Theoretical study on novel properties of 4d-, 5d-transition-metal compounds on honeycomb lattices

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03721
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: Suga Seiichiro 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (40206389)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 拡張キタエフモデル / 相互作用の異方性 / 基底状態相図 / 歪み誘起擬ベクトルポテンシャル / マヨラナランダウ準位 / ホールドープ / カイラルp波超伝導 / ネマティックp波超伝導

Outline of Final Research Achievements

1. Phase diagrams of the effective model of the Kitaev candidate materials are obtained from the dimer limit to the isotropically interacting system. The isotropically interacting system is on the quantum critical point and thus is unstable to the anisotropy of the interactions.
2. The energy spectrum of the anisotropically interacting Kitaev model with strain shows Majorana Landau levels due to the strain-induced pseudovector potential. Since the system has time-reversal symmetry, the Landau level at zero energy appears only on the one sublattice.
3. In the ground state of the hole-doped Kitaev model, the p-wave superconducting states with time-reversal symmetry breaking, with time-reversal symmetry preserving, and with rotational-symmetry breaking appear, as the hole concentration increases.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マヨラナ粒子を用いた誤り耐性を持つトポロジカル量子計算の方法が示され、更に遷移金属化合物にマヨラナ粒子が現れる事が示されて以来、物質中でのマヨラナ粒子の研究が活発に行われている。しかし、マヨラナ粒子は電磁場と反応しないため、存在を確認し制御する事は困難な問題となっている。本研究では、候補物質に対する有効モデルの基底状態相図を広いパラメータ領域で明らかにした。次に、系に加えた歪みがマヨラナ粒子と反応し、エネルギーはランダウ準位に量子化される事を明らかにした。この結果はマヨラナ粒子を制御する方法の確立に繋がる。更に、ホールドープした候補物質は新規な超伝導状態を実現する舞台である事を明らかにした。