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超伝導 / 薄膜 / ルテニウム酸化物 / 超伝導体

本研究では、ルチル型酸化物RuO2のエピタキシャル薄膜において発見された歪み誘起超伝導の研究を深め、巨大エピタキシャル歪みが誘起する電子格子状態の変化の解明と新奇超伝導の学理の構築を目指している。本年度は、成膜条件を細かく調節することで、歪み量及び超伝導転移温度が成膜ごとに大きくばらつく原因を解決し、巨大エピタキシャル歪みの制御手法を確立することに成功した。具体的には、オゾンの実効的な供給量及び基板表面の状態に強く依存して歪み量が変化することを明らかにした。これにより、同じ基板方位（TiO2(110)面）及び膜厚（約30nm）で超伝導を示すRuO2薄膜と超伝導を示さないRuO2薄膜を作りわけられるようになり、X線吸収分光や共鳴非弾性X線散乱によって電子格子状態の変化を比較することが可能になった。

ルテニウム酸化物 / 薄膜 / 超伝導体 / 超伝導材料

本研究では、エピタキシー技術によるルテニウム酸化物超伝導体の実現と薄膜・接合を利用した超伝導状態の解明を目的とした。転移温度が1.2Kを超えるSr2RuO4超伝導薄膜の作製に成功し、上部臨界磁場を精密に測定することで、二次元状態においてとりうる超伝導対称性を議論した。また、Sr2RuO4同士のジョセフソン接合作製に成功し、ジョセフソン臨界電流の磁場依存性が時間反転対称性を保った振動パターンとなることを明らかにした。さらに、分子線エピタキシー成長によって高品質なRuO2単結晶薄膜を様々な基板上に作製し、基板からのエピタキシャル歪みを制御することで、Tc = 1.7 Kの超伝導の発現に成功した。

本成果は、転移温度が低く不純物や組成に非常に敏感な酸化物超伝導体の研究において、酸化物分子線エピタキシー技術を用いた新規超伝導体の開拓と、エピタキシャル薄膜やジョセフソン接合を利用した超伝導状態の解明が極めて有効であることを示しており、今後様々な酸化物への応用展開が期待される。