2012 Fiscal Year Annual Research Report
フェルミ面トポロジーが生み出す非従来型超伝導の最適化に関する理論研究
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24340079
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
黒木 和彦 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10242091)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
町田 昌彦 独立行政法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主幹 (60360434)
永井 佑紀 独立行政法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究員 (20587026)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 鉄系超伝導 / フェルミ面 / バンド構造 / BiS2超伝導 / スピン揺らぎ / ペアリング対称性 |
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| Research Abstract |
24年度の研究計画(I)に従い、鉄系超伝導体の最適化について研究を行った。我々はこれまでに、鉄系超伝導においてはフェルミ面枚数が結晶構造によって異なっており、枚数が最大となる場合に超伝導転移温度が高くなることを示してきたが、その規則性に当てはまらない物質もある。今年度は、波数空間フラストレーションの効果を考慮すると、フェルミ面枚数が最大となる場合でも、転移温度が低く抑えられる場合があることを示した。逆に、高い転移温度は波数空間フラストレーションが最小となる場合に実現することがわかった。また、今年度は当初予想していなかった二つの発展があった。一つは、過剰電子ドープ域において消失すると考えられていたホールフェルミ面のうちの一枚が、電子ドープに伴うバンド構造変化を考慮すると、消失しないことが理論的にわかり、過剰ドープ時においても高い転移温度が得られる可能性があることがわかった。過剰ドープ時におけるフェルミ面の多くの部分は一つの軌道成分からなっており、鉄系超伝導体において高い転移温度を得るのに多軌道性は本質的でないことを示す結果ともいえる。二つ目は、鉄系超伝導体と類似点を持つLaOBis2等の層状構造超伝導体の発見に伴い、その有効模型構築を行い、鉄系超伝導との類似点や相違点を議論した。そして、Biのスピン軌道相互作用と高温超伝導との関係を調べるべくBi2Se3等のBi含有超伝導体の研究を行った。
また、24年度の研究計画(II)(a)に従い、多軌道有効模型の超伝導状態に対してスピン感受率の全波数スキャンを行った。ドーピング依存性も含めて詳細に調べた結果、常伝導状態と超伝導状態におけるそれぞれのスピン感受率の比の波数依存性を見る事で、超伝導ギャップの符号反転の有無が判定できることがわかった。(II)(b)に関しては、本年度では多軌道線形化Eliashberg方程式の導出と解析を行っている。
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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
当初の計画において述べた内容は順調に進展している。それ以外に、予想していなかった新しい進展が複数あった。特に、過剰ドープ領域における発展は今後の鉄系超伝導研究に大きな影響を与えるものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
過剰ドープ領域における高温超伝導の可能性が出てきたことから、当初の「結晶構造」という軸に加えて、「ドープ量」という軸も併せて考えることで、非連結フェルミ面系の単一軌道成分化による超伝導の最適化について研究を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H24年度は当初の予想よりも鉄系超伝導関連の国際会議等の開催が少なく、出張旅費の使用額が少なかった。H25年度はすでにいくつかの招待講演が決定しており、H25年度の研究費と併せて旅費を使用する。また、計算機についても更新を予定している。
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