主な研究テーマ

高温超伝導体及び新奇な超伝導体におけるのトンネル接合の研究

　液体窒素温度(77K)以下の低温で超伝導結晶を割ることにより (低温裂開法)、先のような超伝導−絶縁体(壁)−超伝導のトンネル接合を形成することができます。この方法では、多結晶体、単結晶、薄膜などあらゆる形態の固体物質に適用することができるので、新しく合成された多結晶体などの性質も知ることができます。下の図はトンネルスペクトルの概念図です。横軸がエネルギーレベル、縦軸が電子密度に相当します。多数のカーブは、様々な温度でのスペクトルを表しており、上にいくほど温度が高い状態のものです。超伝導を示すこぶ状のピークである“超伝導ギャップ”が温度が上昇するにつれ消失していく様子がよくわかります。

トンネルスペクトルの概念図

　走査トンネル顕微鏡(Scanning Tunneling Microscopy, STM)は、金属の探針と観測試料をナノメートルスケールで走査(なぞる)ことにより、原子ひとつひとつの直上でトンネル電流を検知することができ、超伝導体などの単結晶の原子配列や、トンネル分光スペクトルを捉えることができます。


ＳＴＭのしくみ

下の図は、それぞれBi系高温超伝導体と、高配向性グラファイト(HOPG)のSTM画像です。超伝導体の原子配列や、グラファイトのハニカムネットワークがみてとれます。


Bi系超伝導体のＳＴＭ像


グラファイトのＳＴＭ像

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