Theory of inter-orbital topological superconductivity in multi-orbital system with inversion symmetry breaking

反演对称性破缺的多轨道系统轨道间拓扑超导理论

基本信息

批准号：
19J11865
负责人：
深谷優梨
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当年度に行った研究は、空間反転対称性の破れた3軌道模型/スピン1重項・s波超伝導体接合におけるJosephson電流を理論的に計算したことである。3軌道模型において、スピン軌道相互作用及び空間反転対称性の破れによって異軌道間で電子対を形成することが可能であり、そのペアがスピン3重項状態のトポロジカル超伝導状態となる「異軌道間トポロジカル超伝導」を考える。Josephson電流は、一般にフーリエ級数展開で記述される。今回の研究では、超伝導ペアが時間反転対称性を破っていないため、Josephson電流はsin項のみで記述される。また、超伝導ペアのスピン状態が同じであればsinの第1次の項が有限となるが、異なるとsinの第1次項はゼロとなる。本研究では、スピン軌道相互作用によって3軌道模型においてスピン1重項状態であるペア振幅が誘起されるため、(100)接合におけるJosephson電流はsinの第1次項から記述される。この(100)方向のJosephson電流は、多軌道の効果によって、3軌道模型側の化学ポテンシャルが増大するとsinの第1次の項の符号が変化することが明らかになった。その一方で、(110)方向のJosephson電流はスピン1重項のペア振幅の異方性によって、sinの第1次項がゼロとなることを明らかにした。本研究の最後に、最大Jospehosn電流の温度依存性を計算した。3軌道模型において、ゼロエネルギー表面状態があれば、最大Josephson電流は低温で増大する。本研究はPhysical Review Bに出版済みである。

今年进行的一项研究是从理论上计算出的约瑟夫森电流，其中三轨模型/旋转单线/S波超导体连接具有空间反向对称性。考虑在三轨模型中考虑“近此拓扑超导性”，在该模型中，可以通过自旋轨道相互作用和破坏空间反演对称性在不同轨道之间形成电子对，并且这对在旋转三重线状态下成为拓扑超导状态。 Josephson电流通常以傅立叶级数扩展为描述。在本研究中，约瑟夫森电流仅通过罪名来描述，因为超导对不违反时间对称对称性。此外，如果超导对的自旋状态相同，则罪的一阶项将成为有限的，但是如果是不同的，则罪的一阶项将变为零。在这项研究中，（100）连接中的Josephson电流是从SIN的一阶项中描述的，因为自旋轨道相互作用在三轨模型中诱导旋转单元状态的对振幅。已经揭示了，由于多轨道的影响，当三轨模型侧面的化学势在多轨道上增加时，罪的一阶项的迹象会变化。另一方面，据透露，由于旋转单线的一对振幅的各向异性，罪的一阶项变为零。在这项研究结束时，计算了最大JOSPEHOSN电流的温度依赖性。在零能量表面条件的三轨模型中，在低温下，约瑟夫森电流的最大电流增加。这项研究已发表在《物理评论》中。