物性実験I

低温物質科学

教員

准教授/野島 勉
助教/中村 慎太郎

研究について

本グループでは、低温において顕著にその特性が現れる超伝導体や強い相関を持った電子系における電子物性の研究を行っています。これらの物質が低温で示す物理現象を解明するだけではなく、通常では存在し得ないような試料や電子状態を作り出すとともに制御しながら新しい物理現象を見出すことを最終的な目標としています。この目標を達成するため、薄膜、多層膜、単結晶およびそれらをデバイス化した試料を用い、低温(数10mK - 300K)・磁場中(0 – 14T) での輸送特性や熱力学特性を調べています。
最近では、電場誘起超伝導、薄膜超伝導、磁場中新奇超伝導をキーワードとした研究を主に進めています。

電気二重層トランジスタ(EDLT) 構造の概念図。

EDLT 構造を用いたYBa2Cu3Oy 薄膜の超伝導状態から絶縁体状態への連続制御。

約300 mKまでの精密直流磁化の測定が可能な研究室自作の3He冷凍機付き磁化測定システム。

· 進行中の研究テーマ

(1) 電界を用いた超伝導制御と新超伝導探索
電気二重層トランジスタ構造により発生させた超強電界を用いて、超伝導体薄膜や絶縁体結晶表面に、通常の方法では実現できない数の伝導キャリアを誘起し、そこで創生される新超伝導物性を研究しています。特に、電場に起因した空間反転対称性の破れが生み出す新しい超伝導機構や磁場中超伝導現象、強電場により実現可能な高温超伝導体のキャリアの電子・ホール両極性ドープに関わる物理現象に注目しています。

(2) 高温超伝導体の特異な磁場中特性
銅酸化物、二ホウ化マグネシウム、鉄砒素系化合物といった高温超伝導体では、大きな熱ゆらぎ効果やマルチバンド(複数の超伝導ギャップ)の効果により、従来型の超伝導体には顕著にされなかった渦糸状態(磁場中超伝導状態)が観測されます。磁気トルクや磁化、磁気抵抗という測定手段で、その特性解明を行っています。

(3) 希土類化合物の極低温物性
(Ce,La)B6 等の多重極子相互作用と近藤効果の共存に起因する新しい磁気相および絶対 0度付近での量子状態の研究を、極低温下での磁化、電気伝導、超音波の測定により行っています。

· 役に立つ実験装置開発
極低温下で物性測定を可能にする実験装置の開発も行っています。装置開発の経験は実験技術の取得や向上だけでなく、物理現象を広く理解する上でも大いに役立ちます。

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