ファンデルワールス結晶における新奇超伝導非線形電荷輸送現象

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近年では界面系や原子層膜、劈開膜や電界誘起超伝導といった高結晶性を持った2次元超伝導体が実現可能となり、その特異な物性が盛んに研究されている。このような高結晶性2次元超伝導体は結晶対称性を反映している、或いは界面系で実現されるために空間反転対称性の破れが付随し、空間反転対称性の破れた超伝導体の新たな物質群を形成していると見做すことができる。このように、2次元超伝導体において空間反転対称性の破れに起因する物性にアプローチが可能となっている一方、明らかとなったのは上部臨界磁場など一部の物性に留まっており、未だ報告例も寡少である。そのため、種々の２次元超伝導体において、結晶の空間反転対称性の破れに起因する物性の開拓が望まれる。本研究では空間反転対称性の破れた層状超伝導体に着目し、その空間反転対称性の破れに起因する無磁場下での2次の非線形応答(整流特性)を明らかにした。今年度は、空間反転対称性の破れた超伝導体としてバルクで３回回転対称を有したPbTaSe2に着目し、常伝導相及び超伝導相でのtrigonalな対称性を反映した非線形信号を観測した。具体的には、整流性を示す2次の非線形抵抗の方位、温度、電流依存性を測定し、この整流応答が結晶の対称性に起因するということ、そして、超伝導状態での非線形信号が、常伝導状態と比べて2桁以上も増強されていることを明らかにした。また、超伝導状態における非線形信号が、熱的に励起されたボルテックス-アンチボルテックスの3回対称結晶中でのダイナミクスに起因するということを提唱した。