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2011 Fiscal Year Annual Research Report

空間反転対称性の破れた超伝導体の渦糸状態におけるトポロジカル量子現象

Publicly Offered Research

Project AreaTopological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries
Project/Area Number 23103505
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

横山 毅人  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (30578216)

Keywordsトポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導体
Research Abstract

金属/超伝導体接合において接合界面に磁性が存在する場合の金属領域におけるマイスナー効果を調べた。対称性の破れによって金属中に奇周波数(時間について奇関数の)クーパー対が誘起されることを反映して、帯磁率が正つまり磁場を排除しない状態になりうることが分かった。従来の超伝導(マイスナー効果)では帯磁率は常に負であり、対称性の破れにより新奇な現象が現れることが発見できたといえる。
また、従来異方的超伝導体の表面状態として知られていた平坦なアンドレーフ束縛状態を、トポロジカル不変量を用いて特徴づけることに成功した。アンドレーフ束縛状態は近年、並進対称性の破れにより誘起される奇周波数クーパー対という観点からも理解が進んでおり、奇周波数クーパー対とトポロジカル不変量との関係の理解にも貢献するものと思われる。
一方で、トポロジカル絶縁体に強磁性体を載せた系で接合界面に電流を流すことにより、磁化にトルクが働く場合に磁化の運動方程式を数値的に解くことで磁化のダイナミクスを明らかにし、特に電流誘起磁化反転が起こりうることも示した。
磁性半導体p-In0.96Mn0.04As/超伝導体接合において行われたトンネルコンダクタンスの測定に対して、磁性が超伝導体に侵入する逆近接効果を考慮に入れたモデル計算により実験データを解析することでp-In0.96MnO.04Asのスピン分極率を見積もることに成功した。
また、強磁性体/トリプレット超伝導体接合において磁化のダイナミクスによりパンプされた電流を調べた。局在スピンがクーパー対のトリプレットベクトルが作るベクトルカイラリティと結合して、電流が生成されることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

不均一な超伝導系で対称性の破れによって現れる奇周波数(時間について奇関数の)クーパー対が示す、パラマグネティックマイスナー効果など異常な効果が発見できた。これにより対称性の破れによって現れる超伝導現象の理解が進んだと思われる。

Strategy for Future Research Activity

トポロジカル超伝導体の渦糸状態における超伝導相関を、準古典Green関数法を用いて解析する。

  • Research Products

    (13 results)

All 2011 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Anomalous Meissner Effect in a Normal-Metal-Superconductor Junction with a Spin-Active Interface2011

    • Author(s)
      T.Yokoyama, Y.Tanaka, N.Nagaosa
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett

      Volume: 106 Pages: 246601_1-246601_4

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.106.246601

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Current-induced magnetization reversal on the surface of a topological insulator2011

    • Author(s)
      T.Yokoyama
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 84 Pages: 113407_1-113407_4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.113407

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Topology of Andreev bound states with flat dispersion2011

    • Author(s)
      M.Sato, Y.Tanaka, K.Yada, T.Yokoyama
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 83 Pages: 224511_1-224511_22

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.83.224511

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of spin polarization in p-In0.96Mn0.04As using Andreev reflection spectroscopy including inverse proximity effect2011

    • Author(s)
      T.Akazaki, T.Yokoyama, Y.Tanaka, H.Munekata, H.Takayanagi
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 83 Pages: 155212_1-155212_9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.83.155212

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge pumping due to triplet vector chirality in ferromagnet/triplet superconductor junctions2011

    • Author(s)
      T.Yokoyama
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 84 Pages: 132504_1-132504_4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.132504

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin Current in Generic Hybrid Structures due to Interfacial Spin-Orbit Scattering2011

    • Author(s)
      J.Linder, T.Yokoyama
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett

      Volume: 106 Pages: 237201_1-237201_4

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.106.237201

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transport properties in ferromagnetic Josephson junctions between triplet superconductors2011

    • Author(s)
      Y Rahnavard, G Rashedi, T Yokoyama
    • Journal Title

      J.Phys. : Condens.Matter

      Volume: 23 Pages: 275702_1-275702_9

    • DOI

      10.1088/0953-8984/23/27/275702

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electromagnetic spin polarization on the surface of topological insulator2011

    • Author(s)
      T.Misawa, T.Yokoyama, S.Murakami
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 84 Pages: 165407_1-165407_8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.165407

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 強磁性体/超伝導体接合における奇周波数ペア2011

    • Author(s)
      横山毅人
    • Organizer
      文部科学省科学研究費補助金新学術領域研究「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」第2回領域研究会(平成23年度)
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山)
    • Year and Date
      2011-12-17
  • [Presentation] Odd frequency superconductivity in symmetry breaking systems2011

    • Author(s)
      横山毅人
    • Organizer
      International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries
    • Place of Presentation
      ラフォーレ琵琶湖(滋賀)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-03
  • [Presentation] 強磁性体/超伝導体接合における近接効果2011

    • Author(s)
      横山毅人
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山)
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] 強磁性体/超伝導体接合における近接効果の理論2011

    • Author(s)
      横山毅人
    • Organizer
      文科省新学術領域「トポロジカル量子現象」第7回集中連携研究会「奇周波数クーパー対」
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋)
    • Year and Date
      2011-09-08
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.stat.phys.titech.ac.jp/~yokoyama/papers.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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