2021 Fiscal Year Research-status Report
Theoretical study of vortex states and superconducting properties in multi-orbital electronic system
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21K03471
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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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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 超伝導渦糸状態 / 磁場中物性 / ネマティック超伝導 / 鉄系超伝導体 / 多軌道電子系 / 物性理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄系超伝導体FeSe の2回対称なネマティック超伝導の渦糸状態を主な対象とし、多軌道電子系超伝導における磁場下の渦糸状態での物性を解明することを目的に、超伝導渦糸状態の空間構造と物性について定量的理論計算を実施する手法の開発を進めている。超伝導渦糸状態の空間構造と物理量の理論計算手法は、これまで独自に開発してきた渦糸格子でのEilenberger 理論計算をベースにして研究を進め、この手法の中でネマティック超伝導の特徴を考慮できるように発展させている。これまで我々の研究グループの超伝導渦糸状態についての研究の多くは、等方的フェルミ面上の異方的超伝導ギャップの場合の理論計算により進めてきたが、本研究ではフェルミ面構造やフェルミ速度が二回対称な異方性を持つ場合での渦糸状態の空間構造と物性への2回対称性の影響についての定量的評価も進めている。本研究初年度は、フェルミ面構造の異方性を異方的質量モデルの分散関係による楕円型フェルミ面でモデル化し、超伝導ギャップが二回対称な異方的な場合と、フェルミ面構造が二回対称な異方的な場合、それに両者が組み合わさった場合について、渦糸芯周りの超伝導秩序変数や電流分布、局所電子状態の空間構造を理論計算し、渦糸芯の2回対称な構造がどのように影響を受けるかの解明を進めている。また、この研究を発展させ、理論研究で用いるフェルミ面構造に関しては、鉄系超伝導体FeSe の電子状態についての10軌道tight-binding モデルから出発して得られるネマティック電子状態のホールフェルミ面を用い、超伝導異方性に関しては角度分解光電子分光実験から得られたフェルミ面上の超伝導ギャップ異方性を用いて、渦糸状態の空間構造についての理論計算を行い、走査型トンネル顕微鏡で観測された渦糸像と比較してネマティック超伝導の効果を解明する研究も進めている。
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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
超伝導渦糸状態の空間構造と物理量の理論計算手法は、これまで独自に開発してきた渦糸格子でのEilenberger 理論計算をベースにして研究を進め、この手法の中でネマティック超伝導の特徴を考慮できるように発展させている。今年度は、フェルミ面の異方性を異方的質量モデルの分散関係による楕円型フェルミ面でモデル化する場合の計算手法と、鉄系超伝導体FeSe の電子状態についての10軌道tight-binding モデルから出発して得られるネマティック電子状態のホールフェルミ面を用いての計算手法を開発し、両者を比較して超伝導渦糸状態の定量的理論評価を実施することが可能となった。これらのフェルミ面構造と超伝導ギャップそれぞれの2回対称な異方性を考慮して、渦糸芯周りの超伝導秩序変数や電流分布、局所電子状態の空間構造を理論計算し、渦糸芯の2回対称な構造がどのように影響を受けるかの解明を進めることができた。また、超伝導異方性に関しては角度分解光電子分光実験から得られたフェルミ面上の超伝導ギャップ異方性を用いた計算を実施すること、走査型トンネル顕微鏡で観測された渦糸像と比較してネマティック超伝導の効果を検討することなど、ネマティック超伝導での渦糸状態の解明も進展させることができた。これらの成果をまとめ、学術雑誌に論文発表することが今後の課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ネマティック超伝導での渦糸状態に関して、まずは、初年度に得られた２回対称な渦糸まわりの局所構造について研究成果のまとめを行う。次いで、比熱や磁化などの磁場依存性における、ネマティック異方性を反映した物理量の磁場方向依存性の定量的理論評価の研究に着手する。また、これらの理論計算の中に常磁性対破壊効果を考慮するとともに、高磁場でのFulde-Ferrel-Larkin-Ovchinnikov状態と呼ばれる新規超伝導相の相図などについての定量的理論評価を目指す。これらの物理量の磁場依存性においては、FeSeのフェルミ面構造の詳細を確認しつつ、低温比熱の磁場依存性などの実験結果との定量的な比較検討を行い、ネマティック超伝導の異方性の効果を定量的に解明する研究を進める。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため、学会や研究会などの成果発表の機会がオンライン開催となり、研究に関する情報を得るための学外研究機関の研究者への直接訪問もできない状況であったため、共同研究者の大学院生も含め、旅費や学会参加費などの予定していた支出が使用できなかった。また、コンピュータ等の機器の購入に関しては、半導体不足や価格高騰のため、今年度の残額を次年度使用額に回す形で次年度での購入を予定している。また、論文作成が遅れたため、今年度に使用できなかった論文投稿の経費も、次年度には論文を投稿して使用する予定である。
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Research Products
(3 results)
