Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
鉄系超伝導体FeSeにおいて時間反転対称性が破れた特異な超伝導状態が実現している可能性が議論されている。時間反転対称性の破れた超伝導はカイラル超伝導とも呼ばれており、特徴的な性質として外部磁場が存在しない環境下でも自発的な磁化が発生することが期待されている。本研究ではこの自発磁化を直接観測するために超高感度微小磁気センサーを用いて試料表面を探査する。またFeSeにおけるカイラル超伝導は構造相転移を伴うネマティック秩序と密接に関連していることが示唆されているため、試料に歪みを加えながら磁気分布の変化を調べることにより、FeSeにおけるネマティック秩序と特異な超伝導の関係解明を目指す。
本研究では一軸歪み制御下での走査型磁気顕微鏡開発を行い，複合自由度に由来した超伝導状態における時間反転対称性の破れの観測と制御を目指していた．研究期間内に，これらの歪みと磁気顕微鏡を組み合わせたハイブリッドシステムの運用にまでは至らなかったものの，開発の過程での一軸歪み装置を利用した新規物性開拓に進展があった．具体的には半金属ビスマスに着目した．ビスマスは３つの等価な電子バレーを有しており，これらのバレー自由度を用いたバレートロニクス材料として注目される物質の一つである．これまでの研究では磁場を印加することで，バレー自由度を制御する先行研究は報告があるが，バレーの歪み応答は明らかになっていない．そこでビスマスの歪み応答を明らかにする第一歩として，歪みによる電気輸送特性の変化を調べた．歪み下の電気抵抗変化は弾性抵抗と呼ばれ，ビスマスの弾性抵抗は非単調な温度依存性や，磁場に鋭敏な応答を示すことがわかった．これらの特異な磁場や温度に対する振る舞いは，歪みによって導入されるビスマスのバレー構造の変化に伴うキャリア数変化に着目することで，定性的によく説明できることを明らかにした．この事実は，弾性抵抗はある種の歪みによるバンド構造変化を表す指標として有効であることを示唆しており，今後さらなる継続研究を進めれば，弾性抵抗をある種のバンド感受率として評価することにつながることも期待される．これらの成果は，歪みによるバレー制御を通じたバレートロニクスの実現可能性を示す有力な指標を与えることが期待させるものであると同時に，歪み下での輸送特性を記述する理論的枠組みの構築にも重要な手がかりを与えるものである．
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 Other
All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 5 results) Presentation (12 results) Remarks (1 results)
Physical Review X
Volume: 11 Issue: 2 Pages: 021038-021038
10.1103/physrevx.11.021038
日本高圧力学会誌「高圧力の科学と技術」(to be published)
Volume: -
Physical Review X (to be published)
Phys. Rev. Res.
Volume: 2 Issue: 4 Pages: 043293-043293
10.1103/physrevresearch.2.043293
Volume: 2 Issue: 3 Pages: 033367-033367
10.1103/physrevresearch.2.033367
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2020/20201203_2
