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凝縮系における奇周波数クーパー対の理論―不均一性が生み出す新奇量子現象―

研究課題

研究課題/領域番号 18H01176
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

田仲 由喜夫  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40212039)

研究分担者 星野 晋太郎  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (90748394)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2018年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード奇周波数クーパー対 / 電子対対称性 / 近接効果 / トポロジカル超伝導 / マイスナー効果 / 多軌道近藤効果 / トンネル効果 / 奇周波数ペア / バルクエッジ対応 / 超伝導対称性 / バルクーエッジ対応 / 異常近接効果 / バルク・エッジ対応 / トポロジカル量子相転移 / クーパー対対称性 / トポロジカル転移 / 超伝導近接効果 / 臨界性 / マヨラナフェルミオン / 超伝導ギャップ関数
研究成果の概要

奇周波数クーパー対は表面アンドレーエフ束縛状態(SABS)が存在する場合に表面(界面)近傍で誘起され、SABSはバルクのハミルトニアンの持つトポロジカル不変量により理解できるというバルク・エッジ対応が存在することが知られていた。本研究は、これを拡張し、バルクのグリーン関数から定義される複素数が、表面近傍で誘起される奇周波数ペアの総和で表わされるスペクトラルバルクエッジ対応が存在することを示し、トポロジカル相転移近傍における奇周波数クーパー対の臨界的性質を解明した。また、奇周波数クーパー対検出に有効な異常近接効果の理解が深まり、バルクの系に現れる奇周波数クーパー対の性質の理解も進んだ。

研究成果の学術的意義や社会的意義

スピン1重項奇パリティ、スピン3重項偶パリティといった従来の分類に従わない奇周波数クーパー対は、接合系などの不均一系において存在し、エッジ状態が存在するときに顕在化することが知られていた。本研究により、奇周波数クーパー対のペア関数には、トポロジカル不変量起源の項とそれ以外の項から構成されることが明確になりトポロジカル量子相転移近傍で奇周波数クーパー対の示す新奇なふるまいが明確になった。この結果は超伝導量子デバイスなどへの応用が期待でき、表面の動的物理量をバルク量から求めることを意味する。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (27件) (うち国際共著 10件、 査読あり 27件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 9件、 招待講演 10件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Twente 大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Twente 大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Spin susceptibility for orbital-singlet Cooper pair in the three-dimensional Sr2RuO4 superconductor2022

    • 著者名/発表者名
      Fukaya Yuri、Hashimoto Tatsuki、Sato Masatoshi、Tanaka Yukio、Yada Keiji
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 4 号: 1 ページ: 013135-013135

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.4.013135

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of impurity scattering on odd-frequency spin-triplet pairing near the edge of the Kitaev chain2021

    • 著者名/発表者名
      Mishra Sparsh, Tamura Shun, Kobayashi Akito, Tanaka Yukio
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 103 号: 2 ページ: 024501-024501

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.024501

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Edge-induced pairing states in a Josephson junction through a spin-polarized quantum anomalous Hall insulator2021

    • 著者名/発表者名
      Nakai Ryota、Nomura Kentaro、Tanaka Yukio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 18 ページ: 184509-184509

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.184509

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunneling conductance of the (d+ip)-wave superconductor2021

    • 著者名/発表者名
      Takabatake Yuhi、Suzuki Shu-Ichiro、Tanaka Yukio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 18 ページ: 184515-184515

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.184515

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of odd-frequency surface superconductivity with spontaneous spin current due to the zero-energy Andreev bound state2021

    • 著者名/発表者名
      Matsubara Shun、Tanaka Yukio、Kontani Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 24 ページ: 245138-245138

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.245138

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of a pair density wave on a quasi-one-dimensional lattice in the Hubbard model2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Soma、Yada Keiji、Tanaka Yukio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 号: 9 ページ: 094506-094506

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.094506

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generalization of spectral bulk-boundary correspondence2021

    • 著者名/発表者名
      Tamura Shun、Hoshino Shintaro、Tanaka Yukio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 号: 16 ページ: 165125-165125

