ナノスケール材料：ファンデルワールスヘテロ構造におけるトポロジカル超伝導

トポロジカル絶縁体、超伝導体、量子スピン液体などのエキゾチック状態は、単一材料では生成が困難か不可能なことが多い。例えば、トポロジカル量子計算の重要な要素になると示唆されているトポロジカル超伝導が、天然由来の材料に存在するかどうかはよく分かっていない。この問題は、ヘテロ構造の構成材料の組み合わせを意図的に選択して、異なる構成要素間の相互作用によって目的の物理的特性を出現させることで回避できる。今回我々は、この設計手法を用いて二次元（2D）強磁性体と超伝導体を組み合わせたファンデルワールスヘテロ構造を作製し、この系において2Dトポロジカル超伝導を観測したことを報告する。我々はまず、分子線エピタキシー法を用い、二セレン化ニオブ超伝導体の上に三臭化クロム強磁性体の2Dアイランドを成長させた。次に、低温で走査型トンネル顕微鏡と走査型トンネル分光法を用いて、一次元マヨラナエッジモードの特徴を明らかにした。こうして作製された2Dファンデルワールスヘテロ構造によって、トポロジカル超伝導を用いるデバイス構造に容易に集積できる、高品質の調整可能な系が得られた。こうした層状ヘテロ構造は、さまざまな外部刺激によって容易に操作できるため、電気的、機械的、化学的、光学的な手段を通して2Dトポロジカル超伝導を外部制御できるようになる可能性がある。

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