相互作用の拮抗がもたらす超伝導現象、輸送現象および不純物効果の理論研究

• 研究課題/領域番号: 19014008
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 紺谷 浩 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (90272533)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 2008年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2007年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 高温超伝導体 / 重い電子系 / 有機物超伝導体 / 輸送現象 / 不純物効果 / 異常ホール効果 / スピンホール効果 / 量子臨界現象 / 輸送現像

研究概要

鉄砒素系超伝導体における超伝導状態は、一般の異方的超伝導体と異なり、不純物や乱れに対してかなり強いことが実験で明らかにされた。この実験事実は、超伝導ギャップの符号変化が存在しないことを示唆し、RPA近似等が予言する符号反転s波状態(s±波状態)と一見矛盾する。そこで我々はs±波状態に対する不純物効果を明らかにする目的で、2バンドBCS模型を詳細に解析した。鉄砒素系のように各バンドの軌道成分が異なる時、バンド内不純物散乱ポテンシャルIとバンド間不純物散乱ポテンシャルI'は異なる(I'/I≠1)ことがわかる。我々の解析によると、I≫N(0)のユニタリー領域においては、I'/I=1という特殊な場合に限り顕著な対破壊効果が生じ、わずか1~2%の不純物によってTc(~50K)が消滅するが、一般には対破壊効果は非常に小さく、10%以上の不純物濃度でもTcが有限に残ることを明らかにした。その理由は、多重散乱をT行列で無限次まで足し上げる結果、I'/I≠1の場合にはバンド間散乱が繰り込まれて小さくなるためである。本研究により不純物効果の実験事実は、現実的5バンド模型に基づき理論的に予言されるs±波状態と矛盾しないことが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Giant orbital Hall effect in transition metals : Origin of large spin and anomalous Hall effect (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, T. Tanaka, D. S. Hirashima, K. Yamada, and J. Inoue
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impurity-induced in-gap state and Tc in sign-reversing s-wave superconductors : analysis of ironoxypnictide superconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Senga and H. Kontani
  • 雑誌名: New J. Phys. 11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impurity Effects in Sign Reversing Fully-Gapped Superconductors : Analysis of FeAs Superconductors (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Senga and H. Kontani
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 77
  • NAID: 110006983732
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant Intrinsic Spin and Orbital Hall Effects in Sr2MO4 (M=Ru,Rh,Mo) (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, T. Tanaka, D.S. Hirashima, K. Yamada, and J. Inoue
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100 ページ: 966014-966014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Transport Phenomena in Fermi Liquids with Strong Magnetic Fluctuations (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani
  • 雑誌名: Reports on Progress in Physics 71 ページ: 2650152-2650152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of Thermal Conductivity in High-Tc Superconductors below Tc (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Hara, and H. Kontan
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 76 ページ: 737054-737054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Fermi Liquid Behavior in the Magnetotransport of CeMIn5 (M: Co and Rh): Striking Similarity between Quasi Two-Dimensional Heavy Fermion and High-Tc Cuprates (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakajima, H. Shishido, H. Nakai, T. Shibauchi, K. Behnia, K. Izawa, M. Hedo, Y. Uwatoko, T. Matsumoto, R. Settai, Y. Onuki, H. Kontani, and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Physical Review B 76 ページ: 2470315-2470315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared Hall conductivity in optimally doped Bi2Sr2CaCu2O8+δ:Drude behavior examined by experiment and fluctuation-exchange-model calculations (2007)
  • 著者名/発表者名: D.C. Schmadel, G. S. Jenkins, J.J. Tu, G.D. Gu, H. Kontani, and H. D. Drew
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: 1405064-1405064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic anomalous Hall effect in ferromagnetic metals studied by the multi-d-orbital tight-binding model (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kontani, Takuro Tanaka, and Kosaku Yamada
  • 雑誌名: Physical Review B 75 ページ: 18441611-18441611
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of intrinsic spin and orbital Hall effects in Pt based on a (6s, 6p, 5d) tight-binding model (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, M. Naoto, D.S. Hirashima, K. Yamada and J. Inoue
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 76 ページ: 1037024-1037024
  • NAID: 110006448292
  • 査読あり
• [学会発表] 鉄砒素系超伝導体の超伝導状態における不純物効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 千賀裕子, 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 立教大学(東京)
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 強束縛系における異常ホール効果(領域8 シンポシウム) (2008)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-24
• [学会発表] 多軌道強束縛模型に基づくカイラリティー起源の異常ホール効果の理論 (2008)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-24
• [学会発表] 強相関電子系における輸送現象の理論的研究(領域8 若手奨励賞受賞講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [備考]
  • URL: http://www.slab.phys.nagoya-u.ac.jp/kon/
• [備考]
  • URL: http://www.slab.phys.nagoya-u.ac.jp/kon/