軌道自由度がある界面２次元電子系における磁性と超伝導の研究

轨道自由度界面二维电子系统的磁性和超导研究

• 批准号: 14J04333
• 负责人: 中村 康晴
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J04333/
• 关键词: 超伝導; 空間反転対称性のない系; 遷移金属ダイカルコゲナイド; 奇パリティ超電導; 空間反転対称性の破れ; 表面/界面; 面内異方性; 新奇FFLO超伝導相; 巨大な上部臨界磁場; Non-symmorphicな系

近年、人工的に生成された界面2次元電子系が多くの注目を浴びており、本研究はこの界面2次元電子系でおこる超伝導についての理論解析を行った。特に電場により界面や表面の超伝導となる遷移金属ダイカルコゲナイドに注目し、磁場中における超伝導の熱力学的安定性について成果を挙げた。物質同士の界面や真空との表面などは上下を反転させた場合にもとに戻らない、いわゆる「空間反転対称性のない系」となっている。これらの系では空間反転対称性の破れに起因した特殊なスピン軌道相互作用が現れる。この特殊なスピン軌道相互作用は様々な物性に大きな影響を与えることが知られている。超伝導を例にとると、通常の引力で奇パリティ超伝導が安定となりうるなどである。本研究は２層遷移金属ダイカルコゲナイドでおこる超伝導について理論計算を行った。その結果、本物質の結晶構造に起因して、これらの系では従来示されていた結果よりも磁場中で奇パリティ超伝導が安定となりやすいことを示した。さらにより現実に近いパラメーターでの研究を行うことにより、この奇パリティ超伝導の観測可能性についても議論を行った。上記に加えて層間に他の原子をはさむインターカレーションを行った際に奇パリティ超伝導がどの程度安定化されるかについても議論し、論文を制作し雑誌に投稿した。本研究は現在多くの注目を集めている単層および２層の遷移金属ダイカルコゲナイドを対象とし、また2000 年になって急激に研究が進んでいる空間反転対称性の破れの効果を調べたものであり、これまで報告例の少ない奇パリティ超伝導が実現している可能性を示すものである。

近年来，人为生成的界面二维电子系统引起了很多关注，这项研究对此界面二维电子系统中发生的超导性进行了理论分析。特别是，我们专注于由于电场引起的界面和表面上的超导而成为超导的过渡金属二分法，并取得了磁场超导性的热力学稳定性的结果。当上部和下部逆转时，材料和表面与真空表面之间的接口不会返回，并且所谓的“没有空间反转对称性的系统”。在这些系统中，由于断裂的空间反演对称性而发生特殊的自旋轨道相互作用。已知这种特殊的自旋轨道相互作用对各种物理特性具有重大影响。以超导性为例，在正常的吸引力下，奇数奇偶校验超导性可以稳定。这项研究对在两层过渡金属二分法中发生的超导性进行了理论计算。结果，结果表明，由于该材料的晶体结构，这些系统在磁场中往往具有比以前所示的更稳定的奇数超导性。此外，通过对更接近现实的参数进行研究，我们还讨论了这种奇怪的超导性的观察力。除上述内容外，我们还讨论了当进行插入时，将其他原子夹在层之间并生产纸张并将其提交给杂志时，奇怪的奇偶校验超导性如何稳定。这项研究研究了空间反演对称性的破坏的影响，该对称目前正在吸引大量关注，目前正在2000年进行研究，这在研究方面是一个迅速的进展，这表明迄今为止仅报告了奇怪的奇偶校验超导性的可能性。

项目成果

Spin-orbit coupling and superconductivity in MoS2

MoS2 中的自旋轨道耦合和超导

• 发表时间: 2015
• 作者: Yu Saito;Yasuharu Nakamura;Mohammad Saeed Baharamy;Yoshimitsu Kohama;Yuichi Kasahara;Yuji Nakagawa;Masaru Onga;Masashi Tokunaga;Tsutomu Nojima;Youichi Yanase;and Yoshihiro Iwasa;Yasuharu Nakamura and Youichi Yanase;Y. Nakamura and Y. Yanase;中村康晴, 柳瀬陽一;Y. Nakamura and Y. Yanase;中村康晴, 柳瀬陽一;中村康晴, 柳瀬陽一;Y. Nakamura and Y. Yanase
• 通讯作者: Y. Nakamura and Y. Yanase

Non-centrosymmetric superconductivity in non-symmorphic system MoS2

非对称体系MoS2中的非中心对称超导

• 发表时间: 2015
• 作者: Yu Saito;Yasuharu Nakamura;Mohammad Saeed Baharamy;Yoshimitsu Kohama;Yuichi Kasahara;Yuji Nakagawa;Masaru Onga;Masashi Tokunaga;Tsutomu Nojima;Youichi Yanase;and Yoshihiro Iwasa;Yasuharu Nakamura and Youichi Yanase;Y. Nakamura and Y. Yanase;中村康晴, 柳瀬陽一;Y. Nakamura and Y. Yanase
• 通讯作者: Y. Nakamura and Y. Yanase

“Multi-orbital FFLO superconductivity in SrTiO3 heterostructures”

“SrTiO3异质结构中的多轨道FFLO超导性”

• 发表时间: 2014
• 作者: Yu Saito;Yasuharu Nakamura;Mohammad Saeed Baharamy;Yoshimitsu Kohama;Yuichi Kasahara;Yuji Nakagawa;Masaru Onga;Masashi Tokunaga;Tsutomu Nojima;Youichi Yanase;and Yoshihiro Iwasa;Yasuharu Nakamura and Youichi Yanase;Y. Nakamura and Y. Yanase;中村康晴, 柳瀬陽一;Y. Nakamura and Y. Yanase;中村康晴, 柳瀬陽一;中村康晴, 柳瀬陽一;Y. Nakamura and Y. Yanase;中村康晴, 柳瀬陽一;中村康晴;Yasuharu Nakamura
• 通讯作者: Yasuharu Nakamura

Superconductivity protected by spin-valley locking in ion-gated MoS2

• DOI: 10.1038/nphys3580
• 发表时间: 2016-02-01
• 期刊: NATURE PHYSICS
• 影响因子: 19.6
• 作者: Saito, Yu;Nakamura, Yasuharu;Iwasa, Yoshihiro
• 通讯作者: Iwasa, Yoshihiro

“Multi-Orbital Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnkov State in SrTiO3 Heterostructure”

“SrTiO3 异质结构中的多轨道 Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnkov 态”

• DOI: 10.7566/jpsj.84.024714
• 发表时间: 2015
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: Yu Saito;Yasuharu Nakamura;Mohammad Saeed Baharamy;Yoshimitsu Kohama;Yuichi Kasahara;Yuji Nakagawa;Masaru Onga;Masashi Tokunaga;Tsutomu Nojima;Youichi Yanase;and Yoshihiro Iwasa;Yasuharu Nakamura and Youichi Yanase
• 通讯作者: Yasuharu Nakamura and Youichi Yanase