時間反転対称性を破る超伝導体の新奇界面現象

2014 年度 実績報告書

• 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: 22103002
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 前野 悦輝 京都大学, 理学研究科, 教授 (80181600)
• 研究分担者: 柏谷 聡 独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 首席研究員 (40356770) ; 入江 宏 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 研究員 (20646856) ; 浅野 泰寛 北海道大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20271637)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: トポロジー / 超伝導材料・素子 / トポロジカル量子現象 / スピン三重項超伝導 / 奇周波数超伝導 / 時間反転対称性

研究実績の概要

①　カイラル超伝導状態に伴う新現象【前野、米澤】新機能ピエゾ装置でSr2RuO4の超伝導転移温度が、伸張・圧縮の両方で顕著に上昇する特異な振舞を見出した。縮退2成分秩序変数の「カイラル超伝導」で説明出来る。
②　スピン三重項超伝導でのスピン磁化率増大現象　【石田、前野; 三宅（B01連携）】　RuとSrの両核のNMRを併用する新精密実験から、Sr2RuO4の超伝導相でのスピン磁化率増大を観測した。スピン三重項超伝導では常伝導相よりもスピン磁化率が増大する機構も明らかにした。
③　Sr2RuO4の一次相転移に伴う磁化のとび　【米澤、前野；町田（D02公募）】　物性研の橘高・榊原らとの共同研究で、RuO2面に正確に平行な磁場中での超伝導一次相転移に伴う磁化のとびを定量化した。
④　Sr2RuO4と強磁性金属との接合系 【Anwar（A01PD）、前野、石黒（A01公募）；米澤】 Sr2RuO4単結晶劈開面に強磁性金属SrRuO3薄膜をエピタキシャル成長させた接合系作製に成功した。強磁性金属中へスピン三重項ペアが長距離侵入する新現象の検証に最適と期待される。
⑤　トポロジカル超伝導に伴う常磁性マイスナー効果【浅野】トポロジカル超伝導に伴う奇周波数状態の常磁性応答に伴い、d波やp波超伝導体の微小円板では、低温で正味のマイスナー効果が正となることを予言したSr2RuO4などでの実証が急がれる。
⑥　超伝導接合でのトポロジカル超伝導性検証　【斎藤（A01PD）、柏谷、浅野）；田仲（D01分担）；前野】　トポロジカル超伝導性を検証する準粒子トンネル効果とジョセフソン効果の系統的理論を構築した。Sr2RuO4/Nbジョセフソン接合実験から、カイラルドメインの大きさが数ミクロンであることを示し、ドメイン運動に依存しない真のジョセフソン効果の検証を可能にした。

