時間反転対称性を破るカイラル超伝導体の輸送現象および端状態の研究

トポロジカル超伝導体の有力候補の一つである，時間反転対称性の破れたカイラル超伝導体は試料表面近傍に端状態が出現し，ゼロ磁場下で自発的に電荷流を流すという顕著な特徴をもつ。現在実験サイドによる活発な探索が進められており，並行して理論側からの新奇物質開発に関わる提案，支援を行うことは極めて重要な課題である。本研究では複数の時間反転対称性の破れた超伝導体の候補物質を念頭に、超伝導秩序変数ならびにトポロジカルな特性に対する理論解析を行っている。2022年度はSrPtSb型ハニカム型結晶構造をもつBaPtSbおよびBaPtAsを対象にその電子状態の同定，微視的模型の構築ならびに常伝導相，超伝導相における性質について議論した。両者は同じ結晶群に属しており特にBaPtSbに対するミュオンスピン回転/緩和/共鳴に関する予備実験では超伝導状態で内部磁場の出現が報告されるなど，時間反転対称性の破れた超伝導状態が出現していることが示唆される一方で、BaPtSbおよびBaPtAsの混晶系ではSbとAsの比率を変更した際に転移温度に非単調な変化が見られている。そのため両物質の相違を明確にすることは時間反転対称性の破れた超伝導体の理解に貢献するものである。両者の電子状態を第一原理計算手法により詳細に見積もり，その結果を基にして微視的観点から解析を進めるべく有効模型の構築を行った。さらに有効模型を出発点に相関関数を計算し、低エネルギー電子状態の物性への影響について，両物質の相違を与えるものを評価した。またBaPtSbの超伝導相におけるペアリング対称性についても理論的に分類を与え、時間反転対称性の破れたカイラルd波型が安定化する可能性を議論している。上記の研究に関して，これまで得られた成果の一部は日本物理学会，研究会，国際会議およびその会議プロシーディングスなどですでに公表している。

トポロジカル超伝導体の有力候補の一つである，時間反転対称性の破れたカイラル超伝導体は試料表面近傍に端状態が出現し，ゼロ磁場下で自発的に電荷流を流すという顕著な特徴をもつ。現在実験サイドによる活発な探索が進められており，並行して理論側からの新奇物質開発に関わる提案，支援を行うことは極めて重要な課題である。本研究では複数の時間反転対称性の破れた超伝導体の候補物質を念頭に、超伝導秩序変数ならびにトポロジカルな特性に対する理論解析を行っている。2022年度はSrPtSb型ハニカム型結晶構造をもつBaPtSbおよびBaPtAsを対象にその電子状態の同定，微視的模型の構築ならびに常伝導相，超伝導相における性質について議論した。両者は同じ結晶群に属しており特にBaPtSbに対するミュオンスピン回転/緩和/共鳴に関する予備実験では超伝導状態で内部磁場の出現が報告されるなど，時間反転対称性の破れた超伝導状態が出現していることが示唆される一方で、BaPtSbおよびBaPtAsの混晶系ではSbとAsの比率を変更した際に転移温度に非単調な変化が見られている。そのため両物質の相違を明確にすることは時間反転対称性の破れた超伝導体の理解に貢献するものである。両者の電子状態を第一原理計算手法により詳細に見積もり，その結果を基にして微視的観点から解析を進めるべく有効模型の構築を行った。さらに有効模型を出発点に相関関数を計算し、低エネルギー電子状態の物性への影響について，両物質の相違を与えるものを評価した。またBaPtSbの超伝導相におけるペアリング対称性についても理論的に分類を与え、時間反転対称性の破れたカイラルd波型が安定化する可能性を議論している。上記の研究に関して，これまで得られた成果の一部は日本物理学会，研究会，国際会議およびその会議プロシーディングスなどですでに公表している。