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.165125

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous inverse proximity effect in unconventional superconductor junctions2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Shu-Ichiro、Hirai Takashi、Eschrig Matthias、Tanaka Yukio
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 号: 4 ページ: 0431481-12

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.043148

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ボゴリウボフ・フェルミ面の不安定性2021

    • 著者名/発表者名
      星野晋太郎
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 56 ページ: 201-208

    • NAID

      40022555002

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Odd-frequency pairing inherent in a Bogoliubov Fermi liquid2021

    • 著者名/発表者名
      Miki Tatsuya、Tamura Shun-Ta、Iimura Shoma、Hoshino Shintaro
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.094518

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bulk odd-frequency pairing in the superconducting Su-Schrieffer-Heeger model2020

    • 著者名/発表者名
      Tamura Shun、Nakosai Sho、Black-Schaffer Annica M.、Tanaka Yukio、Cayao Jorge
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 21 ページ: 214507-214507

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.214507

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Orbital tunable 0?π transitions in Josephson junctions with noncentrosymmetric topological superconductors2020

    • 著者名/発表者名
      Fukaya Yuri、Yada Keiji、Tanaka Yukio、Gentile Paola、Cuoco Mario
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 14 ページ: 144512-144512

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.144512

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Anomalous proximity effect of planar topological Josephson junctions2020

    • 著者名/発表者名
      Ikegaya S.、Tamura S.、Manske D.、Tanaka Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 14 ページ: 140505-140505

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.140505

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermoelectric detection of Andreev states in unconventional superconductors2020

    • 著者名/発表者名
      Savander Tony、Tamura Shun、Flindt Christian、Tanaka Yukio、Burset Pablo
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 2 号: 4 ページ: 043388-043388

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.2.043388

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electronic multipoles and multiplet pairs induced by Pomeranchuk and Cooper instabilities of Bogoliubov Fermi surfaces2020

    • 著者名/発表者名
      S.-T. Tamura, S. Iimura, S. Hoshino
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 102 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.024505

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vortex bound state of a Kondo lattice coupled to a compensated metal2020

    • 著者名/発表者名
      Shoma Iimura, Motoaki Hirayama, and Shintaro Hoshino
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 102 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.064505

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Odd-frequency pairing and proximity effect in Kitaev chain systems including a topological critical point2020

    • 著者名/発表者名
      Takagi Daijiro、Tamura Shun、Tanaka Yukio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.024509

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Field Induced Phase Transition in Superconducting State of Non-Kramers Doublet Kondo Lattice Systems with Semi-Metallic Conduction Bands2020

    • 著者名/発表者名
      Iimura Shoma、Hirayama Motoaki、Hoshino Shintaro
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 30

    • DOI

      10.7566/jpscp.30.011048

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fermi-surface Anisotropy Effects on Full-gap Superconductivity in Non-Kramers Doublets Coupled to Compensated Metals2020

    • 著者名/発表者名
      Iimura Shoma、Hirayama Motoaki、Hoshino Shintaro
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 29

    • DOI

      10.7566/jpscp.29.011003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-component time-dependent Ginzburg-Landau study of photo-excitation effects on superconducting fluctuation2020

    • 著者名/発表者名
      Ryuta Iwazaki and Shintaro Hoshino
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 29

    • DOI

      10.7566/jpscp.29.011005

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Odd-frequency pairs in chiral symmetric systems: Spectral bulk-boundary correspondence and topological criticality2019

    • 著者名/発表者名
      Tamura Shun、Hoshino Shintaro、Tanaka Yukio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.184512

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of phase coherence on local density of states in superconducting proximity structures2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Shu-Ichiro、Golubov Alexander A.、Asano Yasuhiro、Tanaka Yukio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 2 ページ: 024511-024511

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.024511

    • NAID

      130008151699

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Theory of the Josephson current on a magnetically doped topological insulator2019

    • 著者名/発表者名
      Toki Tsubasa、Nakosai Sho、Tanaka Yukio、Kawaguchi Yuki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 10 ページ: 104518-104518

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.104518

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unconventional full-gap superconductivity in Kondo lattice with semimetallic conduction bands2019

    • 著者名/発表者名
      Iimura Shoma、Hirayama Motoaki、Hoshino Shintaro
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.094532

