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複合系におけるトポロジカル超伝導体とマヨラナ粒子の理論的研究

Research Project

Project/Area Number 15J09045
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

若月 良平  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords非相反電流 / 超伝導 / 空間反転対称性 / 超伝導揺らぎ / 超伝導揺らぎ電流 / 整流特性 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / トポロジカル絶縁体 / スキルミオン / ワイル超伝導
Outline of Annual Research Achievements

空間反転対称性のない結晶中に磁場を加えると、電流の大きさが順方向と逆方向では異なるという、非相反電流が生じ得る。前年度は、MoS2に代表される二次元遷移金属ダイカルコゲナイドが超伝導体化した際の、平均場転移温度直上の超伝導揺らぎ領域における非相反電流を考察していた。超伝導揺らぎ領域では、超伝導オーダーパラメーターの熱揺らぎによって電流が生じ、それは時間依存ギンツブルグ・ランダウ理論を用いることで計算可能である。遷移金属ダイカルコゲナイドにおいて、超伝導揺らぎ領域における非相反性は常伝導状態と比べ、フェルミエネルギーと超伝導ギャップの比の3乗程度増大することを示していた。
今年度は、反転中心のない超伝導体の代表例である、二次元ラシュバ超伝導体の非相反電流を考察した。反転中心のない超伝導体の特徴の一つである、超伝導オーダーパラメーターのパリティ混合の影響を正しく取り込むために、二バンドに対応した二成分のギンツブルグ・ランダウ理論を用い、超伝導揺らぎ領域における非相反電流を計算した。その結果、遷移金属ダイカルコゲナイドの場合と同様に、常伝導領域に比べて非相反性が飛躍的に増大することがわかった。ここでの非相反性はパリティ混合の大きさとともに大きくなり、遷移金属ダイカルコゲナイドの場合は三回対称性由来のバンドの三角歪みに起因していたので、それらの非相反電流の起源は異なっている。
また、トポロジカル絶縁体の表面状態が超伝導体化した際の非相反電流と、ラシュバ超伝導体においてパリティ混合に由来しない非相反電流の計算も行った。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results)

  • [Journal Article] Nonreciprocal charge transport in noncentrosymmetric superconductors2017

    • Author(s)
      Wakatsuki Ryohei、Saito Yu、Hoshino Shintaro、Itahashi Yuki M.、Ideue Toshiya、Ezawa Motohiko、Iwasa Yoshihiro、Nagaosa Naoto
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 3 Issue: 4

    • DOI

      10.1126/sciadv.1602390

    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Geometric Hall effects in topological insulator heterostructures2016

    • Author(s)
      K. Yasuda, R. Wakatsuki, T. Morimoto, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, M. Ezawa, M. Kawasaki, N. Nagaosa, and Y. Tokura
    • Journal Title

      Nature Physics

      Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1038/nphys3671

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Domain wall of a ferromagnet on a three-dimensional topological insulator2015

    • Author(s)
      Ryohei Wakatsuki, Motohiko Ezawa and Naoto Nagaosa
    • Journal Title

      Scientifc Reports

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 13638-13638

    • DOI

      10.1038/srep13638

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Nonreciprocal charge transport in noncentrosymmetric superconductors2017

    • Author(s)
      Ryohei Wakatsuki, Yu Saito, Shintaro Hoshino, Toshiya Ideue, Motohiko Ezawa, Yoshihiro Iwasa, Naoto Nagaosa
    • Organizer
      APS March Meeting 2017
    • Place of Presentation
      Ernest Morial Convention Center New Orleans, LA, USA
    • Year and Date
      2017-03-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nonreciprocal fluctuation current in noncentrosymmetric superconductors2017

    • Author(s)
      Ryohei Wakatsuki, Yu Saito, Shintaro Hoshino, Toshiya Ideue, Motohiko Ezawa, Yoshihiro Iwasa, Naoto Nagaosa
    • Organizer
      平成28年度「ナノスピン変換科学」年次報告会
    • Place of Presentation
      東京工業大学、東京都大田区
    • Year and Date
      2017-03-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nonreciprocal fluctuation current in noncentrosymmetric superconductors2017

    • Author(s)
      R. Wakatsuki, Y. Saito, S. Hoshino, T. Ideue, M. Ezawa, Y. Iwasa, and N. Nagaosa
    • Organizer
      LT28
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nonreciprocal Transport in Noncentrosymmetric Superconductors2016

    • Author(s)
      Ryohei Wakatsuki, Yu Saito, Shintaro Hoshino, Toshiya Ideue, Motohiko Ezawa, Yoshihiro Iwasa, Naoto Nagaosa
    • Organizer
      International workshop on nano-spin conversion science & quantum spin dynamics
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都文京区
    • Year and Date
      2016-10-12
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 空間反転対称性のない超伝導体における巨大非相反抵抗2016

    • Author(s)
      若月良平、斎藤優、星野晋太郎、井手上敏也、江澤雅彦、岩佐義宏、永長直人
    • Organizer
      京都大学基礎物理学研究所研究会「超伝導研究の最先端:多自由度、非平衡、電子相関、トポロジー」
    • Place of Presentation
      京都大学、京都府京都市
    • Year and Date
      2016-10-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 超伝導体/遷移金属ダイカルコゲナイド二層構造における近接効果2016

    • Author(s)
      若月良平、Kam Tuen Law
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学、石川県金沢市
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] WS2カイラルナノチューブにおける非相反Little-Parks振動2016

    • Author(s)
      若月良平、秦峰、井手上敏也、江澤雅彦、岩佐義宏、永長直人
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学、石川県金沢市
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 超伝導MoS2における巨大な非相反電流2016

    • Author(s)
      若月良平、星野晋太郎、江澤雅彦、永長直人
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学、石川県金沢市
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Domain wall of a ferromagnet on a three-dimensional topological insulator2016

    • Author(s)
      R. Wakatsuki, M. Ezawa, and N. Nagaosa
    • Organizer
      APS March Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Baltimore Convention Center, Baltimore, MD, USA
    • Year and Date
      2016-03-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Domain wall of a ferromagnet on a three-dimensional topological insulator2015

    • Author(s)
      R. Wakatsuki, M. Ezawa, and N. Nagaosa
    • Organizer
      New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics
    • Place of Presentation
      物性研究所・柏の葉カンファレンスセンター、千葉、柏市
    • Year and Date
      2015-06-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gate Dependent Domain Wall on a Three-dimensional Topological Insulator2015

    • Author(s)
      R. Wakatsuki, M. Ezawa, and N. Nagaosa
    • Organizer
      Workshop on "Topological Magnets"
    • Place of Presentation
      理化学研究所、埼玉、和光市
    • Year and Date
      2015-05-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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