抖阴旅行射

【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　准教授　野岛勉

【発表のポイント】

• 超伝导状态を比较的维持しやすい鉄系超伝导体であるセレン化?テルル化鉄を用いることで、强い磁场の中において、超伝导ダイオード効果（超伝导状态と常伝导状态が电流の向きで切り替わる现象）の観测に成功
• これにより、ダイオード特性の磁场?温度依存性を広い范囲で调べることが可能となり、本物质における超伝导ダイオード効果の物理的起源を解明
• 超伝导体の基础物性の理解につながるだけでなく、磁场や温度揺らぎに强い超伝导素子开発への展开に期待

【概要】

大阪大学大学院理学研究科の小林友祐さん（当时博士前期课程2年）、塩贝纯一准教授、松野丈夫教授、东北大学金属材料研究所の野岛勉准教授らの共同研究グループは、鉄系超伝导体のひとつであるセレン化?テルル化鉄Fe(Se,Te)を用いることで、数～十数テスラの强磁场において、超伝导ダイオード効果^※１を示す超伝导素子を実现しました。

贵别(厂别,罢别)は、母物质であるFeSeと比较して高い超伝导临界パラメータ^※２と强いスピン轨道相互作用^※3を示すことが知られていますが、これまで本物质のこれらの特徴を活かした超伝导ダイオード効果の报告例はありませんでした。本素子の実现によって、ダイオード特性の広范囲な磁场?温度依存性を明らかにするとともに、この超伝导ダイオード効果の起源が、スピン轨道相互作用によって非対称化されたボルテックス（超伝导量子化涡）のピン止め効果^※４によることを突き止めました。

これらの研究成果によって、これまで様々な超伝导物质で报告されている超伝导ダイオード効果についての理解が进むだけでなく、磁场や温度揺らぎに强い超伝导素子の开発への展开が期待されます。

本研究成果は、英国科学誌「Communications Physics」に、5月12日（月）（日本时间）に公开されました。

図１：スピン轨道相互作用とボルテックスの结合による整流効果の概念図

【用语解説】

※１　超伝导ダイオード効果
超伝导状态から常伝导状态に変化する临界电流が、电流方向に依存する効果。これまで、空间反転対称性が破れた超伝导物质や薄膜素子で観测されています。抵抗が电流方向に依存する半导体のダイオード効果とのアナロジーから、超伝导ダイオード効果と呼ばれています。交流の电力を直流に変换する整流素子への応用が期待されています。

※2　超伝导临界パラメータ
超伝导体（抵抗がゼロになる物质）では、超伝导転移温度以下で十分に大きな磁场や电流を印加すると、常伝导状态（有限の抵抗を示す状态）になります。このような常伝导へ転移するのに必要な临界磁场や临界电流密度の総称を超伝导临界パラメータと呼びます。

※3　スピン轨道相互作用
相対论的な効果によって、电子が运动方向に依存した有効磁场を感じる効果。

※４　ボルテックスのピン止め効果
第二种超伝导体と呼ばれる超伝导体では、ある一定以上の磁场を印加すると、超伝导体内部に涡电流を伴う量子化された磁束が侵入します。これをボルテックス（超伝导量子化涡）と呼びます。通常、超伝导体に电流を流すと、ボルテックスが电流から力を受け（ローレンツ力）、运动を始めます。この运动に伴って、电流方向に电圧が生じ、超伝导状态が破壊されます。一方、试料内部に欠陥がある场合、ピン止め効果（欠陥位置に止まろうとする性质）によって、ボルテックスの运动が止められ、超伝导状态が维持されます。このピン止め効果が空间的に非対称な场合は、电流方向（つまりボルテックスの运动方向）に依存した电圧が生じることになり、これが超伝导ダイオード効果として観测されます。

【论文情报】

タイトル："A scaling relation of vortex-induced rectification effects in a superconducting thin-film heterostructure"
著者名：Yusuke Kobayashi, Junichi Shiogai, Tsutomu Nojima, and Jobu Matsuno
ＤＯＩ：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学金属材料研究所
准教授　野島 勉
TEL: 022-215-2167
E-mail: tsutomu.nojima.c4*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学金属材料研究所
情报企画室広报班
TEL: 022-215-2144
E-mail: press.imr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）