研究課題
3回回転対称性を有する層状超伝導体PbTaSe2における時間反転対称条件下（無磁場下）での2次の非線形伝導現象に関して、追加実験や理論考察を進めて理解を進展させた。特に、各層がPbTaSe2と同様の３回回転対称性を有する結晶構造を持つが、積層の仕方がPbTaSe2とは異なるために試料全体としては空間反転対称性を有するような2H-NbSe2試料では、そのような2次の非線形伝導は生じないことを明らかにし、PbTaSe2で観測された非線形伝導応答が明瞭に空間反転対称性の破れを反映した現象であることを確認した。さらに、理論モデルを改良して、観測された非線形伝導応答が、3回回転対称ポテンシャル中における超伝導ボルテックスおよびアンチボルテックスの非対称なホール効果によって半定量的に説明できることを見出した。これら得られた成果を論文としてまとめて出版した。また、過去に発見していた極性層状半金属MoTe2における磁場下非相反伝導に関して追加実験を進めて、半金属における非相反伝導現象の知見を深めた。この物質は、温度変化により構造相転移とそれに伴う対称性の変化を示す物質であるが、極性構造を持つ低温相において磁場下の非線形伝導が生じることを見出していた。今回、線形電気抵抗やホール効果、非線形伝導の詳細な温度依存性を測定して比較することで、極性構造を持つ低温相においてさらに別の転移が存在し、その転移が半金属中のキャリア補償が起きる温度と対応していること、その温度以下において非相反伝導が急速に増大することを明らかにした。半金属中の非相反伝導は、従来の半導体中の非相反伝導とは異なる機構で生じていることが予想されるが、本研究で得られた結果は、その微視的機構を明らかにする上で重要な知見であると考えられる。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Nature Communications
巻: 13 ページ: 1659
10.1038/s41467-022-29314-4
