東大と理研、空間反転対称性の破れに基づく超伝導ダイオードを実現

発表日:2017年4月22日

空間反転対称性の破れに基づく超伝導ダイオードを実現

―超伝導ナノエレクトロニクスの新機能開拓―

1.発表者:

若月 良平（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）

斎藤 優（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）

星野晋太郎（理化学研究所 創発物性科学研究センター 強相関理論研究グループ 特別研究員）

板橋 勇輝（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 修士課程1年）

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）

江澤 雅彦（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 講師）

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）

永長 直人（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 教授/理化学研究所 創発物性科学研究センター 副センター長）

2.発表のポイント:

◆空間反転対称性の破れた2次元超伝導体で初めて整流特性（ダイオード特性）を発見。

◆空間反転対称性の破れた超伝導体特有の整流特性の微視的機構を実験的・理論的に解明。

◆本研究成果が、超伝導ナノエレクトロニクスの新機能開拓の礎になることに期待。

3.発表概要:

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（注1）である二硫化モリブデン（MoS2）の電気二重層トランジスタ（EDLT）構造（注2）を用いて空間反転対称性の破れた2次元超伝導体では、特定の方向に磁場を加えた状況で整流特性（ダイオード特性、注3）を示すことを世界で初めて発見しました。また、超伝導揺らぎ電流（注4）の理論計算によって、常伝導相と比べて整流特性が飛躍的に大きくなることを説明し、さらに、一般に空間反転対称性（注5）の破れた超伝導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。こうした結果は、整流特性がエキゾチックな結晶構造が示す機能性の探索を推進させるだけでなく空間反転対称性の破れた結晶における非線形電気伝導研究という新たな学術分野を切り開き、次世代の超伝導ナノエレクトロニクス材料の機能開拓をしていく上で重要な知見を与えるものと期待されます。

本研究成果は、米国のオンライン科学雑誌『Science Advances』（平成29年4月21日版）に掲載されます。

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発表内容などリリース詳細

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0443242_01.pdf