不均一な超伝導体におけるトポロジカル秩序

非均匀超导体的拓扑顺序

基本信息

批准号：
20654030
负责人：
田仲由喜夫
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

アンドレーエフ束縛状態をトポロジーの観点から研究を行った。時間反転対称性を破らない、ゼロエネルギー(フェルミ面上)に形成されるアンドレーエフ束縛状態を波動関数のもつ性質とバルクのハミルトニアンの持つ性質から研究した。ボゴリューボフ方程式の持つ電子・ホール対称性と時間反転対称性から、カイラリティとよばれる量子数を定義することができ、その結果バルクの超伝導体で定義されるトポロジカル不変量が計算できる。一方で、カイラリティ演算子を波動関数に作用することによって、+-のカイラリティを持つ状態の個数を知ることができる。バルクで定義されるトポロジカル量子数(巻きつけ数整数)が、+-の固有値を持つ状態数の差になっていることが解明された。これは指数定理というもので、ゼロアンドレーエフ束縛状態の持つトポロジカルな性質が解明されたことに対応する。またスピン軌道相互作用が強い空間反転対称性の破れた超伝導の表面状態を調べた。スピン1重項d波とスピン3重項p波が共存するような条件下で、ゼロエネルギーアンドレーエフ束縛状態がマヨラナフェルミオンになることが示された。マヨラナフェルミオンはトポロジカル絶縁体の上に、強磁性体と超伝導体を載せた系においても現れる。マヨラナフェルミオンが準粒子トンネル効果、ジョセフソン効果に与える影響を調べた。こうした研究とは別に、整数スピンからなる、3本鎖のスピンチューブ系の基底状態における相図を、非線形シグマ模型、強結合展開、弱結合展開、数値計算(密度行列くりこみ群)を組み合わせて決定した。スピン2では、断面の三角形の結合が強い極限で、三角形の異方性を変化させることにより4回の逐次相転移が起きる。このように相図は複雑であるが、半奇数スピンを持つ端状態やストリング秩序パラメータで特徴付けられる非自明なトポロジカル相と、それ以外の「自明な」相の2つに分類された。

从拓扑的角度研究了安德里·绑定的状态。基于波函数的特性和批量哈密顿量的特性，研究了在零能量（在费米表面上）形成的Andreev结合态。从Bogoryubov方程的电子孔对称性和时间内传感器对称性，可以定义称为手性的量子数，结果，可以计算由散装超导体定义的拓扑不变性。另一方面，通过对波函数作用，可以找到手性 +的状态数。已经揭示了批量定义的拓扑量子数（绕组整数）是具有 + - 特征值的状态数量之间的差异。这是一个指数定理，对应于零andreev结合状态的拓扑特性的阐明。我们还研究了损坏的超导性的表面状态，其空间反向对称性具有强旋转轨道相互作用。结果表明，在旋转单线D和旋转三重态P波共存的条件下，零能量Andreev结合状态成为Mayorana fermion。 Majolana Fermion还出现在铁磁和超导体上的系统中。我们研究了Mayorana fermion对准粒子隧道和约瑟夫森效应的影响。与这些研究分开，通过将非线性Sigma模型，强键膨胀，弱键扩展和数值计算（密度矩阵重质量分配组）组合来确定由整数旋转组成的三链旋转管系统基态的相图。在自旋2中，三角形的粘结在极限处很强，当三角形的各向异性变化时，会发生四个顺序相变。因此，相图很复杂，但分为两类：以半odd旋转和弦序参数为特征的非平凡拓扑相，以及其他“琐碎”阶段。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Interplay between Superconductivity and Ferromagnetism on a Topological Insulator

DOI：
10.1103/physrevb.81.184525
发表时间：
2010-03
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
J. Linder;Yukio Tanaka;T. Yokoyama;A. Sudbø;N. Nagaosa
通讯作者：
J. Linder;Yukio Tanaka;T. Yokoyama;A. Sudbø;N. Nagaosa

Tunneling between Two Helical Superconductors via Majorana Edge Channels

通过马约拉纳边缘通道在两个螺旋超导体之间建立隧道

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Phys.Rev.Lett.
影响因子：
0
作者：
余越伸彦;今村裕志;小坂英男;佐野雅己;Y.Moritomo;Y.Asano
通讯作者：
Y.Asano

Quantum phase transitions in three-leg spin tubes

DOI：
10.1103/physrevb.82.075108
发表时间：
2010-05
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
D. Charrier;S. Capponi;M. Oshikawa;P. Pujol
通讯作者：
D. Charrier;S. Capponi;M. Oshikawa;P. Pujol

Vortex shadow on surface of chiral p-wave superconductors

手征p波超导体表面的涡旋阴影

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Physica C
影响因子：
1.7
作者：
T.Yokoyama;C.Iniotakis;Y.Tanaka;M.Sigrist
通讯作者：
M.Sigrist

Topological edge states in superconducting systems

超导系统中的拓扑边缘态

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
Koudai Sugimoto;Zhi Li;Eiji Kaneshita;Kenji Tsutsui;and Takami Tohyama;吉崎大裕;藤本皓大;E.Ohmichi;H. Matsuno;田仲由喜夫;T. Tohyama;Eiji Ohmichi;Kodai Fujimoto;Y.Tanaka
通讯作者：
Y.Tanaka