ウラン系超伝導体におけるカイラル超伝導状態の検証

铀基超导体手性超导性的验证

基本信息

批准号：
21J10737
负责人：
石原滉大
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、高精度磁場侵入長測定を通じて七重項電子対が期待されるHalf-Heusler超伝導体LuPdBiとカイラル超伝導体候補物質である重い電子系超伝導体UTe2の超伝導ギャップ構造を調べた。LuPdBiは、電子線照射によってキャリア密度と不純物散乱を系統的に制御可能であることを明らかにした。さらに、電子線照射による超伝導ギャップ構造の変化を調べたところ、電子線照射によってノード構造が非単調に変化することが明らかとなった。この非単調な変化は、超伝導状態として一重項対と七重項対が混成しているモデルで説明することができる。以上の結果は、LuPdBiにおいて実際に七重項電子対が存在しており、一重項対と七重項対の比は電子線照射によって制御できることを示している。本研究は、従来の分類を超えた電子対状態が実現していることを示しており、超伝導状態の基礎的な理解を大きく発展させるものである。UTe2は近年発見された新しい重い電子系超伝導体であり、様々な特異な超伝導物性が報告されていることから非常に注目を集めている。本研究では、微弱な磁場を三つの結晶軸方向に印加した場合の磁場侵入長を測定することにより、超伝導準粒子励起の異方性とポイントノードの位置の決定を試みた。その結果、各軸方向の磁場侵入長変化の温度依存性を冪関数でフィッティングしたところ、全ての方向で冪が2より小さくなることが明らかとなった。この結果は、UTe2において時間反転対称性の破れたカイラル超伝導状態が実現していることを強く示唆している。また、各軸方向への励起量を比較することにより、超伝導状態がB3u+iAu状態であることを明らかにした。

在这项研究中，我们通过高精度磁场穿透深度研究了预计包含七重电子对的半赫斯勒超导体LuPdBi和候选手性超导体重电子超导体UTe2的超导带隙结构。测量。我们发现 LuPdBi 的载流子密度和杂质散射可以通过电子束照射进行系统控制。此外，当我们研究电子束照射引起的超导间隙结构的变化时，我们发现节点结构由于电子束照射而发生非单调变化。这种非单调变化可以用超导态是单重态对和七重态对混合的模型来解释。上述结果表明LuPdBi中确实存在七重电子对，并且单重电子对与七重电子对的比例可以通过电子束照射来控制。这项研究表明，超越传统分类的电子对态已经实现，并极大地推进了对超导态的基本理解。 UTe2是近年来发现的一种新型重电子基超导体，因其各种独特的超导性能而备受关注。在本研究中，我们试图通过测量在三个晶轴方向施加弱磁场时的磁场穿透深度来确定超导准粒子激发的各向异性和点节点的位置。结果，当将各轴向上的磁场穿透长度变化的温度依赖性用幂函数拟合时，发现在所有方向上幂均小于2。这一结果强烈表明，UTe2 中实现了时间反转对称性破缺的手性超导态。另外，通过比较各轴方向的激励量，可知超导状态为B3u+iAu状态。