2016 Fiscal Year Annual Research Report
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
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15J09045
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
若月 良平 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 超伝導揺らぎ電流 / 非相反電流 / 整流特性 / 空間反転対称性 / 遷移金属ダイカルコゲナイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間反転対称性のない系においては、電流を流す向きが順方向か逆方向かによって電気抵抗が異なるという整流特性を持ちうる。そのような電流は非相反電流と呼ばれている。代表的な例はpn接合ダイオードであり、それはデバイスの構造が空間反転対称性を破っている。しかし、結晶でも空間反転対称性を破っていれば非相反電流が生じ得て、常伝導状態の系に関する先行研究はあった。
我々は、空間反転対称性のない二次元超伝導体における非相反電流に関する研究を初めて行った。空間反転対称性のない二次元超伝導体として、遷移金属ダイカルコゲナイドの一種であるMoS2を取り扱った。第一原理計算や実験から全てのパラメーターがわかっているモデルから出発し、超伝導転移を現象論的に扱うギンツブルグ・ランダウ理論を導出した。その理論を用いて、超伝導秩序の熱揺らぎによって生じる超伝導揺らぎ電流を計算した。その結果、非相反性の大きさは従来の常伝導体の値よりも4桁から5桁程度にも大きくなることがわかった。この結果は実験結果の振る舞いと一致している。
このような非相反性の増大は、常伝導状態の特徴的なエネルギースケールであるフェルミエネルギーと、超伝導状態における特徴的なエネルギースケールである超伝導ギャップの比が大きいことからきていると解釈できる。つまり、MoS2に限らず、Rashba超伝導体などの他の空間反転対称性のない超伝導体においても同じ効果が起きることが期待される。
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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
今年度は急遽実験データの理論解析を行う必要が生じたため、当初予定していた研究課題とは異なったが、おおむね順調に成果を出すことができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は角度分解光電子分光（ARPES）に、軌道角運動量を持った光であるラゲール・ガウシアンビームを用いることで、固体中の電子の幾何学的量であるベリー曲率が検出できないかどうかという可能性について考察する予定である。
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