【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23BA0004
利用課題名 / Title
原子層超伝導体の伝導特性
利用した実施機関 / Support Institute
筑波大学 / Tsukuba Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
原子層物質
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
神田 晶申
所属名 / Affiliation
筑波大学数理物質科学研究群
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
梁昊昀
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
BA-005：電子線描画装置
BA-009：パターン投影リソグラフィシステム
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
層状の超伝導物質を劈開して得られる原子層超伝導体は、表面が原子オーダーでフラットであるため、超伝導磁束量子（渦糸）のピン止めが極めて弱く、従来の超伝導体とは異なる特性の発現が期待される。本研究は、メゾスコピックサイズの原子層超伝導体における渦糸状態を外部パラメータによって制御することで新規超伝導量子デバイスを実現することを最終目標としている。よく用いられている原子層超伝導体NbSe2は超伝導コヒーレンス長が極めて短い(10 nm程度)ために、メゾスコピック渦糸状態の実現とその検出が困難であることが、昨年度までの実験と今年度の数値計算で明らかになっている。そこで今年度は、メゾスコピック超伝導状態が観測されているアルミニウム蒸着膜に匹敵する長い超伝導コヒーレンス長を持つとの報告があるPdTe2を用いて実験を行った。
実験 / Experimental
購入品のPdTe2を機械的剥離法によって薄膜化し、電極を接続して極低温で電気伝導を測定した。電極形成には、ARIMの電子線描画装置とパターン投影リソグラフィー装置を用いた。
結果と考察 / Results and Discussion
グラフェンなどの原子層物質の形成で通常用いられている機械的剥離法を使ってSi基板上にPdTe2薄膜を形成しようとしたところ、グラフェンのようには劈開できないことが分かった。これは、PdTe2の層間結合が強いためであると考えらえる。そこで、Si基板上にAuを微量蒸着し、その上にスコッチテープを用いて劈開（剥離）したところ、数10 nm程度の厚さの膜を形成することができた。
この膜に対して、電子線リソグラフィーを用いて電極を形成し、PdTe2の低温電気伝導測定（4端子測定）を行った。室温と低温との抵抗比（RRR）は3程度であった。また、3.5
Kで超伝導転移が見られた。この超伝導転移温度は先行研究の値1.6 Kよりも大きい。
また、同一基板上のPdTe2にMoS2の4層膜をトンネルバリアとする微小トンネル接合を取り付け、超伝導ギャップの測定を行おうとしたが、トンネル抵抗が高く、測定には至らなかった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件