Rotational isotropy breaking as proof for spin-polarized cooper pairs in the topological superconductor CuBiSe

トポロジカル超伝導体CuBiSeの回転対称性の破れの検出手法

永井 佑紀   ; 中村 博樹  ; 町田 昌彦  

Nagai, Yuki; Nakamura, Hiroki; Machida, Masahiko

物質端のみで電流を運ぶ熱電変換効率の高いと予想されるトポロジカル絶縁体と呼ばれる物質群が、原子力分野をはじめとして、さまざまな産業への応用も期待され盛んに研究されている。一方、トポロジカル絶縁体BiSeに銅を導入することによって作製された超伝導体CuBiSeは、端のみで電流を運ぶという物性を持ちながら超伝導となるため、新しいデバイスとして期待されており、その物性の詳細を明らかにすることが求められている。本論文では、このトポロジカル超伝導体CuBiSeの超伝導発現機構を探るための実験手法を提案する。具体的には、異方的な熱伝導率を測定することにより、超伝導化による回転対称性の破れを検出できるため、超伝導状態の決定が可能となることを指摘した。

In the promising candidate for topological superconductors, CuBiSe, we propose a way to exclusively determine the pairing symmetry. The proposal suggests that the angle dependence of the thermal conductivity in the basal plane shows a distinct strong anisotropy only when the pairing symmetry is an odd-parity spin-polarized triplet below the superconducting transition temperature (). Such striking isotropy breaking below is explicitly involved in the Dirac formalism for superconductors, in which the spin-orbit coupling is essential. We classify possible gap functions based on the Dirac formalism and clarify an origin of the isotropy breaking.