Excitation spectra and wave functions of quasiparticle bound states in bilayer Rashba superconductors

二層ラシュバ型超伝導体における準粒子励起

東 陽一*; 永井 佑紀   ; 吉田 智大*; 加藤 勝*; 柳瀬 陽一*

Higashi, Yoichi*; Nagai, Yuki; Yoshida, Tomohiro*; Kato, Masaru*; Yanase, Yoichi*

銅酸化物高温超伝導体等の非従来型超伝導体は、原子力分野をはじめとして、様々な産業への応用も期待され世界中で盛んに研究されている。近年、人工的に超伝導と絶縁体の層状構造を作ることが可能になり、その界面に生じる超伝導が高い超伝導転移温度を持ち多彩な性質を持つことがわかってきた。本論文では、二層ラシュバ型超伝導体と呼ばれる非一様ラシュバ型スピン軌道相互作用を持つ超伝導体の磁場下における準粒子状態を調べた事を報告する。上記課題の解決にあたり、界面超伝導を記述する理論モデルを構築しそのシミュレーション手法を開発した。その結果、超伝導磁束のまわりにトポロジカルに守られたゼロエネルギー準粒子束縛状態が存在することを明らかにした。これらの結果は、超伝導体の基礎物性を明らかにするのみならず、よい物性をもつデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。

We study the excitation spectra and the wave functions of quasiparticle bound states at a vortex and an edge in bilayer Rashba superconductors under a magnetic field. In particular, we focus on the quasiparticle states at the zero energy in the pair- density wave state in a topologically non-trivial phase. We numerically demonstrate that the quasiparticle wave functions with zero energy are localized at both the edge and the vortex core if the magnetic field exceed the critical value.