超伝導メゾスコピック系におけるスピンに依存した電子波干渉効果の理論

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近年、空間反転対称性の破れた超伝導体が発見され、新しい種類の超伝導体として注目を集めている。私はこの超伝導体を用いた接合におけるスピン輸送現象を調べた。この超伝導体のp波成分の振幅がs波成分より大きいとき、超伝導体の端の電子状態は量子スピンホール系とトポロジカルな意味で同じ構造をもっており、この端状態によって界面にスピン流が流れることを明らかにした。また、従来知られていたAndreev束縛状態がトポロジカルに保護されていることも示された。磁場をかけた時のスピン輸送現象も明らかにした。超伝導体中に形成される渦糸の研究の歴史は長いが、その超伝導対称性に関する研究は皆無であった。私は超伝導体中に存在する渦糸のコアの内部の超伝導状態の対称性の一般論を作った。渦度が奇数のときには、コア中心ではバルクと異なる超伝導の対称性のみが許されることがわかった。この理論によってs波超伝導体のコアの中心には奇周波数シングレットカイラルp波クーパー対のみが存在することが示された。さらに、この奇周波数クーパー対に起因して状態密度にゼロエネルギーピークが現れることが分かった。また、このことは従来知られているコアの内部に形成されるAndreev束縛状態の新しい解釈を与えるものであり、本研究の結果を用いることで従来の実験結果をコアの内部の超伝導状態という観点から説明できることが明らかになった。さらに、奇周波数超伝導体の存在を実験的に検証する方法も提案した。