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] Quenched metastable vortex states in Sr2RuO4 (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Shibata, H. Tanaka, S. Yonezawa, T. Nojima, Y. Maeno
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 ページ: 104514-1-6
  • DOI: DOI: 10.1103/PhysRevB.91.104514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting transition of Ru in SQUIDs with Nb/Ru/Sr2RuO4 junctions (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nago, R. Ishiguro, T. Sakurai, M. Yakabe, T. Nakamura, S. Yonezawa, S. Kashiwaya, H. Takayanagi;, Y. Maeno
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 568 ページ: 022031-1-6
  • DOI: doi:10.1088/1742-6596/568/2/022031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Broken time-reversal symmetry in a SQUID based on chiral superconducting Sr2RuO4 (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Ishiguro, T. Sakurai, M. Yakabe, T. Nakamura, S. Yonezawa, S. Kashiwaya, H. Takayanagi, Y. Maeno
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 568 ページ: 022020-1-6
  • DOI: doi:10.1088/1742-6596/568/2/022020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of nano and micro SQUIDs based on Al tunnel junctions (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Ishiguro, E. Watanabe, D. Sakuma, T. Shinozaki, S. Tsuchiya, Y. Nago, H. Osato, D. Tsuya, H. Kashiwaya, S. Kashiwaya, S. Nomura, H. Takayanagi, Y. Maeno
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 568 ページ: 022019-1-7
  • DOI: doi:10.1088/1742-6596/568/2/022019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferromagnetic SrRuO3 thin-film deposition on a spin-triplet superconductor Sr2RuO4with a highly conducting interface (2014)
  • 著者名/発表者名: M. S. Anwar, Y. J. Shin, S. R. Lee, S. J. Kang, Y. Sugimoto, S. Yonezawa, T. W. Noh, Y. Maeno
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 8 ページ: 015502-1-5
  • DOI: doi:10.7567/APEX.8.015502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sharp magnetization jump at the first-order superconducting transition in Sr2RuO4 (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, A. Kasahara, T. Sakakibara, D. Shibata, S. Yonezawa, Y. Maeno, K. Tenya, K.Machida
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 ページ: 220502-1-5
  • DOI: DOI: 10.1103/PhysRevB.90.220502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Consequences of bulk odd-frequency superconducting states for the classification of Cooper pairs (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Asano, Y. V. Fominov, Y. Tanaka
  • 雑誌名: Physical Revire B 巻: 90 ページ: 094512-1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.094512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetization of a Mesoscopic Superconducting Sr2RuO4 Plateon Micro-dc-SQUIDs (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Tsuchiya, M. Matsuno, R. Ishiguro, H. Kashiwaya, S. Kashiwaya, S. Nomura, H. Takayanag, Y. Maeno
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 83 ページ: 094715-1-5
  • DOI: DOI: 10.7566/JPSJ.83.094715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Andreev Reflection in Weyl Semimetals (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Uchida, T. Habe, Y. Asano
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 83 ページ: 064711-1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.83.064711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paramagnetic instability of small topological superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, Y. Asano
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 ページ: 184508-1-7
  • DOI: DOI: 10.1103/PhysRevB.89.184508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Josephson coupling through one-dimensional ballistic channel in semiconductor-superconductor hybrid quantum point contacts (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Irie, Y. Harada, H. Sugiyama, T. Akazaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 ページ: 165415-1-6
  • DOI: DOI: 10.1103/PhysRevB.89.165415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong Increase of Tc of Sr2RuO4 Under Both Tensile and Compressive Strain (2014)
  • 著者名/発表者名: C. W. Hicks, D. O. Brodsky, E. A. Yelland, A. S. Gibbs, J. A. N. Bruin, M. E. Barber, S. D. Edkins, K. Nishimura, S. Yonezawa, Y. Maeno, Andrew P. Mackenzie
  • 雑誌名: Science 巻: 344 ページ: 283-1-4
  • DOI: DOI: 10.1126/science.1248292
  • 査読あり
• [学会発表] トポロジカル量子現象の視点とポロジカル超伝導 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Maeno
  • 学会等名: 第62回応用物理学会 春季学術講演会 シンポジウム講演
  • 発表場所: Hiratsuka, Japan
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] Topological Superconducting Phenomena in Sr2RuO4 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Maeno
  • 学会等名: Quantum Materials Symposium, 2015 (QMS15)
  • 発表場所: Muju, Korea
  • 年月日: 2015-02-09 – 2015-02-13
  • 招待講演
• [学会発表] Examining Topological Superconductivity in Sr2RuO4 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Maeno
  • 学会等名: International Workshop "Novel Quantum States in Condensed Matter 2014 (NQS2014)
  • 発表場所: Yukawa Institute, Kyoto Univ., Kyoto, Japan
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Overview of Current Issues in Sr2RuO4 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Maeno
  • 学会等名: Joint CIFAR & Max Planck Institute for Solid State Research Workshop
  • 発表場所: MPI, Stuttgart, Germany
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] 超伝導の夢 ―発見からトポロジカル量子現象へ― (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Maeno
  • 学会等名: 第42回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: Hotel Granvia Kyoto, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Properties of Odd-frequency Pairs (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Asano
  • 学会等名: 日本物理学会秋の分科会, 領域6シンポジウム"Odd-frequency pairing -current status-
  • 発表場所: Kasugai, Japan
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] Paramagnetic Meisner Effect in topological Superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Asano
  • 学会等名: Physics and Applications of Superconducting Hybrid Nano-Engineered Devices
  • 発表場所: Santa Maria di Castellabate, Italy
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-04
  • 招待講演
• [備考] 新学術領域研究「トポロジカル量子現象」HP
  • URL: http://www.topological-qp.jp/
• [備考] Topological Quantum Phenomena Project
  • URL: http://www.topological-qp.jp/english/index.html
• [備考] 市民とサイエンス
  • URL: http://www.topological-qp.jp/event_public/index.html