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ジョセフソン効果による時間反転対称性の破れた超伝導状態の検証

公募研究

研究領域対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象
研究課題/領域番号 23103512
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

住山 昭彦  兵庫県立大学, 物質理学研究科, 教授 (30226609)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2011年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード重い電子系超伝導体 / ジョセフソン効果 / 時間反転対称性 / 空間反転対称性
研究実績の概要

本年度は、時間反転対称性の破れた超伝導状態を持つ可能性のある物質として、UPt3, URu2Si2を対象とし、s波超伝導体との間のジョセフソン効果を通じて、秩序変数の検討を行った。UPt3については、秩序変数の候補として、主に欧米のグループで主張されているE2u状態では時間反転対称性が破れているのに対し、最近提案されたE1u状態では破れていない。昨年の研究で、UPt3単結晶のa軸, b軸, c軸方向についてジョセフソン効果が観察され、3方向でジョセフソン効果が禁止されるE2u状態とは矛盾する結果が得られていた。一方、E1u状態では六方晶の3本のb軸のうち特別なb*軸方向のみ禁止されるはずであるので、本年度は別の結晶のb軸方向で測定を行ったところ、非常に小さな臨界電流しか見られないことがわかった。従ってこの結晶のb軸はb*軸に相当している可能性があるが、今後さらに再現性を確認する必要がある。また、a軸方向の素子に圧力をかけて測定したところ、圧力下でも磁場特性が変化しないことが確認された。従って、これまで高磁場下で出現するため測定できなかった超伝導C相についても、圧力下で出現させることでジョセフソン効果の研究が可能であることが確認できた。
一方、URu2Si2についてはより小さな接合で測定し、単結晶のa軸方向では一様なジョセフソン電流が流れにくいものの、ジョセフソン効果は禁止されていないことが明らかになった。従って、昨年度に得られたc軸方向の結果も含めて、時間反転対称性の破れたEg状態の秩序変数では説明できないことが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Magnetic-Field Modulation of the Josephson Effect between URu2Si2 and Al2013

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Sumiyama
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 82 号: 2 ページ: 025005-025005

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.025005

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Josephson Effect of Heavy-Fermion Superconductor UPt3 as a Test of the Odd-Parity Order Parameter2012

    • 著者名/発表者名
      J. Gouchi
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 号: 11 ページ: 113701-113701

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.113701

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体のUPt3トンネル現象2013

    • 著者名/発表者名
      郷地順
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体UPt3のジョセフソン効果の磁場特性II2012

    • 著者名/発表者名
      郷地順
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Josephson effect between UPt3 and Nb under pressure2012

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Sumiyama
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan(Korea)
    • 年月日
      2012-07-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic-Field Modulation of the Josephson Effect of Heavy-Fermion Superconductor UPt32012

    • 著者名/発表者名
      Jun Gouchi
    • 学会等名
      The Fourth International Workshop on the Dual Nature of f-Electrons
    • 発表場所
      じばさんセンター(兵庫県)
    • 年月日
      2012-07-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic-Field Modulation of the Josephson Effect between URu2Si2 and Al2012

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Sumiyama
    • 学会等名
      International conference on topological quantum phenomena (TQP2012)
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2012-05-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体UPt_3のジョセフソン効果の磁場特性2012

    • 著者名/発表者名
      郷地順
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体URu_2Si_2のジョセフソン効果の磁場特性2012

    • 著者名/発表者名
      住山昭彦
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] U化合物超伝導体のジョセフソン効果の磁場特性2011

    • 著者名/発表者名
      住山昭彦
    • 学会等名
      新学術領域「トポロジカル量子現象」第2回領域研究会
    • 発表場所
      大阪大学シグマホール(大阪府)
    • 年月日
      2011-12-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体CePt_3Si、及び同一構造のLaPt_3Siにおけるジョセフソン効果2011

    • 著者名/発表者名
      住山昭彦
    • 学会等名
      新学術領域「トポロジカル量子現象」第6回集中連携研究会
    • 発表場所
      大阪大学シグマホール(大阪府)
    • 年月日
      2011-07-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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