3次元ディラック分散上の超伝導に対するギンツブルグ-ランダウ方程式; への適用

Ginzburg-Landau theory of superconducting topological insulators; Applications to

太田 幸宏; 永井 佑紀   ; 町田 昌彦  

Ota, Yukihiro; Nagai, Yuki; Machida, Masahiko

銅ドープされたトポロジカル絶縁体は超伝導秩序を発現することが確認され、バルクトポロジカル超伝導体の候補として着目を集めている。その有効2軌道モデルがFuおよびBergにより提案され、その特徴は、3次元ディラック型分散を有する電子の上で短距離の電子密度相互作用により超伝導ギャップが開く、という点に集約される。本講演では、こうした電子分散におけるギンツブルグ-ランダウ方程式を平均場理論により導出し、その超伝導秩序の熱力学的あるいは輸送特性を評価する手法を提案することを目的とする。特に、磁場侵入長に超伝導秩序のタイプに応じた特性が反映されることを示し、CuBiSeで発現している秩序同定の手法を探索する。

Seeking bulk topological superconductors is one of the most attractive issues in condensed matter physics and materials science now. Specifically, superconducting topological insulator copper-doped BiSe is a strong candidate of bulk topological superconductors. The characters mainly rely on Dirac-type electron's dispersion relations. In this paper, we show the Ginzburg-Landau (GL) theory in an effective two-orbital model of copper-doped BiSe, within weak-coupling superconductivity. The resultant theory predicts various curious thermodynamical and transport phenomena of this system. Among them, we propose a way of detecting a topological state with the London penetration depth.