東大、無機ナノチューブがトランジスタに動作し超伝導が発現することを発見

発表日:2017年2月16日

単一超伝導ナノチューブトランジスタの実現

―省エネルギーナノエレクトロニクスの新展開へ期待―

1.発表者:

秦 峰（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 博士課程1年）

石 武（研究当時:東京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター博士研究員/現:Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory (U.S.A.) 博士研究員）

井手上 敏也（東京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター 助教）

吉田 将郎（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 博士課程 3年）

A. Zak（Faculty of Sciences, Holon Institute of Technology (Israel), Senior lecturer）

R. Tenne（Department of Materials and Interfaces, Weizmann Institute of Science(Israel), Professor）

喜々津 智郁（理化学研究所 創発物性科学研究センター 物質評価支援ユニット テクニカルスタッフ）

井ノ上 大嗣（理化学研究所 創発物性科学研究センター 物質評価支援ユニット 技師）

橋爪 大輔（理化学研究所 創発物性科学研究センター 物質評価支援ユニット ユニットリーダー）

岩佐 義宏（東京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター・物理工学専攻 教授/理化学研究所 創発物性科学研究センター 創発デバイス研究チーム チームリーダー）

2.発表のポイント:

◆無機ナノチューブ（注1）の一種である二硫化タングステンナノチューブがトランジスタに動作し、超伝導が発現することを発見。

◆単一ナノチューブにおける超伝導として世界で初めての報告であり、特徴的な形状を反映した新規超伝導特性を観測。

◆本研究成果が、省エネルギーナノエレクトロニクスの新しい可能性を開拓。

3.発表概要:

東京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター・物理工学専攻の岩佐義宏 教授（理化学研究所 創発物性科学研究センター 創発デバイス研究チーム チームリーダー兼任）、同研究科附属量子相エレクトロニクス研究センターの井手上敏也 助教、同研究科物理工学専攻の秦峰 大学院生らの研究グループは、イスラエルにあるHolon Institute of Technology の A. Zak上級講師、同国のワイツマン科学研究所（Weizmann Institute of Science）のR. Tenne教授、理化学研究所物質評価支援ユニットの橋爪大輔ユニットリーダーらの研究グループらと共同で、無機ナノチューブの一種である二流化タングステン（WS2）ナノチューブに対して電解質ゲート（注2）を用いたキャリア数制御を行うことにより、WS2ナノチューブの電気伝導性を制御できること、電子を多量にドープした領域で超伝導が発現することを発見した。この結果は単一ナノチューブにおける超伝導の初めての報告であり、さらに超伝導特性を詳細に測定することにより、螺旋状の巻き方の自由度（注3）を持つ円筒構造という特徴的な形状に由来する新規超伝導輸送特性の観測にも成功した。本研究成果は、対称性が破れた低次元電子系における新奇超伝導という新たな学術分野を切り開く礎となるだけでなく、省エネルギーナノエレクトロニクスに新たな指針を与えることが期待される。

本研究成果は、英国科学雑誌『Nature Communications』（平成29年2月16日）に掲載される。

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リリース詳細

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0436741_01.pdf