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of the proximity effect in two-dimensional unconventional2019

    • 著者名/発表者名
      S. Tamura and Y. Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.184501

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous Modulation of Superconducting Phase in Kitaev Ladder2018

    • 著者名/発表者名
      Nakosai Sho, Tanaka Yukio, Ng Tai Kai, Nagaosa Naoto
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 8 ページ: 083702-083702

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.083702

    • NAID

      210000134912

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Theory of tunneling spectroscopy of normal metal/ferromagnet/spin-triplet superconductor junctions2018

    • 著者名/発表者名
      Olde Olthof L. A. B., Suzuki S.-I., Golubov A. A., Kunieda M., Yonezawa S., Maeno Y., Tanaka Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 1 ページ: 014508-014508

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.014508

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Interaction and disorder effects on Bogoliubov Fermi surfaces2021

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Hoshino (星野晋太郎)
    • 学会等名
      New Trends in Quantum Condensed Matter Theory 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ボゴリウボフ・フェルミ面に対する相互作用の効果2021

    • 著者名/発表者名
      星野晋太郎
    • 学会等名
      日本物理学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interaction and disorder effects on Bogoliubov Fermi surfaces2021

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Hoshino (星野晋太郎)
    • 学会等名
      The 34th International Simposium on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Odd-frequency pairings in topological superconductor;spectral bulk boundary correspondence2020

    • 著者名/発表者名
      Yukio Tanaka (田仲由喜夫)
    • 学会等名
      ACTP-Nordita workshop on Quantum Matter, 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The physics of Andreev bound states in superconductor junctions2020

    • 著者名/発表者名
      Yukio Tanaka (田仲由喜夫)
    • 学会等名
      Summer school. Hybrid Structures for Spintronics and Qubits,
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Odd-frequency pairing in topological superconductors2020

    • 著者名/発表者名
      Yukio Tanaka (田仲由喜夫)
    • 学会等名
      Topological Superconductivity in Quantum Materials, On-line Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bogoliubovフェルミ面の不安定性と超伝導の多極子状態2020

    • 著者名/発表者名
      星野晋太郎
    • 学会等名
      京都大学基礎物理学研究所研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of the phase coherence on the local density of states in superconducting proximity structures2019

    • 著者名/発表者名
      S.-I. Suzuki, A. A. Golubov, Y. Asano, and Y. Tanaka
    • 学会等名
      Oxide Superspin Workshop 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カイラル対称性のある系における奇周波数超伝導クーパー対の研究22019

    • 著者名/発表者名
      田村駿, 星野晋太郎, 田仲由喜夫
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル超伝導体における異常近接効果の研究2019

    • 著者名/発表者名
      田村駿,田仲由喜夫
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] スピン三重項接合における位相干渉と局所状態密度2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木修, A.A. Golubov, 浅野泰寛, 田仲由喜夫
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Odd-Frequency Pairing in Topological superconductor2019

    • 著者名/発表者名
      Yukio Tanaka
    • 学会等名
      3rd EPiQS-TMS alliance workshop on Topological Phenomena in Quantum Materials (TPQM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unconventional full-gap superconductivity in Kondo lattice with semi-metallic conduction bands2019

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Hoshino
    • 学会等名
      J-Physics 国際会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectral bulk-boundary correspondence in chiral-symmetric superconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Hoshino
    • 学会等名
      Swiss-Japan bilateral workshop Trends in Theory of Correlated Materials 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 1次元p波超伝導モデルのGreen関数と奇周波数クーパー対の理論2019

    • 著者名/発表者名
      田仲由喜夫, 田村駿
    • 学会等名
      日本物理学会74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Odd-frequency pairings in topological superconductors2019

    • 著者名/発表者名
      田仲由喜夫
    • 学会等名
      日本物理学会74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 2次元トポロジカル超伝導体における外部磁場で制御されるマヨラナフェルミオンの理論2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木修 川口由紀 田仲由喜夫
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季分科会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 超伝導接合の物理2021

    • 著者名/発表者名
      田仲 由喜夫
    • 総ページ数
      356
    • 出版者
      名古屋大学出版会
    • ISBN
      9784815810283
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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