超伝導を用いたトポロジカルスピン流物性の開拓

平成30年度では、ｓ波超伝導体・強磁性体における超伝導ボルテックスの非相反輸送現象について、(1)長さスケール、(2) Ginzburg-Landau理論による記述、の二点について研究および発表を行った。以下、それらの詳細を述べる。ボルテックス液体において、電気抵抗の非相反性及びそれに伴う整流効果の観測に昨年度成功した。超伝導体に特有なキャリアである超伝導量子渦（ボルテックス）はその生成及び消滅が試料端のみで実現されるために、ボルテックス・フローが超伝導体内部ではトポロジカルに保護されている。このボルテックスの有するトポロジカル保護の性質により、超伝導膜の裏面と表面で外部磁気環境が異なるだけで、境界条件の非対称性により面直方向の非相反輸送現象が発現する。これは相関距離が原子スケールと短い電子系では期待できない効果であり、「トポロジカル整流効果」と言うことができる。（１）では、基板の磁性の影響、試料の膜厚依存性及び超伝導体と磁性絶縁体の間の絶縁バリアの膜厚依存性を系統的に調べることにより長さスケールを検討するための対照実験を行い、環境の磁気的性質が空間的非対称なことによりボルテックスの非相反フローが実現されることを示した。（２）では、Ginzburg-Landau理論に基づいて、超伝導ボルテックスのトポロジカル保護の性質によって環境の空間的非対称性から非相反ボルテックスフローが実現されること示した。以上の成果によって超伝導ボルテックスによるトポロジカルスピン流物性の開拓ができたと言える。得られた結果は学術論文（3報）として出版し、２件の国内・国際学会での発表を行った。

平成30年度では、ｓ波超伝導体・強磁性体における超伝導ボルテックスの非相反輸送現象について、(1)長さスケール、(2) Ginzburg-Landau理論による記述、の二点について研究および発表を行った。以下、それらの詳細を述べる。ボルテックス液体において、電気抵抗の非相反性及びそれに伴う整流効果の観測に昨年度成功した。超伝導体に特有なキャリアである超伝導量子渦（ボルテックス）はその生成及び消滅が試料端のみで実現されるために、ボルテックス・フローが超伝導体内部ではトポロジカルに保護されている。このボルテックスの有するトポロジカル保護の性質により、超伝導膜の裏面と表面で外部磁気環境が異なるだけで、境界条件の非対称性により面直方向の非相反輸送現象が発現する。これは相関距離が原子スケールと短い電子系では期待できない効果であり、「トポロジカル整流効果」と言うことができる。（１）では、基板の磁性の影響、試料の膜厚依存性及び超伝導体と磁性絶縁体の間の絶縁バリアの膜厚依存性を系統的に調べることにより長さスケールを検討するための対照実験を行い、環境の磁気的性質が空間的非対称なことによりボルテックスの非相反フローが実現されることを示した。（２）では、Ginzburg-Landau理論に基づいて、超伝導ボルテックスのトポロジカル保護の性質によって環境の空間的非対称性から非相反ボルテックスフローが実現されること示した。以上の成果によって超伝導ボルテックスによるトポロジカルスピン流物性の開拓ができたと言える。得られた結果は学術論文（3報）として出版し、２件の国内・国際学会での発表を行った。