2020 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study of vortex states to clarify the mechanism of superconductors having significant spin-orbit coupling
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17K05542
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
市岡 優典 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (90304295)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 物性理論 / 超伝導 / 計算物理 / 強相関電子系 / 低温物理 / 磁束・渦糸状態 / スピン軌道相互作用 / 磁場中物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、非従来型超伝導やスピン軌道相互作用に関係した超伝導機構を解明するため、第一原理電子状態計算より得られた情報も利用し、磁場中の超伝導状態の空間構造や物性を定量的に計算する手法を開発した。その中で、第一原理電子状態計算の情報をもとに多軌道系電子状態のモデルを構成し、スピン軌道相互作用を導入して、クーパー対を形成する擬スピンの基底でフェルミ面上の軌道角運動量とスピン角運動量の情報を得る手法を開発し、その擬スピンの基底におけるクーパー対としてスピン一重項超伝導の場合やスピン三重項超伝導の場合での磁場中物性について理論研究を進めた。超伝導体Sr2RuO4に注目した研究では、超伝導臨界磁場の常磁性対破壊効果の評価に加え、臨界温度以下の温度での超伝導状態におけるスピンや軌道の分極などを評価し、カイラルp波とカイラルd波の超伝導の場合を対比的に考察した。
また、磁場方位が様々な場合での渦糸状態の物性の研究も進めた。磁場方向をc軸から傾けた場合の渦糸電子状態の理論計算では、表面近くでの渦糸線の曲がり方を理論評価し、走査型トンネル顕微鏡(STM)で観測される渦糸像の磁場角度依存性を解明するなど、渦糸がある場合の表面での理論計算手法を、ほぼ確立することができた。渦糸状態での非磁性不純物散乱を考慮した理論評価の研究では、d波超伝導体において面内で磁場を回転させた場合での低温比熱の振動現象における不純物散乱効果、また、カイラル超伝導や２回対称性を持つ超伝導ギャップの場合の不純物散乱効果の研究を行った。これらの研究では、渦糸周りの超伝導秩序変数や局所電子状態の空間構造を比べることにより、渦糸状態における不純物散乱効果と超伝導対称性の関係を明らかにした。この他、超伝導体内におけるスピン流の研究も進めた。
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