スピン三重項超伝導体UPt3の準粒子低エネルギー励起構造の解明

2014 年度 実績報告書

• 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: 25103708
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 井澤 公一 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (90302637)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 物性実験 / 低温物性 / スピン三重項超伝導 / トポロジカル超伝導

研究実績の概要

本研究では，トポロジカル超伝導体の有力候補であるスピン三重項超伝導体UPt3の多重超伝導相各相における準粒子低エネルギー励起構造の詳細を明らかにし，スピン三重項超伝導の一般的理解を深めることを目的としている．平成26年度は，前年度に引き続き，熱ホール伝導率から各相での超伝導準粒子状態を調べた．これまで得られている熱伝導率に熱ホール伝導率を組み合わせることで非局在準粒子の状態密度および平均自由行程の情報を初めて得ることに成功した．一方，前年度に開発した超音波装置により，超伝導状態における縦波弾性率C11の磁場方向依存性を測定した．測定システムの高精度化に成功した結果，混合状態における多重超伝導転移を弾性率により明確に観測した．さらに弾性率を超音波の変位方向と磁場方向が平行な場合と垂直な場合の2つの配置で測定し，両者の差から各相での渦糸弾性率を求めた．
一方，UPt3との比較のため，同じアクチナイド化合物でスピン三重項超伝導の可能性が指摘されているUBe13の超伝導状態も熱輸送，熱電係数を用いて調べた．このUBe13では超伝導相内で比熱や磁化に別の異常が見られていることから多重超伝導相の可能性が示唆されている．熱伝導率の温度および磁場依存性の結果，UBe13では低磁場低温領域において準粒子励起はほとんどないことが明らかになった．これは超伝導ギャップが等方的，あるいはフェルミ面の存在しない向きにポイントノードがあることを示唆しており，UPt3とは異なる超伝導状態であることがわかった．また，超伝導相内で熱伝導率に特に目立った異常がないことからギャップ構造が劇的に変化するような多重超伝導の可能性は低いことがわかった．また，スピン三重項超伝導の理解を深めるため，パリティが混合した超伝導が期待されている反転対称性が破れた結晶構造を持つCeIrSi3の超伝導ギャップ構造も調べた．

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Development of Field Angle Resolved Specific Heat Measurement System for Unconventional Superconductors (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro KITAMURA, Takeshi MATSUBARA, Yo MACHIDA, Yoshichika ONUKI, Bernard SALCE, Jacques FLOUQUET, and Koichi IZAWA
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 592 ページ: 012148/1-6
  • DOI: 10.1088/1742-6596/592/1/012148
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pairing Symmetry of UPt3 Probed by Thermal Transport Tensors (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Izawa, Y. Machida, A. Itoh, Y. So, K. Ota, Y. Haga, E. Yamamoto, N. Kimura, Y. Onuki, Y. Tsutsumi, and K. Machida
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 ページ: 061013/1-8
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.061013
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 重い電子系超伝導体 UPt3 における自発的に回転対称性の破れた超伝導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井澤公一, 町田洋
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 49 ページ: 19-32
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 重い電子系超伝導体 UBe13 の常伝導状態における異常な熱輸送特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 畑中裕厚，町田洋，井澤公一，芳賀芳範，山本悦嗣，大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会第 70 回年次大会
  • 発表場所: 東京 (早稲田大学)
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Nodal Structure and Pairing Symmetry of UPt3 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Izawa
  • 学会等名: International Conference on Topological Quantum Phenomena (TQP2014)
  • 発表場所: Japan (Kyoto)
  • 年月日: 2014-12-16 – 2014-12-20
  • 招待講演
• [学会発表] Twofold Spontaneous Symmetry Breaking in the Heavy-Fermion Su- perconductor UPt3 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Izawa
  • 学会等名: REIMEI-ICC-IMR Workshop (24th ASRC Interna- tional Workshop)
  • 発表場所: Japan (Sendai)
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] 重い電子系超伝導体 UBe13 の準粒子熱輸送と超伝導ギャップ構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 畑中裕厚，町田洋，井澤公一，芳賀芳範，山本悦嗣，大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会 2014 秋季大会
  • 発表場所: 愛知 (中部大学)
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 圧力下比熱の磁場方向依存性からみる空間反転対称性をもたない CeIrSi3 の超伝 導対称性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北村康裕，松原毅，町田洋，大貫惇睦，井澤公一
  • 学会等名: 日本 物理学会 2014 秋季大会
  • 発表場所: 愛知 (中部大学)
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Pairing Symmetry of Non-Centrosymmetric Superconductor CeIrSi3 Probed by Angle-Resolved Specific Heat Under Pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Izawa, Y. Kitamura, T. Matsubara, Y. Machida, and Y. Onuki
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2014)
  • 発表場所: France (Grenoble)
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [学会発表] Development of Field-Angle Resolved Specific Heat Measurement System for Pressure-Induced Unconventional Superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kitamura, T. Matsubara, Y. Machida, Y. Onuki, and K. Izawa
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2014)
  • 発表場所: France (Grenoble)
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [備考] 公募研究 A01 時間反転対称性を破る超伝導体の新奇界面現象 公募研究代表者 (H25-H26年度)
  • URL: http://www.topological-qp.jp/member/spmember.html
• [備考] Solicitation project A01 investigators
  • URL: http://www.topological-qp.jp/english/member/spmember.html
• [備考] 「トポロジカル量子」領域HP(日本語)
  • URL: http://www.topological-qp.jp/
• [備考] 「トポロジカル量子」領域HP(英語)
  • URL: http://www.topological-qp.jp/english/index.html