2017 Fiscal Year Annual Research Report
第一原理強束縛模型によるトポロジカル物質のバルク観測量提案
Publicly Offered Research
| Project Area | Frontiers of materials science spun from topology |
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| Project/Area Number |
16H00995
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
永井 佑紀 国立研究開発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, 研究職 (20587026)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | トポロジカル超伝導 / ネマティック超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、トポロジカル絶縁体に電子がドープされて生じるトポロジカル超伝導候補物質であるCuxBi2Se3やSn1-xInxTeの物性について調べた。CuxBi2Se3に関しては、NMRのナイトシフト実験や比熱の面内磁場方向依存性、臨界磁場の方向依存性などから、結晶が持つ回転対称性より低い二回対称性を持つ「ネマティック超伝導状態」という特異な超伝導状態が生じていると予想されている。また、Cu以外の元素をドープした場合においても、同様な二回対称性を持つ状態が生じていると報告されている。これらの物質群の二回対称性は、超伝導状態がトポロジカル超伝導状態であることを強く示唆している。一方、STMの実験などでは端状態が見えないという報告もなされており、CuxBi2Se3に関しては、バルク観測量とエッジ敏感観測量の間に齟齬が生じている状況である。これらは当初予想できなかったため、ネマティック超伝導状態のより詳しい物性について調べた。しかしながら、状況を打破するような研究成果を挙げるには時間が不十分であった。
ネマティック超伝導状態はトポロジカル超伝導状態であるため、バルクエッジ対応から端状態が存在すると予想される。もし、なんらかの新しい秩序相が現れるのであれば、端状態が消える可能性がある。そこで、スピン軌道相互作用のないより簡単な系であり端状態をもつd波超伝導体に関して、端状態の存在の安定性について理論的に調べた。Bogoliubov-de Gennes方程式をd波超伝導体ナノアイランド系で自己無撞着に解いた結果、低温で端状態が消失することを明らかにした。そして、端に時間反転対称性を破る新しい秩序状態が生じることがわかった。
また、トポロジカル超伝導体における強相関効果を調べるため、強相関電子系の計算手法である連続時間量子モンテカルロ法の高速化手法についても開発を行った。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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