2018 年度研究成果報告書

空間反転対称性の破れによるトポロジカル相転移の探索

研究課題

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研究課題/領域番号	17K18753
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
研究分野	物性物理およびその関連分野
研究機関	京都大学
研究代表者	笠原裕一京都大学, 理学研究科, 准教授 (10511941)
研究協力者	成塚政裕
研究期間 (年度)	2017-06-30 – 2019-03-31
キーワード	トポロジカル物性 / 超伝導
研究成果の概要	空間反転対称性の破れの人工導入によるトポロジカル相の連続制御やエキゾチック超伝導状態の創成を目的とし、重い電子系物質を用いた人工超格子を作製した。CeCoIn5/YbCoIn5/YbRhIn5三色超格子では、グローバルな空間反転対称性の破れを二次元重い電子系超伝導に人工的に導入することに成功し、理論的に指摘されている高磁場超伝導相の出現を示唆する振る舞いが観測された。また、CeCoIn5と反強磁性体CeRhIn5を交互積層した人工超格子では、界面を通じて反強磁性体層の反強磁性ゆらぎが隣接する超伝導層に注入され、電子対間の相互作用が大きく増大することが明らかとなった。
自由記述の分野	低温物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	空間反転対称性の破れの人工導入や界面を通じた反強磁性揺らぎの注入により、超伝導状態を大きく制御できることが明らかとなった。特に前者ではトポロジカル超伝導の発現が理論的に指摘されているが、通常の物質では空間反転対称性の破れは結晶構造によって決定されてしまうため、空間反転対称性の破れを制御することが困難な状況であり、物質探索に依存していた状況であった。これに対し、人工超格子を用いた手法は連続制御が可能であり、トポロジカル超伝導の新しい探索手法を提示するものである。