複合系におけるトポロジカル超伝導体とマヨラナ粒子の理論的研究

复杂系统中拓扑超导体和马约拉纳粒子的理论研究

基本信息

批准号：
15J09045
负责人：
若月良平
金额：
$ 1.79万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

空間反転対称性のない結晶中に磁場を加えると、電流の大きさが順方向と逆方向では異なるという、非相反電流が生じ得る。前年度は、MoS2に代表される二次元遷移金属ダイカルコゲナイドが超伝導体化した際の、平均場転移温度直上の超伝導揺らぎ領域における非相反電流を考察していた。超伝導揺らぎ領域では、超伝導オーダーパラメーターの熱揺らぎによって電流が生じ、それは時間依存ギンツブルグ・ランダウ理論を用いることで計算可能である。遷移金属ダイカルコゲナイドにおいて、超伝導揺らぎ領域における非相反性は常伝導状態と比べ、フェルミエネルギーと超伝導ギャップの比の3乗程度増大することを示していた。今年度は、反転中心のない超伝導体の代表例である、二次元ラシュバ超伝導体の非相反電流を考察した。反転中心のない超伝導体の特徴の一つである、超伝導オーダーパラメーターのパリティ混合の影響を正しく取り込むために、二バンドに対応した二成分のギンツブルグ・ランダウ理論を用い、超伝導揺らぎ領域における非相反電流を計算した。その結果、遷移金属ダイカルコゲナイドの場合と同様に、常伝導領域に比べて非相反性が飛躍的に増大することがわかった。ここでの非相反性はパリティ混合の大きさとともに大きくなり、遷移金属ダイカルコゲナイドの場合は三回対称性由来のバンドの三角歪みに起因していたので、それらの非相反電流の起源は異なっている。また、トポロジカル絶縁体の表面状態が超伝導体化した際の非相反電流と、ラシュバ超伝導体においてパリティ混合に由来しない非相反電流の計算も行った。

当对不具有空间反转对称性的晶体施加磁场时，会产生不可逆电流，且正向和反向电流的大小不同。去年，我们考虑了当二维过渡金属二硫化物（如MoS2）成为超导体时，在平均场转变温度之上的超导波动区域中的不可逆电流。在超导涨落区，超导序参量的热涨落产生电流，可以使用瞬态Ginzburg-Landau理论计算电流。研究表明，在过渡金属二硫属化物中，超导涨落区的非互易性与正常状态相比增加了费米能量与超导能隙之比的约三次方。今年，我们考虑了二维拉什巴超导体中的不可逆电流，这是没有反演中心的超导体的典型例子。为了正确地考虑超导有序参数的奇偶混合的影响，这是无反演中心的超导体的特性之一，我们使用对应于两个能带的二分量Ginzburg-Landau理论，并且不可逆电流为计算出来的。结果，与过渡金属二硫属化物的情况一样，发现与常导区域相比，非互易性急剧增加。这里的非互易性随着宇称混合的大小而增加，而在过渡金属二硫属化物的情况下，它是由三重对称性导致的能带的三角畸变引起的，因此这些非互易性电流的起源是不同的。我们还计算了拓扑绝缘体表面态变成超导体时的不可逆电流，以及Rashba超导体中非奇偶混合产生的不可逆电流。