磁場が誘起する超伝導・反強磁性共存現象の強相関モデルに基づく理論

• 研究課題/領域番号: 13J01126
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(理論)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 畠山 雄気 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,070千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 超伝導 / 反強磁性 / 常磁性対破壊効果 / FFLO超伝導 / 強相関効果

研究実績の概要

本年度は、強い常磁性対破壊効果によって共存するd波超伝導・反強磁性秩序の運動量空間での構造について平均場近似に基づいた理論解析を行った。解析の結果、運動量空間においてd波超伝導ギャップノードの近くの領域の準粒子状態が反強磁性秩序化を誘起する事を示した。一方、d波超伝導ギャップ関数の運動量空間内での符号変化の効果の影響によって、運動量空間においてもd波超伝導秩序と反強磁性秩序は互いに増強し合い、この相互増強の影響でd波超伝導・反強磁性秩序共存相が大幅に安定化される事を明らかにした。これらの結果によって、常磁性対破壊効果が誘起する反強磁性秩序化メカニズムの詳細を明確にした。

また最近、CeCoIn5の高磁場低温相での中性子散乱実験において、面内磁場方向の回転により反強磁性変調ベクトルの向きが一次転移的に切り替わる事が観測された。そこで、高磁場低温相がFFLO超伝導秩序と反強磁性秩序の共存相であるという描像によってこの現象を説明できないか検証するため、常磁性対破壊効果によって誘起されたFFLO超伝導・反強磁共存相における反強磁性変調ベクトルの面内磁場方向依存性について理論解析を行った。
微視的理論から導出したGinzburg-Landau自由エネルギーに基づく解析の結果、反強磁性変調ベクトルはFFLO超伝導状態のノード面に並行になろうとする傾向がある事が示された。また一方で、dx2-y2波超伝導ギャップによる異方性、及びCeCoIn5のフェルミ面における状態密度の異方性は、反強磁性変調ベクトルをdx2-y2波ギャップノードの方向に固定する働きがある事も示された。これらの結果から、CeCoIn5の高磁場低温相はFFLO超伝導秩序と反強磁性秩序の共存相であるという描像により、実験で観測された反強磁性変調ベクトル方向の面内磁場方向依存性を理論的に再現できることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Antiferromagnetic order oriented by Fulde-Ferrel-Larkin-Ovchinnikov superconducting order (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Hatakeyama and Ryusuke Ikeda
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 号: 9
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.094504
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Details of coexistence of superconducting and antiferromagnetic orders induced by a paramagnetic pair-breaking effect (2015)
  • 著者名/発表者名: Y Hatakeyama and R Ikeda
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 592 ページ: 012074-012074
  • DOI: 10.1088/1742-6596/592/1/012074
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Strong-Coupling Approach to Antiferromagnetic Ordering Driven by Paramagnetic Pair-Breaking in d-Wave Superconducting Phase (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Hatakeyama, Ryusuke Ikeda
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol.83 号: 2 ページ: 024713-024713
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.024713
  • 査読あり
• [学会発表] CeCoIn5のFFLO相内における反強磁性の面内磁場方向依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 畠山雄気、池田隆介
  • 学会等名: 2014年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Details of coexistence of superconducting and antiferromagnetic orders induced by a paramagnetic pair-breaking effect (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Hatakeyama and Ryusuke Ikeda
  • 学会等名: Strongly Correlated Electron System 2014
  • 発表場所: Grenoble(France)
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [学会発表] CeCoIn_5の高磁場超伝導相内の構造転移 (2014)
  • 著者名/発表者名: 畠山雄気、細谷健一、池田隆介
  • 学会等名: 第69回日本物理学会年会
  • 発表場所: 東海大学・湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
• [学会発表] Antiferromagnetic orderi nduced by paramagnetic pair-breaking in a strong-coupling model (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Hatakeyama, Ryusuke Ikeda
  • 学会等名: Strongly Correlated Electron System 2013
  • 発表場所: 東京大学・伊藤国際学術センター(東京都文京区)
• [学会発表] d波超伝導と共存する磁場誘起反強磁性の強結合理論 (2013)
  • 著者名/発表者名: 畠山雄気、池田隆介
  • 学会等名: 2013年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学・常三島キャンパス(徳島県徳島市)