銅酸化物超伝導体の渦糸状態におけるホール伝導度の符号反転現象に関する理論的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12046225
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 雄介 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20261547)
• Keywords: 超伝導 / 渦糸 / 不純物効果 / 核磁気共鳴 / カイラルp波 / ルテニウム系 / アンデレーエフ束縛状態 / コヒーレンス効果

Research Abstract

前年度に引き続き、ルテニウム系超伝導体において実現していると考えられるカイラルp波超伝導体の渦糸相における量子効果を研究した。前年度に、カイラルp波超伝導体の渦糸における準粒子に対する不純物効果を調べ、非磁性不純物が効かないことを(自己無撞着でない)ボルン近似の範囲で結論した。本年度はその結果を自己無撞着なボルン近似をアイレンバーガー方程式に適用し、数値的に準古典グリーン関数を求めた.その結果、前年度の解析的結果を支持する数値的結果を得た。カイラルp波の渦糸内では不純物が効かないというわれわれの結論はより強固なものになった。その結果、前年度に予言した電気伝導度の異常な増大もより確かなものになった。
渦糸内の特異な不純物効果の本質を突き詰めていくと、渦糸コア内に束縛されたアンデレーエフ束縛状態におけるコヒーレンス効果にあることがわかった。その知見から、バルクでコヒーレンス効果が重要であることがすでに知られている核磁気共鳴のスピン格子緩和時間の温度依存性を渦糸コア内を調べた。その結果、この場合でもアンデレーエフ束縛状態に対するコヒーレンス効果のために、カイラルp波超伝導体においては特異な温度依存性が現れることがわかった.
上述の理論的成果(不純物効果)に関連して、超伝導渦糸状態に関する実験グループと共同研究を行った。ボロカーバイド超伝導体とオーバードープのビスマス系銅酸化物超伝導体など、ノードのある超伝導体の渦糸状態における電気伝導度の増大が観測された。これに対して、ノードのある超伝導体渦糸状態における低エネルギー状態密度は、等方的s波超伝導体のそれより大きいこと(Vblovik効果)、それによって準粒子の不純物散乱による緩和時間も減少すること、電気伝導度は準粒子の緩和時間に反比例することを以って電気抵抗度の増大の原因であるとする理論的解釈を与えた。

Research Products

• [Publications] Yusuke Kato: "Kramer-Pesch Effect in Chiral p-wave Superconductors"Journal of Physical Society of Japan. 70. 3368-3376 (2001)
• [Publications] Nobuhiko Hayashi: "Elementary vortex pinning potential in superconductors with unconventional order parameter"Physica C. 367. 41-45 (2002)
• [Publications] Koichi Izawa: "Heat capacity of YNi2B2C in the vortex state : evidence of the extended s-wave state"Physica C. 357. 513-516 (2001)
• [Publications] Sei Suzuki: "Quasi-Hole Structures in the Electron-Removal Spectrum of Fractional Quantum Hall Systems"Journal of Physical Society of Japan. 71. No.3 (2002)