鉄系超伝導体におけるスピン軌道相互作用～異方的スピン揺らぎとその超伝導への影響

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鉄系超伝導体における重要な課題となっている、いわゆるs+-超伝導状態の検証にあたっては、不純物効果の研究が有効であることが知られている。それに関する研究を昨年度から行っているが、本年度は特に非磁性不純物と磁性不純物の違いに関する研究を行った。具体的には、s+-状態とs++状態を記述する最も単純なモデルに対して解析的な計算を行い、不純物由来のギャップ内束縛状態(局所状態密度にピークとして現れる)の数などを調べた。結果として、純粋なs+-またはs++超伝導の場合には磁性・非磁性不純物の違いは明確でないが、s+-とs++の中間的な状態であれば磁性・非磁性不純物には明確な違いが現れることを見出した。すなわち、s+-とs++の中間的な状態であれば、非磁性不純物近傍には束縛状態が2つ現れるが、磁性不純物近傍には4つ現れることがわかった。(純粋なs+-やs++ではいずれの場合も2つ。)この結果は、これまでにあまり研究されていないs+-とs++の中間的な状態において、新しい物理現象が発見されうることを示唆しており興味深い。以上の解析計算による研究に加え、数値計算による研究も進展させた。これについては、実験研究者とも協力しつつ、鉄系超伝導体のFeAs面内に導入されたCo不純物近傍の局所状態密度の計算を行い、超伝導ギャップ関数の構造についての知見を与えることができた。もうひとつの課題であるスピン軌道相互作用については、鉛を含む立方晶逆ペロブスカイト物質系の研究を行い、スピン軌道相互作用に由来する新奇な物理現象(3次元ディラック電子の出現)を議論した。