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2021 年度 実績報告書

ベクトル磁場と圧力を用いたトポロジカル超伝導の観測と制御

研究課題

研究課題/領域番号 20F20020
研究機関京都大学

研究代表者

米澤 進吾  京都大学, 理学研究科, 准教授 (30523584)

研究分担者 HU YAJIAN  京都大学, 理学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2020-09-25 – 2023-03-31
キーワードKerr effect / Topological materials / time-reversal-symmetry / charge density wave / Kagome lattice
研究実績の概要

We have successfully constructed an all-fiber magneto-optical Kerr effect setup with sub-microradian resolution, which is able to measure polar Kerr angle at low temperature down to 2 K and under magnetic field up to 11 T. Using this technique, we have studied the charge density wave (CDW) of a Kagome superconductor CsV3Sb5. We have measured the polar Kerr angle of CDW state under magnetic field and at zero field. Under magnetic field, we observed a sharp jump at the CDW transition temperature TCDW, which can be flipped by magnetic field and is almost linear in field. At zero field, we detected finite Kerr angle below TCDW and the sign changes with training field. Our data provide new evidence for the time-reversal symmetry-breaking in the CDW state and its coupling to the external magnetic field, consistent with the loop-current order theory proposed. We are now preparing a manuscript to report these results.
For further improvement of our optics, we are testing a photo-amplifier and spectral filters to amplify the signal.

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

In the last fiscal year, we devoted much efforts to establish our Kerr-effect setup, and we achieved sufficient stability and sensitivity enough to study various interesting materials. Currently, we are preparing a manuscript about the results of the CDW state of the Kagome material CsV3Sb5. In this material, there are many unconventional properties reported in the superconducting state and the time-reversal symmetry property is important. Our report would have great impact on the research of this compound. We are also measuring the polar Kerr angle in the superconducting state below 2.8 K.

今後の研究の推進方策

Beyond low temperature and magnetic field, we will integrate different tuning parameters such as uniaxial strain. The first target is to study the iron-based superconductors Fe(Se,S). These materials show nematic phase transition and two superconducting phases in the temperature-doping phase diagram. The superconducting states are predicted to be time-reversal symmetry-breaking but with different nature. We will measure the doping dependence of polar Kerr angle. By integrating the uniaxial strain device, we can align the nematic domains and study the time-reversal symmetry-breaking across the domain wall.
We are also developing scanning device using bimorph-piezo benders so that we can probe the domains in the sample.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] 北京理工大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      北京理工大学
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学アーバイン校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カリフォルニア大学アーバイン校
  • [学会発表] Spontaneous strain measurements of quantum liquid crystals using fiber Bragg grating2022

    • 著者名/発表者名
      S. Yonezawa
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
  • [学会発表] Specific heat measurement on the superconducting phase of the Kagome metal CsV3Sb52022

    • 著者名/発表者名
      Keito Obata, Y. Hu, S. Yamane, G. Mattoni, Y. Li, Y. Yao, Z. Wang, S. Yonezawa, Y. Maeno
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
  • [学会発表] Polar Kerr effect study on the charge ordered state in Kagome superconductor CsV3Sb52022

    • 著者名/発表者名
      Yajian Hu, S. Yamane, G. Mattoni, Y. Li, Y. Yao, Z. Wang, J. Wang, C. Farhang, J. Xia, S. Yonezawa, Y. Maeno
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
  • [学会発表] Investigation of time-reversal symmetry breaking in a superconductor by magneto-optic Kerr effect2022

    • 著者名/発表者名
      Sochiro Yamane, Y. HU, G. Mattoni, Y. Mizukami, T. shibauchi, J. Wang, C. Farhang, J. Xia, S. Yonezawa, Y. Maeno
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
  • [学会発表] Polar Kerr effect study on the time-reversal symmetry-breaking charge ordered state in Kagome superconductor CsV3Sb52022

    • 著者名/発表者名
      Yajian Hu, 山根聡一郎, Giordano Mattoni, 矢田歌菜絵, Yongkai Li, Yugui Yao, Zhiwei Wang, Jingyuan Wang, Camron Farhang, Jing Xia, 米澤進吾, 前野悦輝
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
  • [学会発表] Kagome金属CsV3Sb5の超伝導相における比熱測定2022

    • 著者名/発表者名
      小畑慶人, Yajian Hu, 山根聡一郎, Giordano Mattoni, Yongkai Li, B, Yugui Yao, Zhiwei Wang, 米澤進吾, 前野悦輝
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
  • [学会発表] 磁気Kerr効果測定による超伝導体の時間反転対称性の破れの探索2022

    • 著者名/発表者名
      山根聡一郎, Yajian Hu, 小畑慶人, Giordano Mattoni, Yongkai Li, Yugui Yao, Zhiwei Wang, Jingyuan Wang, Camron Farhang, Jin Xia, 米澤進吾, 前野悦輝
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
  • [学会発表] ナノラジアン分解能を持つKerr効果測定の確立と時間反転対称性の破れの模索2022

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Yamane, Y. Hu, G. Mattoni, Y. Li, Y. Yao, Z. Wang, J. Wang, C. Farhang, J. Xia, S. Yonezawa, Y. Maeno
    • 学会等名
      応用物理学会 量子ビームによる表面界面の光機能探究研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁気光学Kerr効果によるSr2RuO4-Ru共晶での時間反転対称性破れの探索2021

    • 著者名/発表者名
      山根聡一郎, Yajian Hu, Giordano Mattoni, Jingyuan Wang, Camron Farhang, Jin Xia, 米澤進吾, 前野悦輝
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [学会発表] Kerr effect study on charge density wave and superconductivity of Kagome metal CsV3Sb52021

    • 著者名/発表者名
      Yajian Hu, Soichiro Yamane, Giordano Mattoni, Yongkai Li, Yugui Yao, Zhiwei Wang, Jingyuan Wang, Camron Farhang Jing Xia, Shingo Yonezawa, Yoshiteru Maeno
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [学会発表] How to detect the time-reversal symmetry breaking in materials2021

    • 著者名/発表者名
      Sochiro Yamane, Y. HU, G. Mattoni, J. Wang, C. Farhang, J. Xia, S. Yonezawa, Y. Maeno
    • 学会等名
      京都大学卓越大学院 国際セミナー道場
  • [学会発表] Kerr effect study on charge density wave and superconductivity of the Kagome metal CsV3Sb52021

    • 著者名/発表者名
      Yajian Hu, Soichiro Yamane, Giordano Mattoni, Yongkai Li, Yugui Yao, Zhiwei Wang, Jingyuan Wang, Camron Farhang Jing Xia, Shingo Yonezawa, Yoshiteru Maeno
    • 学会等名
      Oxide Superspin 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of time-reversal symmetry breaking in the eutectic Sr2RuO4-Ru by magneto-optic Kerr effect2021

    • 著者名/発表者名
      Soichiro YAMANE, Y. Hu, G. Mattoni, J. Wang, C. Farhang, J. Xia, S. Yonezawa, Y. Maeno
    • 学会等名
      Oxide Superspin 2021
    • 国際学会
  • [備考] 固体量子物性研究室ホームページ

    • URL

      https://ss.scphys.kyoto-u.ac.jp

  • [備考] Google Scholar Yajian Hu

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?hl=en&user=uya3hn0AAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate

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公開日: 2022-12-28  

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