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

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。

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。