ナノ厚の非磁性体が超伝導を抑制する現象を発見 -磁石を用いない次世代超伝導デバイスの基盤技術として期待-

2026-07-10 東北大学

東北大学の研究グループは、重い電子系金属であると超伝導体である一酸化ランタン(LaO)の人工積層薄膜を世界で初めて作製し、非磁性体であるCeOが隣接するLaOの超伝導を完全に抑制する現象を発見した。従来、超伝導の制御には強磁性体の磁場を利用する方法が一般的であったが、本研究では数ナノメートル厚のCeOを積層するだけで、磁石を用いずに超伝導が消失する「対破壊近接効果」が生じることを実証した。これはCeOが持つ重い電子系特有の電子状態と超伝導電子対との相互作用によるものと考えられ、漏れ磁場を伴わずに超伝導を制御できる新たな原理を示している。本成果は、超伝導量子ビットや超伝導スピントロニクス、高集積量子デバイスなど、磁場の影響を極力避けたい次世代デバイスの設計に重要な知見を提供するものであり、超伝導と重い電子系物質の新しい物性理解にも貢献すると期待される。

ナノ厚の非磁性体が超伝導を抑制する現象を発見 -磁石を用いない次世代超伝導デバイスの基盤技術として期待-
図1. パルスレーザー堆積法の概略図。

<関連情報>

非強磁性重フェルミオン/超伝導体二層構造における超伝導の完全抑制:岩塩型CeO/LaO Fully Suppressed Superconductivity in Nonferromagnetic Heavy Fermion/Superconductor Bilayers: Rocksalt-Type CeO/LaO

Mikito Sekine,Masamichi Negishi,Satoshi Sasaki,Hidetatsu Yoshimura,Noriaki Kimura,and Tomoteru Fukumura
ACS Nano  Published July 9, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acsnano.6c00792

Abstract

Superconductor/ferromagnet heterostructures have been investigated extensively because of their capability to break superconducting electron pairs. In this study, we report on heterostructures of a superconductor and heavy-fermion system as an alternative platform for a strong pair-breaking proximity effect. We fabricated rocksalt-type CeO/LaO heteroepitaxial bilayers, where LaO is a superconductor and CeO is a nonferromagnetic heavy-fermion system. While LaO(9.5–21 nm) thin films showed superconductivity below 4.4–5.2 K, the CeO(4.8–5.8 nm)/LaO(9.2–17 nm) bilayers showed no trace of superconductivity down to 0.025 K. This result demonstrates a strong pair-breaking effect at the superconductor/heavy-fermion system heteroepitaxial interface. This effect would provide a useful platform for superconducting micro and nano devices.

0403電子応用
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました