2017 Fiscal Year Research-status Report
ナノ構造伝導体のリアル・スケール・シミュレーション手法の開拓と新機能の創出
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15K04619
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
林 正彦 秋田大学, 教育文化学部, 教授 (60301040)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 英生 奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (40252225)
田沼 慶忠 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (90360213)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | グラフェン / 超伝導 / トポロジカル絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）高温超伝導体のt-Jモデルにおけるゆらぎの効果に関する理論（代表者を中心として）FET構造などの物性評価のために，t-Jモデルに基づいて，高温超伝導体を理論的に記述する方法について検討を行い，ゆらぎの評価に関する改良を行った。具体的には，従来の平均場近似を超えるために，自己無撞着調和近似および有効ポテンシャルの方法を用いた近似を開発し，超伝導と反強磁性が複雑に絡み合う状況下での秩序変数の成長と平衡状態での相図の決定を行った。その結果，従来の10~20％程度の転移温度が得られ，より現実に近づけることが出来た。
２）トポロジカル絶縁体における電気伝導の理論(分担者(吉岡)を中心として) Haldane模型およびKane-Male模型について，有限幅のワイヤーにおける電気伝導度を再帰グリーン関数の方法を用いて評価した。特に試料内での不純物散乱に着目し，そのエッジ状態に対する効果を詳細に検討した。Haldane模型の場合には，エッジに１個の不純物がある場合にはその強さがどんなに大きくても後方散乱は起こらないが、試料全体に不純物が分布している場合には後方散乱が起こりうることを示した。この効果は定性的には端の形状に依存しないが、不純物散乱の強さ依存性など定量的特性は端の形状により異なる。また，Kane-Male模型の場合にはヘリカル・エッジ状態による電気伝導に対する１個の磁性不純物の効果に関して，非自明な散乱強度依存性を見出した。
３）超伝導電界効果トランジスター（FET）構造における競合する秩序の制御に関する理論（代表者を中心として） 高温超伝導の様に複数の秩序（反強磁性，超伝導など）の競合する超伝導体を用いてFETを作成し，電荷密度によって出現する秩序を制御する手法について，Ginzburg-Landauの現象論と数値的手法を用いて解析を行い，その特性を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度，研究代表者が学内業務で多忙であったことなどから，特に電気伝導に関するプログラムの開発など，当初の代表者が中心として進める予定であった課題に関しては，予定通りには進んでいない。また，研究成果の公表の面では，学会発表等に関しては十分に行ったが，論文執筆・投稿があまり進んでいない。さらに，研究分担者との間の連携においても，今年度に関しては研究会を行って十分な議論の時間をとるようなことが出来なかった。一方で，高温超伝導に関する理論的な研究は，当初の予定とは別の方向性ではあるが，本研究に関連する課題の中から進展したものであり，今後に繋がる成果である。また，トポロジカル絶縁体に関するものなど，それぞれの課題に関しては順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況を考慮して，研究期間を1年間延長することにした。課題遂行のためのほとんどの準備は整っているので，まずはやり残したことに全力を注ぎたい。具体的には（現在も進行中であるが）本年度の研究成果の１）および３）に関する成果公開を進める。また，電気伝導の数値計算に関しては，研究代表者および分担者間でさらに協力して，アルゴリズムの完成と成果公開を目指す。
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| Causes of Carryover |
研究の進捗状況でも述べた通り，研究代表者の多忙などの理由により，最終年度の研究・成果公開が十分進んでいない状況にある。そのため，当初予定していた研究分担者との研究打ち合わせ等の機会が十分持てなかったので，予算の使用残額が生じた。したがって，本研究課題に関しては，研究機関を１年間延長し研究の完成を目指すことにしている。次年度に使用する分に関しては，論文投稿や学会発表および分担者との議論等に用いる予定である。
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