2016 Fiscal Year Annual Research Report
Theory of spin and heat transport in topological insulator/superconductor junctions
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15H03525
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
川畑 史郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (30356852)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅野 泰寛 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20271637)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / 超伝導接合 / 異方的超伝導体 / カイラル超伝導体 / 熱輸送 / マヨラナ準粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トポロジカル絶縁体、カイラル超伝導体、原子層物質等が接合した系における量子・熱輸送及び電磁応答理論の構築を行った。具体的には、昨年度に引き続きワイル半金属/超伝導体接合における熱輸送と電子冷却について理論的に研究を行い、電子冷却効率を最大化するための最適設計を行った。また実験グループとデバイス作製の可能性について検討を行った。また、カイラル超伝導体/金属/カイラル超伝導体接合における量子輸送理論を構築し、マヨラナ束縛状態が界面に形成されることによって異常ジョセフソン電流が流れることを明らかにした。また表面ランダムネスが存在する微小カイラル超伝導体における自発的エッジ電流について理論的に研究を行い、端電流の振る舞いはオーダーパラメータの性質に強く依存することを明らかにした。また、カイラルp波超伝導体及びカイラルd波超伝導体の場合は、表面ラフネスに対して端電流はロバストであることを明らかにした。また超伝導と量子ドットが接合した系における奇周波数クーパー対を制御、検出する方法を提案した。準古典グリーン関数法を用いて、乱れた異方的超伝導体/金属接合におけるトンネルコンダクタンスをセルフコンシステントに計算し、乱れの効果でゼロバイアスコンダクタンスピークが大きな影響を受けることを明らかにした。そしてこの結果は、界面における奇周波数クーパー対の生成と関連があることを明らかにした。さらに、最近トポロジカル物質・バレートロニクスなどへの展開が期待されている原子層物質（遷移金属ダイカルコゲナイド）の電磁・高周波応答基礎理論を構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度の成果を発展させ、トポロジカル絶縁体、カイラル超伝導体、原子層物質などへの新たな展開を図り、マヨラナ状態や端電流など輸送現象に関して興味深い成果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
トポロジカル物質と超伝導体接合の輸送理論に加えて原子層材料の輸送現象・電磁応答・非平衡キャリアダイナミクスについても検討を開始する。そして、トポロジカル物質系、原子層材料系、超伝導体が接合した新奇デバイスの熱・量子・電磁輸送理論の構築を目指す。
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[Presentation] Superconducting spintoronics2016
Author(s)
S. Kawabata
Organizer
The 12th International School on Theoretical Physics 'Symmetry and Structural Properties of Condensed Matter SSPCM 2016
Place of Presentation
Rzeszow University, Rzeszow, ポーランド
Year and Date
2016-09-06
Int'l Joint Research / Invited
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