化物は、通常の半導体には見られない多彩な機能を示すことから、次世代エレクトロニクス材料として活発な研究が展開されている。近年、酸化物作製技術が急速に発展したことにより、原子レベルで急峻な界面を有する薄膜やヘテロ構造の作製が可能になり、新しい物性・機能が見出されている。このような酸化物薄膜やヘテロ構造が示す機能の探求・解明のためには、酸化物薄膜について、電子状態評価を原子レベル空間分解能で行うことが重要である。
そこで、我々は独自の走査トンネル顕微鏡-成膜装置複合システムを構築し、遷移金属酸化物薄膜表面・界面の原子構造と電子状態に関する研究を進めた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】36,530千円 (直接経費: 28,100千円、間接経費: 8,430千円)

【研究分野】応用物性・結晶工学

【研究領域課題番号】23686002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

セラミックス / 酸化物 / 透明導電膜 / 走査トンネル顕微鏡 / エピタキシャル薄膜 / 超伝導 / 超薄膜 / 走査プローブ顕微鏡 / 太陽電池 / 環境材料 / 物性実験

【研究成果の概要】

d電子系透明導電体・材料設計指針の再構築
透明導電膜のメカニズムを原子スケールで理解するための土台作りと、新規透明導電体の探索を行った。前者に関しては、走査型トンネル顕微鏡を用いてSrTiO_3基板、および、酸化物薄膜の電子状態の評価を行った。そして、後者に関しては、我々が見いだしたLiTi2O4透明超伝導体について、そのメカニズムの検討を行った。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】25,350千円 (直接経費: 19,500千円、間接経費: 5,850千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】19340096 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超伝導 / 量子渦糸 / 走査トンネル顕微鏡 / 渦糸クリープ / 超伝導量子渦糸 / 超薄膜 / 低温物性 / 渦糸ガラス / 渦糸物質 / 走査プローブ顕微鏡 / 超精密測定

【研究成果の概要】

極低温(0.16K)・高磁場(15T)ではたらく走査トンネル顕微鏡を開発、これを用いて、磁場4Tまで、温度0.4K、4.2Kにおいて第2種超伝導体YNi2B2Cの超伝導渦糸の磁場勾配を駆動力とする渦糸集団運動を可視化し、動画を作ることに成功した。渦糸格子の刃状転位が、渦糸束の大きさを決め、渦糸集団運動に重要な働きをしていることを、走査トンネル顕微鏡による実空間・実時間測定により初めて明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)