2017 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, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (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 / 熱輸送 / トポロジカル超伝導体 / マヨラナ粒子 / ワイル半金属 / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、トポロジカル物質と超伝導体が接合した系における量子及び熱輸送理論の構築を行った。特に本年度は現実的なモデルに基づいたワイル半金属/超伝導体接合の熱輸送シミュレーションを行い、スピン軌道相互作用が熱輸送に与える影響について理論的に検討を行った。また、超伝導単一電子素子の電子輸送に対する非平衡熱準粒子の影響についても研究を行い、熱準粒子による過剰発熱が量子輸送に大きな影響を与えることを明らかにした。さらに磁場を印加することにより、近接効果が変調を受け、熱準粒子の数が減ることを明らかにした。それにより、超伝導単一電子素子が高精度な電流標準器として機能することを明らかにした。以上に加えてとトポロジカル超伝導に関しても理論的な研究を行った。具体的には、トポロジカルに非自明なノーダル超伝導体の表面に局在する多数のマヨラナ粒子の安定条件を、系の持つカイラル対称性を用いて解析的に導出した。同時に数値シミュレーションを用いて、条件の正しさを確かめた。また、トポロジカルに非自明な異常量子ホール絶縁体を介したジョセフソン電流の性質を調べ、制御可能な φ 接合になること、およびその機構を理論的に解明した。トポロジカル絶縁体にキャリアをドープした金属において異軌道間の2電子がペアを組む超伝導が提案されており、そうした多軌道超伝導がs波対称性の場合であっても、ポテンシャルが乱れに対して脆弱である事を明らかにした。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Interplay of the inverse proximity effect and magnetic field in out-of-equilibrium single-electron devices2018
Author(s)
S. Nakamura, Y. A. Pashkin, M. Taupin, V. F. Maisi, I. M. Khaymovich, A. S. Mel'nikov, J. T. Peltonen, J. P. Pekola, Y. Okazaki, S. Kashiwaya, S. Kawabata, A. S. Vasenko, J. S. Tsai, N. Kaneko
Organizer
The 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
Int'l Joint Research
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