スピン三重項超伝導体における新しい超伝導現象

自旋三重态超导体中的新超导现象

• 批准号: 01J03859
• 负责人: 出口 和彦
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J03859/
• 关键词: スピン三重項超伝導; クーパー対の波動関数の対称性; 超伝導ギャップ構造; 超伝導メカニズム; 比熱; ルテニウム酸化物; 超伝導多相現象; カイラル超伝導; ゼロ磁場Hall効果

層状ルテニウム酸化物Sr_2RuO_4のではスピン三重項超伝導が実現していると考えられている。その超伝導ギャップ構造・クーパー対の波動関数の対称性を決定することがスピン三重項超伝導の解明に重要である。私はこれまでになされた研究成果をふまえ、次の段階の目的として超伝導状態におけるエネルギーギャップの構造、クーパー対の波動関数の対称性の決定に焦点を定めた。具体的には極低温で超伝導状態の比熱の磁場方向依存性を測定して、磁場による準粒子励起の異方性、つまり状態密度の異方性を観測することにより超伝導状態におけるエネルギーギャップの構造、クーパー対の波動関数の対称性を決定する。この目的のためには、今までにない新しい装置の開発が必要となった。すなわち、縦・横磁場2つのマグネットから成るベクトルマグネット、マグネットの入ったデュワーの回転台を用いることにより、試料に対して磁場を自由な方向に印加可能にして、これに25mKまで冷却可能な希釈冷凍機、自作の高精度比熱測定装置を組み合わせて今までにない超高精度磁場方向制御可能にする低温比熱測定装置を開発した。この装置を用いることにより、物理量の異方性を利用して結晶軸の特定の方向に超高精度(0.05°以内)で磁場を印加して、50mKの極低温までの比熱測定が可能になった。比熱の温度・磁場・磁場方向依存性を測定し、超伝導状態における準粒子状態密度の磁場方向依存性を調べた結果、Sr_2RuO_4の異方的な超伝導ギャップ構造の観測、波数空間での超伝導ギャップ構造の可視化に成功した。低温でのみ4回対称性をもつ面内磁場方向依存性が観測され、超伝導を主に担うフェルミ面では、RuO_2面内の[100]方向で超伝導ギャップが顕著に小さくなっていることがわかった。これはSr_2RuO_4の超伝導ギャップ構造を方向依存性まで含めて決定した最初の実験である。この結果は、Sr_2RuO_4のスピン三重項超伝導におけるクーパー対の波動関数の対称性・超伝導メカニズムの決定・解明に非常に重要である。この研究については日本物理学会・国際会議で発表した。さらに、この成果を論文にし、Physical Review Letters誌などに掲載された。

Layered ル テ ニ ウ ム acidification content Sr_2RuO_4 の で は ス ピ ン triple superpower 伝 guide が be presently し て い る と exam え ら れ て い る. そ の super 伝 guide ギ ャ ッ プ structure, ク ー パ ー の wave number of masato の seaborne seaborne said sexual を decision す る こ と が ス ピ ン triple superpower 伝 guide の interpret に important で あ る. Private は こ れ ま で に な さ れ た research を ふ ま え, の Duan Jie の purpose と し て super 伝 guide state に お け る エ ネ ル ギ ー ギ ャ ッ プ の structure, ク ー パ ー の wave number of masato の seaborne seaborne said sexual の decided に focus を set め た. Specific に は extremely low temperature で super 伝 guide state の heat の magnetic field orientation dependence を し て, magnetic field に よ る quasiparticle wound up の different sex, つ ま り state density の square difference を 観 measuring す る こ と に よ り super 伝 guide state に お け る エ ネ ル ギ ー ギ ャ ッ プ の structure, ク ー パ ー の seaborne wave number of masato の said sexual を decided to す seaborne る. The purpose of <s:1> ために ために, and the development of the new <s:1> facility が is が necessary となった. す な わ ち, 縦 transverse magnetic field 2 つ の マ グ ネ ッ ト か ら into る ベ ク ト ル マ グ ネ ッ ト, マ グ ネ ッ ト の into っ た デ ュ ワ ー の back planning stage を with い る こ と に よ り, try に し seaborne を free な て magnetic field direction に Inca may に し て, こ れ に 25 mk ま で cooling may な 釈 freezer, since as の high-precision specific heat measurement device を group み close わ せ Youdaoplaceholder0 today までにな までにな ultra-high precision magnetic field direction control is possible にする low-temperature specific heat measurement device を development <s:1> た. を こ の device with い る こ と に よ り, physical quantities の different sex を し て crystallographic axis の specific の direction に ultra high accuracy (0.05 °) で magnetic field を Inca し て の extremely low temperature, 50 mk ま で の determination of specific heat が may に な っ た. Heat の temperature, magnetic field, magnetic field direction dependence し, super 伝 を measurement に お け る quasiparticle の state density dependence を adjustable magnetic field direction べ た results, Sr_2RuO_4 の different party な super 伝 guide ギ ャ ッ プ tectonic の 観 measurement, the wave number space で の super 伝 guide ギ ャ ッ の プ structure visualization に successful し た. Low-temperature で の み 4 back said sex seaborne を も つ in-plane magnetic field direction dependence が 観 measuring さ れ, super 伝 を main に bear う フ ェ ル ミ surface で は, RuO_2 in-plane の で super 伝 [100] direction guide ギ ャ ッ プ が 顕 に small さ く な っ て い る こ と が わ か っ た. The <s:1> れ を Sr_2RuO_4 <s:1> super伝 derivative ギャップ structure を direction dependence まで contains めて determining the <s:1> た initial <s:1> experiment である. こ の results は, Sr_2RuO_4 の ス ピ ン triple superpower 伝 guide に お け る ク ー パ ー の seaborne wave number of masato の polices according to sex, super 伝 guide メ カ ニ ズ ム の decision, interpret に very important で に あ る. The <s:1> research on に, に, て, て of the physical Society of Japan international conference で presentation た た. Youdaoplaceholder0, さらに achievements を papers に を, Physical Review Letters な に に published された.

项目成果

Kazuhiko Deguchi: "Gap Structure of the Spin-Triplet Superconductor Sr_2RuO_4 Determined from the Field-Orientation Dependence of Specific Heat"Physical Review Letters. 92. 047002 (2004)

Kazuhiko Deguchi：“根据比热场方向依赖性确定的自旋三重态超导体 Sr_2RuO_4 的间隙结构”物理评论快报。

Kazuhiko Deguchi: "Superconducting Double Transition and the Upper Critical Field Limit of Sr_2RuO_4 in Parallel Magnetic Fields"Journal of the Physical Society of Japan. 71. 2839 (2002)

出口和彦：“平行磁场中Sr_2RuO_4的超导双跃迁和临界场上限”日本物理学会杂志。

R.Higashinaka: "Kagome-ice state in the spin-ice compound Dy_2Ti_2O_7"Journal of Physics : Condensed Matter. 16. S679 (2004)

R.Higashinaka：“自旋冰化合物 Dy_2Ti_2O_7 中的戈薇冰态”《物理学杂志：凝聚态》。

Naoki Kikugawa: "Superconducting Order Parameter"Physica.

菊川直树：《超导有序参数》物理学。

Kazuhiko Deguchi: "Field-Orientation Dependent Heat Capacity Measurements at Low Temperatures with a Vector Magnet System"publication in Review of Scientific Instruments. (Accepted). (2004)

Kazuhiko Deguchi：“使用矢量磁体系统进行低温下与场方向相关的热容测量”发表在《科学仪器评论》上。