不均一超伝導体系における奇周波数電子対の研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22340096
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 田仲 由喜夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40212039)
• 研究分担者: 柏谷 聡 独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術部門, 上級主任研究員 (40356770)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 近接効果 / 超伝導接合 / 奇周波数クーパー対 / アンドレーエフ束縛状態 / 対称性 / トポロジカル量子現象 / トンネル効果 / 強相関電子系

研究概要

奇周波数電子対(クーパー対)とは 2 電子の時間の入れ替えに対してペア関数の符号が変わるクーパー対で、既存の超伝導の理論ではほとんど考えられていなかった。理論研究では、スピン 3 重項超伝導体接合の表面異常インピーダンス、強磁性体接合の異常マイスナー効果の予言、マヨラナフェルミオンと奇周波数クーパー対が密接な関係があることが明らかになったことが主要な成果である。実験的には、Sr2RuO4 接合における接合系作成で進展があり、これまで困難とされてきた低温における接合系の実験が数多くなされるようになった。特にカイラルp波超伝導体に固有なアンドレーエフ束縛状態が観測され理論的に解析されたことが大きな成果である。また近接効果の実験が可能な T 字型接合が作成された。

研究成果

• [雑誌論文] Majorana fermions and odd-frequency Cooper pairs in a normal-metal nanowire proximity-coupled to a topological superconductor (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Asano and Y. Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 87 ページ: 104513_1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of tunneling spectroscopy of multi-band superconductors (2013)
  • 著者名/発表者名: A. V. Burmistrova, I. A. Devyatov, A.A. Golubov, K. Yada and Y. Tanaka.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol. 82 ページ: 034716_1-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Supercurrent-Density Contacts and Josephson Effect of Strontium Ruthenate (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Saitoh, S. Kashiwaya, H. Kashiwaya, M. Koyanagi, Y. Mawatari, Y. Tanaka, and Y. Maeno.
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol. 5 ページ: 11301_1- 3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Odd-Frequency Cooper pair amplitude around a vortex core in a chiral p-wave superconductor in the quantum limit (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Daino, M. Ichioka, T. Mizushima, and Y. Tanaka.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 86 ページ: 064512_1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetry of superconducting pairing state in a staggered field (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shigeta, S. Onari and Y. Tanaka.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 85 ページ: 224509_1- 13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of proximity effect in ferromagnet / superconductor heterostructures in the presence of spin dependent interfacial phase shift (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Yoshizaki, A. A. Golubov, Y. Tanaka and Y. Asano.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physcis 巻: Vol. 51 ページ: 010108_1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Meissner Effect in a Normal-Metal-Superconductor Junction with a Spin- Active Interface (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoyama, Y. Tanakaand N. Nagaosa.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: Vol. 106, No. 24 ページ: 246601_1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconventional Surface Impedance of a Normal-Metal Film Covering a Spin-Triplet Superconductor Due to Odd-Frequency Cooper Pairs (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Asano, A. A. Golubov, Y. V. Fominov and Y. Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: Vol. 107 ページ: 087001_1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface density of states and topological edge states in noncentrosymmetric superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yada, M. Sato, Y. Tanaka, and T. Yokoyama.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 83, No. 6 ページ: 064505_1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topology of Andreev bound states with flat dispersion (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Sato, Y. Tanaka, K. Yada and T. Yokoyama.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 83, No. 22 ページ: 224511_1-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Competition of pairing symmetries and a mechanism for Berezinskii's pairing in quasi-one-dimensional systems (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shigeta, Y. Tanaka, K. Kuroki, S. Onari and H. Aizawa.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 83, No. 14 ページ: 140509_1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Edge states of Sr2RuO4detected by in-plane tunneling spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Kashiwaya, H. Kashiwaya, H. Kambara, H.Yaguchi, Y. Tanaka, and Y. Maeno.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: Vol. 107 ページ: 077003_1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] DC Current Driven Critical Current Variation in Sr2RuO4-Ru Junction Proved by Local Transport Measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kashiwaya, H. Kambara, H. Kashiwaya, T. Furuta, H. Yaguchi, Y. Asano, Y. Tanaka, Y. Maeno
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol.79 ページ: 74708-1-5
  • 査読あり
• [学会発表] スピン 3 重項超伝導体のトンネル効果の理論 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田仲由喜夫
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] Sr2RuO4/Nb 面内接合と磁場応答 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柏谷聡
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] Odd-frequency Pairing and Majorana Fermion in Nanowire Proximity Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka
  • 学会等名: QS2C Theory Forum, International Symposium on Strongly Correlated Quantum Science
  • 発表場所: University of Tokyo (Japan)
  • 年月日: 20130126-29
• [学会発表] Odd-frequency Pairing and Majorana Fermion in Nanowire Proximity Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka.
  • 学会等名: HKUST Institute for Advanced Study, Symposium on Frontiers in Condensed Matter Physics, Topological Materials and Related Topics
  • 発表場所: Hong Kong (China)
  • 年月日: 20121217-18
• [学会発表] Topological superconductivity in Sr2RuO4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kashiwaya
  • 学会等名: WPI workshop on Topology in Physics and Material Science
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2012-08-29
• [学会発表] Topological superconductivity and chiral edge states of Sr2RuO4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kashiwaya
  • 学会等名: The 10th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M2S-X)
  • 発表場所: Washington,(USA)
  • 年月日: 2012-08-02
• [学会発表] Chiral edge states of Sr2RuO4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kashiwaya
  • 学会等名: Topological Quantum Phenomena 2012(TQP2012)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-05-17
• [学会発表] スピン3重厚超伝導体接合における奇周波クーパー対 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柏谷聡
  • 学会等名: 物理学会シンポジウム
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Chiral edge states of Sr2RuO4 (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Kashiwaya.
  • 学会等名: NANO-2011
  • 発表場所: Moldova
  • 年月日: 2011-10-08
• [学会発表] Detection of chiral edge states in Sr2RuO4 by tunneling spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kashiwaya
  • 学会等名: 17th-Strong correlation Workshop
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2010-11-08
• [学会発表] C-axis transport of various 2-D superconductor (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kashiwaya
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Intrinsic Josephson Effects and Plasma Oscillations in High-Tc Superconductors (PLASMA 2010)
  • 発表場所: 弘 前
  • 年月日: 2010-05-01