トポロジカル絶縁体・超伝導体における不純物効果の理論的研究

• 研究課題/領域番号: 21540332
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 古崎 昭 独立行政法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 主任研究員 (10238678)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2010年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: トポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導体 / 量子スピンホール効果 / ディラック・フェルミオン / アンダーソン局在 / ネットワーク模型 / マヨラナ・フェルミオン / 近藤効果 / トポロジカル超伝導 / ヘリカル・エッジ状態 / ディラックハミルトニア / マヨラナ状態 / トポロジカル絶緑体 / 量子スピンホール系 / マルチフラクタル / マヨラナ・フェルミ

研究概要

トポロジカル絶縁体の端状態の電気伝導や熱輸送における近藤効果を解析し、コンダクタンスの温度依存性を計算した。トポロジカル超伝導体のマヨラナ端状態と磁性不純物の交換相互作用が異方的であることを明らかにした。また、2次元トポロジカル絶縁体やトポロジカル超伝導体のバルク中に多数の不純物が存在するときに生じるアンダーソン局在を、ネットワーク模型に基づいて解析的及び数値的に調べた。さらに、トポロジカル絶縁体・超伝導体の分類理論を再導出した。

研究成果

• [雑誌論文] Time-reversal symmetric Kitaev model and topological superconductor in two dimensions (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Nakai, S. Ryu, and A. Furusaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.85, No.15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conductance of a helical edge liquid coupled to a magnetic impurity (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, A. Furusaki, and K. A. Matveev
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: Vol.106, No.23 ページ: 236402-236405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conductance of a Helical Edge Liquid Coupled to a Magnetic Impurity (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, A.Furusaki, K.A.Matveev
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 106 号: 23
  • DOI: 10.1103/physrevlett.106.236402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chain of Majorana states from superconducting Dirac fermions at a magnetic domain wall (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Neupert, S. Onoda, and A. Furusaki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: Vol.105, No.20 ページ: 206404-206407
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Z_2 network model for the quantum spin Hall effect : two-dimensional Dirac fermions, topological quantum numbers, and corner multifractality (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Ryu, C. Mudry, H. Obuse, and A. Furusaki
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: Vol.12, No.6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum impurity spin in Majorana edge fermions (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Shindou, A. Furusaki, and N. Nagaosa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.82, No.18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological insulators and superconductors : tenfold way and dimensional hierarchy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Ryu, A. P. Schnyder, A. Furusaki, and A. W. W. Ludwig
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: Vol.12, No.6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformal invariance, multifractality, and finite-size scaling at Anderson localization transitions in two dimensions (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Obuse, A. R. Subramaniam, A. Furusaki, I. A. Gruzberg, and A. W. W. Ludwig
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.82, No.3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chain of Majorana states from superconducting Dirac fermions at a magnetic domain wall (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Neupert, S.Onoda, A.Furusaki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum impurity spin in Majorana edge fermions (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Shindou, A.Furusaki, N.Nagaosa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Z_2 network model for the quantum spin Hall effect : two-dimensional Dirac fermions, topological quantum numbers and corner multicriticality (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ryu, C.Mudry, H.Obuse, A.Furusaki
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological insulators and superconductors : tenfold way and dimensional hierarchy (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ryu, A.P.Schnyder, A.Furusaki, A.W.W.Ludwig
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformal invariance, multifractality, and finite-size scaling at Anderson localization transitions in two dimensions (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Obuse, A.R.Subramaniam, A.Furusaki, I.A.Gruzberg, A.W.W.Ludwig
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Z2 network model for the quantum spin Hall effect : two dimensional Dirac fermions, topological quantum numbers, and corner multifractality (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinsei Ryu, Christopher Mudry, Hideaki Obuse, Akira Furusaki
  • 雑誌名: New Journal of Physics 12(in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Topological insulators and superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: 古崎昭
  • 学会等名: The 26^<th> Nishinomiya-Yukawa Memorial International Workshop "Novel Quantum States in Condensed Matter 2011-Correlation, Frustration and Topology-"
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] Topological insulators and superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: 古崎昭
  • 学会等名: The 26^<th> Nishinomiya-Yukawa Memorial International Workshop "Novel Quantum States in Condensed Matter 2011-Correlation, Frustration and Topology-"
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所(京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] 時間反転対称性を持つKitaev模型の拡張 (2011)
  • 著者名/発表者名: 仲井良太,笠真生,古崎昭
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 時間反転対称性を持つKitaev模型の拡張 (2011)
  • 著者名/発表者名: 仲井良太、笠真生、古崎昭
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Kondo effect in edge states of 2D topological insulators and superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: 古崎昭
  • 学会等名: Topological Insulators and Superconductors(Satellite Conference of LT26)
  • 発表場所: 北京、中国
  • 年月日: 2011-08-19
• [学会発表] Kondo effect in edge states of 2D topological insulators and superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: 古崎昭
  • 学会等名: Topological Insulators and Superconductors (Satellite Conference of LT26)
  • 発表場所: 精華大学(北京、中国)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-19
• [学会発表] Network model for quantum spin Hall effect (2010)
  • 著者名/発表者名: 古崎昭
  • 学会等名: Workshop on Interactions, Disorder, and Topology in Quantum Hall Systems
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2010-06-11
• [学会発表] Network model for quantum spin Hall effect (2010)
  • 著者名/発表者名: 古崎昭
  • 学会等名: Interactions, Disorder, and Topology in Quantum Hall Systems
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2010-06-11
• [学会発表] Conformal invariance and boundary multifractality at Anderson transition in two dimensions (2010)
  • 著者名/発表者名: 古崎昭
  • 学会等名: Workshop on Localization Phenomena of Condensed Matter
  • 発表場所: Trieste, Italy
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] Conformal invariance and boundary multifractality at Anderson transition in two dimensions (2010)
  • 著者名/発表者名: 古崎昭
  • 学会等名: Workshop on Localization Phenomena in Novel Phases of Condensed Matter
  • 発表場所: Trieste, Italy
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] Classification of topological insulators and superconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: 古崎昭
  • 学会等名: RIKEN Workshop on Emergent Phenomena of Correlated Materials
  • 発表場所: 和光
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] Classification of topological insulators and superconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: Akira Furusaki
  • 学会等名: RIKEN Workshop on Emergent Phenomena of Correlated Materials
  • 発表場所: Wako, Japan
  • 年月日: 2009-12-02