物質・材料研究機構、原子層超伝導体に形成されるジョセフソン接合を発見

インターネットコム / 2014年12月22日 12時30分

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物質・材料研究機構、原子層超伝導体に形成されるジョセフソン接合を発見

物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点のグループと、東京大学物性研究所の研究チームは、シリコン表面上に形成した原子レベルの厚さの超伝導体において、原子1個分の高さの段差(原子ステップ)が超伝導電流の流れを制御するジョセフソン接合として働くことを発見した。

今回、同研究チームは、走査トンネル顕微鏡を用いた実験と微視的な理論計算によって、原子層超伝導体の原子ステップに超伝導量子渦の一種であるジョセフソン量子渦という特殊な超伝導状態が発生することを発見した。これにより、原子ステップがジョセフソン接合として働くことを明らかにした。原子層超伝導体を用いると、従来の超伝導素子では個々に作製していたジョセフソン接合を、自己組織化的に速く大量に作製できるようになるという。

今後、この成果を利用して、原子レベルの厚さしかないジョセフソン素子を創製し、超伝導デバイスへの応用を目指す。

最近発見されたシリコン表面上の原子層超伝導体は、究極の微小サイズである原子スケール厚さの超伝導ナノデバイスを実現する可能性を秘めているが、デバイス作製のためには、超伝導演算素子において不可欠な要素であるジョセフソン接合を作製する必要があり、その方法は未解決のままだった。

この研究成果は、米国物理学会「Physical Review Letters誌」に Editors' Suggestion (注目論文)として近日中に掲載される予定。

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