2020 Fiscal Year Research-status Report
Non-trivial quantum states in superconducting topological magnets
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18K03538
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
矢田 圭司 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40377916)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川口 由紀 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00456261)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トポロジカル超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和２年度においては、遷移金属ダイガルコゲナイトの超伝導のエッジ状態、及び擬一次元系におけるペア密度波超伝導状態について研究を行った。単層遷移遷移金属ダイガルコゲナイトの超伝導は磁場下でトポロジカルに保護された点ノードが出現し、それに伴い系の端にゼロエネルギー状態が出現することが先行研究によって提案されていた。申請者らは、このゼロエネルギー状態に起因するコンダクタンスのゼロバイアスピークがどの程度の大きさになるのか、様々な組成の物質で定量的な計算を行った。その結果、フェルミ面上での群速度が小さく状態密度が大きな物質であるほどゼロバイアスピークの高さが大きくなることを見出した。理由として、群速度が小さいと磁場を印加した際のフェルミ面分裂が大きいこと、また状態密度の上昇によって転移温度が増加し、それに伴い臨界磁場も増加し、結果としてより大きな磁場をかけることが可能で、フェルミ面分裂の大きさをより増大させるためである。結果として、NbSe2が最もゼロバイアスピークを実験で観測するのに適した物質であることが分かった。擬一次元系におけるペア密度波超伝導状態に関しては、擬一次元異方的三角格子ハバード模型の下で乱雑位相近似あるいは揺らぎ交換近似に基づいてペアの有効相互作用を計算し、超伝導のギャップ方程式を解いた。その結果、フェルミ面のネスティングが強く、一次元性が強くなるほどペア密度波状態が他の超伝導ペアに比べてより安定化することを明らかにした。
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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
遷移金属ダイガルコゲナイトの超伝導で磁場印加によって出現するトポロジカルなノード構造は磁場と超伝導の共存によって出現するトポロジカル相であり、本課題の主な目的と合致したものである。この系におけるトポロジカルな性質を実験的に観測するのに適した物質を同定することで、今後の実験的な研究をエンカレッジし、この分野の更なる発展が期待される。擬一次元のペア密度波状態については、新しい超伝導のプラットフォームとして今後の研究が期待される分野である。それが実現しうる一つの可能性を示したという意味で、今後の更なる研究につながると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
遷移金属ダイガルコゲナイトの磁場中トポロジカル超伝導相は磁場の向きが面内方向に向いた場合に出現する。つまり、面直成分があるとノードが消失しギャップ構造になる。これは一様な磁場をかけた場合の話である。一方、磁性体と結合させた場合、磁性体が持つ磁化の空間構造に由来してどのような状態が実現するのか、という問題は非常に興味があるので、それについて調べる。また、擬一次元系でのペア密度波状態は新しい超伝導のプラットフォームであり未知な部分が多い。今後は磁化に対する応答を調べ、本研究課題の目的に沿った方向へ向かっていく予定である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で海外への出張予定が延期になり旅費が未使用となったが、ワクチン接種や検査体制が整ったら海外の研究者との議論を行う。また、発表用に更新予定であったノートPCの更新を上記の理由で延期したため、更新を次年度へ繰り越したい。更には計画の中で新しい計算を行う必要が生じたため、新しい計算機の購入が必要である。上記のことから次年度への予算の繰り越しを行いたい。
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