2005 Fiscal Year Annual Research Report
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17071007
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
前野 悦輝 京都大学, 国際融合創造センター, 教授 (80181600)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三宅 和正 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (90109265)
石田 憲二 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90243196)
田仲 由喜夫 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40212039)
神原 浩 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (00313198)
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| Keywords | 異方的超伝導 / スピン三重項 / ルテニウム酸化物 / 共晶 / ジョセフソン効果 / スーパークリーン / トンネル顕微鏡 / 核磁気共鳴 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、スピン三重項超伝導に特有の新量子現象の創成・確立を目指すことにある。
今年度は第一の研究アプローチとして、スーパークリーン物質Sr2RuO4について、RuO2面に平行な磁場下で50mTという低磁場まで核四重極共鳴(NQR)を利用したスピン磁化率測定を進め、以前の成果と合わせて、三重項スピンは低磁場領域で磁場方向に向きを変えることを示唆する結果を得た。また、面平行磁場下で精密磁化測定を行い、上部臨界磁場の約2/3の磁場で二つの超伝導相の間の転移を強く示唆する異常を発見した。さらに、超低温走査トンネル顕微/分光装置を用いて、Sr2RuO4の局所電子状態密度観測を進め、超高真空中の試料劈開によって得た清浄表面はほとんどSrO面であることを明らかにし、特徴的な常伝導ギャップ構造を観測した。理論的にはSr2RuO4の酸素サイトでの2p電子間のオンサイト斥力の効果を吟味した結果、短距離の強磁性相関が誘起されてスピン三重項超伝導を安定化させることを示した。また、スピン軌道相互作用に起因する内部ジョセフソン振動がRuO2面に垂直なスピンゆらぎを増大させることで、観測されているNQRの異常緩和が説明できることを示した。
第二のアプローチとして、超伝導体Sr2RuO4と強磁性スピン相関の強いメタ磁性金属Sr3Ru2O7との共晶の合成に成功し、一見Sr3Ru2O7に見える部分が実は低磁場ではバルク超伝導性を示すことを明らかにした。接合に関する理論では、不純物散乱効果が強い常伝導金属とスピン三重項超伝導体の接合の理論を構築した。すなわち常伝導金属側では、近接効果による超伝導成分の存在にもかかわらず、アンドレエフ共鳴状態による準粒子が共存し、ゼロエネルギーで状態密度にピークを持つという、スピン一重項d波の超伝導体にはみられない効果を予言した。さらにp波超伝導体-常伝導体-p波超伝導体接合では、共鳴状態のためにジョセフソン電流が非常に大きくなることを理論的に示した。
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