| 研究課題/領域番号 |
19J21693
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
松原 舜 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| キーワード | 実空間構造 / 強相関電子系 / 銅酸化物超伝導体 / アンドレーエフ束縛状態 / 表面誘起超伝導 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の対象は強相関電子系の銅酸化物超伝導体と鉄系超伝導体である。これらの系では、並進対称性を破る実空間構造の近傍でスピン揺らぎが増大し、それによってバルクでは生じない新奇な現象が実現する可能性がある。ところが、実空間構造を含む模型の解析は困難であり、研究がほとんど進んでいなかった。そこで本研究では、実空間構造の近傍で増大したスピン揺らぎによって誘起されるCDWや軌道秩序、超伝導を、数値計算を用いて理論的に予言することを目指している。
2019年度は主に、バルクd波超伝導存在下の2次元正方格子ハバード模型の(1,1)エッジにおける電子相関と超伝導の解析に取り組んだ。normal状態の(1,1)エッジでは、強磁性揺らぎの発達が起こる。一方で、d波超伝導状態の(1,1)エッジには、バルクd波ギャップの符号反転に由来するアンドレーエフ束縛状態が形成され、フェルミ準位の状態密度が増大する。それにより、エッジでの電子相関の発達が期待されるが、アンドレーエフ束縛状態が電子相関に及ぼす影響は、ほとんど研究が行われていなかった。本研究では、バルクd波ギャップが存在する模型において、実座標で乱雑位相近似(RPA)による解析を行い、スピン感受率のサイト依存性を計算した。その結果、アンドレーエフ束縛状態が、強磁性揺らぎを顕著に増大させることが明らかとなった。このような強磁性揺らぎはエッジ特有の超伝導状態を実現させる可能性がある。そこで、強磁性揺らぎを超伝導ペアリング相互作用として、バルクd波ギャップの存在下で新たにエッジに出現するトリプレット超伝導の解析を行った。その結果、エッジに局在したp波超伝導の解が得られ、時間反転対称性を破るエッジd+ip波超伝導状態が実現するという結果が得られた。これらの成果は、日本物理学会（3月年次大会）で発表を行い、Phys. Rev. B誌で出版された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2019年度は主に、研究計画の「銅酸化物超伝導体の表面d+ip波超伝導の検証」に取り組んだ。まず初めに、バルクd波超伝導が存在する場合に、エッジp波超伝導のペアリング相互作用となりうる強磁性揺らぎの発達を検証した。その結果、アンドレーエフ束縛状態が電子相関に対しても大きな影響を与え、normal状態よりも顕著に強磁性揺らぎが増大することを初めて見出した。続くエッジp波超伝導の解析では、「バルクd波ギャップ存在下の線形化トリプレットギャップ方程式」を構築し解析を行った。この方法では、自己無撞着計算を行わずにトリプレット超伝導の実現を議論できるうえに、バルクd波とトリプレットギャップの位相差を求めることができる。解析の結果、バルクd波超伝導状態の(1,1)エッジに、時間反転対称性を破るd+ip波超伝導状態が出現することを理論的に予言できた。以上について学会発表を行い、論文がPhys. Rev. B誌に掲載された。このように強相関電子系おける実空間構造誘起の現象の理解に向かっておおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は、銅酸化物超伝導体の表面または不純物の近傍で増大したスピン揺らぎによる高次の電子相関を介したCDWの誘起を検証したいと考えている。表面または不純物のある2次元正方格子ハバード模型において、GVI-FLEX近似によってスピン感受率と自己エネルギーをより定量的に正確に評価し、得られたスピン感受率を用いて、線形化CDW方程式の解析を行い、実空間構造近傍でCDWが発現する可能性を調べる。更に、線形化CDW方程式で得られた自己エネルギーを考慮して光学伝導度の計算を行い、実験を再現できるか検証する。一方で、2019年度の研究をより発展させ、(1,1)エッジでの強磁性ゆらぎに誘起される奇周波超伝導の解析にも取り組みたい。表面などの実空間構造の近傍では、ギャップ関数が奇関数の振動数依存性をもつ「奇周波超伝導」の出現が知られているが、以前のエッジd+ip波超伝導の解析ではギャップ関数の振動数依存性を考慮していなかった。そこで、ギャップ関数の振動数依存性まで考慮した方法に拡張し、エッジでの新奇な超伝導の発現を奇周波超伝導の範囲まで含めて検証したい。
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