総合化学5社。　https://neovisionconsulting.blogspot.com/2024/11/5-20241111.html: ゼロ磁場下で超伝導ダイオード効果を磁化制御極性構造を有する超格子を利用

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京都大学らによる研究グループは、薄膜積層方向に極性構造を有する超格子において、ゼロ磁場下で超伝導ダイオード効果を磁化制御することに成功した。今回の成果は、超低消費電力の不揮発性メモリや論理回路の実現に貢献するとみられる。

2023年08月07日 13時30分公開

[馬本隆綱，EE Times Japan]

不揮発性メモリや論理回路へ応用、超低消費電力を実現へ

　京都大学らによる研究グループは2023年8月、薄膜積層方向に極性構造を有する超格子において、ゼロ磁場下で超伝導ダイオード効果を磁化制御することに成功したと発表した。今回の成果は、超低消費電力の不揮発性メモリや論理回路の実現に貢献するとみられる。

　消費電力が極めて低い電子回路の実現に向けて、超伝導ダイオードの研究が進んでいる。ところが、これを動作させるためには外部磁場や複雑な磁気状態の制御が必要で、ダイオード効果の効率も低く、これまでは実用レベルに達していなかったという。そこで、超伝導ダイオード効果が発現する微視的なメカニズムを調査することにした。

　研究グループは今回、空間反転対称性の破れた超伝導体としてニオブ（Nb）、バナジウム（V）、タンタル（Ta）、プラチナ（Pt）および、鉄（Fe）からなる超格子をスパッタリング法で作製した。そして、薄膜積層方向に極性構造を有する超格子試料を細線形状に加工。その上で、電流源と電圧計を用い4端子電気抵抗測定を行った。

　実験では、超格子面内で電流と直交する方向に外部磁場を印加し、Feに由来する磁化の方向を変化させながら、電気抵抗の直流電流依存性を調べた。この結果、超格子は超伝導と強磁性が共存するだけでなく、超格子の臨界電流密度は磁化と印加電流の方向によって異なり、クーパー対に作用する交換相互作用とスピン軌道相互作用を顕在化させることが分かった。これによって、磁化の角度に依存する巨大な非相反の臨界電流密度（非相反臨界電流密度）を観測できたという。