Theory of inter-orbital topological superconductivity in multi-orbital system with inversion symmetry breaking
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19J11865
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
深谷 優梨 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 超伝導理論 / トポロジカル超伝導 / 超伝導接合 / スピン軌道相互作用 / 空間反転対称性の破れ / 軌道の自由度 / ジョセフソン接合 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、酸化物界面系と呼ばれる二つの異なる酸化物の接合界面に注目する。この系は接合による空間反転対称性の破れと酸化物由来の強いスピン軌道相互作用と軌道の自由度を持つため、複雑な超伝導状態を引き起こしうる。本研究では、この系で非自明な超伝導である多軌道由来のトポロジカル超伝導となった場合に持つ現象を理論的に調べる。そのために、1)このトポロジカル超伝導状態によって非自明なスピン/軌道構造が引き起こされるか、2)超伝導体同士の接合であるジョセフソン接合におけるジョセフソン電流、3)非自明なスピン/軌道構造と磁場応答の関係、4)多軌道トポロジカル超伝導の不純物に対する安定性と温度依存性を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
当年度に行った研究は、空間反転対称性の破れた3軌道模型/スピン1重項・s波超伝導体接合におけるJosephson電流を理論的に計算したことである。3軌道模型において、スピン軌道相互作用及び空間反転対称性の破れによって異軌道間で電子対を形成することが可能であり、そのペアがスピン3重項状態のトポロジカル超伝導状態となる「異軌道間トポロジカル超伝導」を考える。Josephson電流は、一般にフーリエ級数展開で記述される。今回の研究では、超伝導ペアが時間反転対称性を破っていないため、Josephson電流はsin項のみで記述される。また、超伝導ペアのスピン状態が同じであればsinの第1次の項が有限となるが、異なるとsinの第1次項はゼロとなる。本研究では、スピン軌道相互作用によって3軌道模型においてスピン1重項状態であるペア振幅が誘起されるため、(100)接合におけるJosephson電流はsinの第1次項から記述される。この(100)方向のJosephson電流は、多軌道の効果によって、3軌道模型側の化学ポテンシャルが増大するとsinの第1次の項の符号が変化することが明らかになった。その一方で、(110)方向のJosephson電流はスピン1重項のペア振幅の異方性によって、sinの第1次項がゼロとなることを明らかにした。
本研究の最後に、最大Jospehosn電流の温度依存性を計算した。3軌道模型において、ゼロエネルギー表面状態があれば、最大Josephson電流は低温で増大する。
本研究はPhysical Review Bに出版済みである。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
