The research of the anisotropic superconducting gap in the origin to orbital degree of freedom

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最終年度は, 初年度に行ったBiS2系超伝導体の軌道自由度と超伝導対称性に関する研究を発展させて, スピン軌道相互作用をも取り入れた多極子自由度と超伝導対称性の関係を研究した。研究方法としては, 第一原理バンド計算を用いてBiS2超伝導体の電子バンドを求めた後に, 最局在Wannier関数を用いて, 伝導への寄与が大きいBiの6px/py軌道に焦点を当てた, スピンと軌道双方の自由度を取り込んだ有効4バンド模型を構築し, 平均場近似を用いてギャップ方程式を解くことで, 超伝導ギャップの対称性を議論した。オンサイトと次近接サイト間の引力相互作用をパラメーターにして, ギャップ対称性の変化を調べた結果, オンサイト相互作用だけでは, 従来型のシングレットs波か, 軌道間相互作用によるシングレットdxy波対称性しか現れないが, オフサイト相互作用を取り込むことで, パリティが混成した超伝導状態など多彩なギャップ対称性が表れる事を示した。BiS2超伝導体は,伝導面が対を作ることで, 系全体の空間反転対称性を保持している。そのため, バルクでは反転対称性が保たれているが, 表面では伝導面の対が破れてパリティ混成が起こるため, 表面とバルクで超伝導の性質が異なる可能性がある。実際, 熱伝導度測定のようなバルクの物理量を測定する実験においては, フルギャップの超伝導であることが指摘されているが, ARPESによる測定ではノードの様な強い異方性を持つギャップが観測されており, 表面とバルクで異なる性質が見えている可能性がある。本研究の結果は伝導面が一枚の, 表面の超伝導を見ていると考えられ, 伝導面が対の状態の性質と比較することで, 実験で見られる性質の理解が進む事が期待される。この成果を纏めて国内会議にて報告した。