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2011 年度 実績報告書

空間反転対称性の破れた超伝導体の渦糸状態におけるトポロジカル量子現象

公募研究

研究領域対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象
研究課題/領域番号 23103505
研究機関東京工業大学

研究代表者

横山 毅人  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (30578216)

キーワードトポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導体
研究概要

金属/超伝導体接合において接合界面に磁性が存在する場合の金属領域におけるマイスナー効果を調べた。対称性の破れによって金属中に奇周波数(時間について奇関数の)クーパー対が誘起されることを反映して、帯磁率が正つまり磁場を排除しない状態になりうることが分かった。従来の超伝導(マイスナー効果)では帯磁率は常に負であり、対称性の破れにより新奇な現象が現れることが発見できたといえる。
また、従来異方的超伝導体の表面状態として知られていた平坦なアンドレーフ束縛状態を、トポロジカル不変量を用いて特徴づけることに成功した。アンドレーフ束縛状態は近年、並進対称性の破れにより誘起される奇周波数クーパー対という観点からも理解が進んでおり、奇周波数クーパー対とトポロジカル不変量との関係の理解にも貢献するものと思われる。
一方で、トポロジカル絶縁体に強磁性体を載せた系で接合界面に電流を流すことにより、磁化にトルクが働く場合に磁化の運動方程式を数値的に解くことで磁化のダイナミクスを明らかにし、特に電流誘起磁化反転が起こりうることも示した。
磁性半導体p-In0.96Mn0.04As/超伝導体接合において行われたトンネルコンダクタンスの測定に対して、磁性が超伝導体に侵入する逆近接効果を考慮に入れたモデル計算により実験データを解析することでp-In0.96MnO.04Asのスピン分極率を見積もることに成功した。
また、強磁性体/トリプレット超伝導体接合において磁化のダイナミクスによりパンプされた電流を調べた。局在スピンがクーパー対のトリプレットベクトルが作るベクトルカイラリティと結合して、電流が生成されることがわかった。

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

不均一な超伝導系で対称性の破れによって現れる奇周波数(時間について奇関数の)クーパー対が示す、パラマグネティックマイスナー効果など異常な効果が発見できた。これにより対称性の破れによって現れる超伝導現象の理解が進んだと思われる。

今後の研究の推進方策

トポロジカル超伝導体の渦糸状態における超伝導相関を、準古典Green関数法を用いて解析する。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2011 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Anomalous Meissner Effect in a Normal-Metal-Superconductor Junction with a Spin-Active Interface2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yokoyama, Y.Tanaka, N.Nagaosa
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett

      巻: 106 ページ: 246601_1-246601_4

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.106.246601

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current-induced magnetization reversal on the surface of a topological insulator2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yokoyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 84 ページ: 113407_1-113407_4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.113407

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topology of Andreev bound states with flat dispersion2011

    • 著者名/発表者名
      M.Sato, Y.Tanaka, K.Yada, T.Yokoyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 83 ページ: 224511_1-224511_22

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.83.224511

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of spin polarization in p-In0.96Mn0.04As using Andreev reflection spectroscopy including inverse proximity effect2011

    • 著者名/発表者名
      T.Akazaki, T.Yokoyama, Y.Tanaka, H.Munekata, H.Takayanagi
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 83 ページ: 155212_1-155212_9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.83.155212

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge pumping due to triplet vector chirality in ferromagnet/triplet superconductor junctions2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yokoyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 84 ページ: 132504_1-132504_4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.132504

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Current in Generic Hybrid Structures due to Interfacial Spin-Orbit Scattering2011

    • 著者名/発表者名
      J.Linder, T.Yokoyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett

      巻: 106 ページ: 237201_1-237201_4

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.106.237201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transport properties in ferromagnetic Josephson junctions between triplet superconductors2011

    • 著者名/発表者名
      Y Rahnavard, G Rashedi, T Yokoyama
    • 雑誌名

      J.Phys. : Condens.Matter

      巻: 23 ページ: 275702_1-275702_9

    • DOI

      10.1088/0953-8984/23/27/275702

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electromagnetic spin polarization on the surface of topological insulator2011

    • 著者名/発表者名
      T.Misawa, T.Yokoyama, S.Murakami
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 84 ページ: 165407_1-165407_8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.165407

    • 査読あり
  • [学会発表] 強磁性体/超伝導体接合における奇周波数ペア2011

    • 著者名/発表者名
      横山毅人
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費補助金新学術領域研究「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」第2回領域研究会(平成23年度)
    • 発表場所
      岡山大学(岡山)
    • 年月日
      2011-12-17
  • [学会発表] Odd frequency superconductivity in symmetry breaking systems2011

    • 著者名/発表者名
      横山毅人
    • 学会等名
      International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries
    • 発表場所
      ラフォーレ琵琶湖(滋賀)(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-03
  • [学会発表] 強磁性体/超伝導体接合における近接効果2011

    • 著者名/発表者名
      横山毅人
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] 強磁性体/超伝導体接合における近接効果の理論2011

    • 著者名/発表者名
      横山毅人
    • 学会等名
      文科省新学術領域「トポロジカル量子現象」第7回集中連携研究会「奇周波数クーパー対」
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋)
    • 年月日
      2011-09-08
  • [備考]

    • URL

      http://www.stat.phys.titech.ac.jp/~yokoyama/papers.html

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公開日: 2013-06-26  

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