金属中の電子：量子力学的に振舞う

課題演習　B3　「固体電子の量子現象」 担当：松田祐司　教授、芝内孝禎　准教授、　笠原成　助教固体電子物性研究室（松田研）http://kotai2.scphys.kyoto-u.ac.jp/ 金属中の電子：量子力学的に振舞う最も基本的な例：トンネル効果超伝導体のジョセフソン効果を観測して固体電子の量子現象を学ぶ課題演習　B3　「固体電子の量子現象」

トンネル効果とは 電子の「壁打ち」「電子は自分が持っているエネルギー以上の壁を通り抜けられる（トンネルできる）」 • トンネル効果が現れる物理現象　 • 原子核のα崩壊 • エサキダイオード（トンネルダイオード） • 走査トンネル顕微鏡(STM) • 超伝導体のジョセフソン効果 • など課題演習　B3　「固体電子の量子現象」

ジョセフソン効果 二つの超伝導体をつなげる “マクロな波動関数”を“弱く”つなげると、、超伝導電子対 (Cooper pair)がトンネルし、超伝導電流が流れる当時大学院生だったジョセフソンにより予言 1973年　ノーベル賞課題演習　B3　「固体電子の量子現象」

ジョセフソン効果 行ったり来たり振動する！一定電圧をかけると、、周波数がe/ħだけで決まるから電圧標準として採用されている超伝導体、超流動ヘリウムで実際に観測された超伝導体中の電子がマクロな一つの波動関数で書けることの証明電流電圧特性シャピロステップ課題演習　B3　「固体電子の量子現象」

ジョセフソン効果の観測 錫玉を使ったジョセフソン素子 Sn: Tc = 3.7 K 錫玉を用いたJosephson Junction の実験実際のセットアップの写真自分たちで量子効果を体験する課題演習　B3　「固体電子の量子現象」

課題演習　B3　「固体電子の量子現象」の進め方課題演習　B3　「固体電子の量子現象」の進め方 • ゼミ • 固体電子、超伝導に関する量子現象についてレビュー（輪講形式） • 金属中の電子とそこでのトンネル現象についての理解 • “弱く”結合した二つの超伝導体が示すジョセフソン効果の理解 • 実験 • ジョセフソン素子の作製！　 • ジョセフソン接合の電流ー電圧特性とシャピロステップの観測 • 　低温電子物性に関する基礎的な実験技術の習得 • 　量子力学についての理解を深める • レポート提出問い合わせ：　芝内孝禎（5-238号室　内線3785）　　　　　　　　　笠原成（5-239号室　内線3777）固体電子物性研究室　http://kotai2.scphys.kyoto-u.ac.jp/ 課題演習　B3　「固体電子の量子現象」

　フォトリソを使ったNb-Al2O3-Nbトンネル接合素子の作製　フォトリソを使ったNb-Al2O3-Nbトンネル接合素子の作製超伝導ギャップの直接観測低温センター　寺嶋研究室のクリーンルームを用いた微細加工技術の習得なかなか良い接合を作るのは難しい

金属中 の電子 ： 量子 力学的 に振舞う