本領域での研究

　超伝導物質において超伝導ギャップがノードを持つ場合、特定の波数の方向に対してトポロジカル数が定義できる場合があります。このとき、バルク・エッジ対応により超伝導体の表面にアンドレーエフ束縛状態（ABS）と呼ばれる局在状態が存在します。最も特徴的な系であるp波のスピン3重項超伝導体[1] は、表面状態がマヨラナ粒子となり伝導度が不純物散乱の影響を受けないなどの特異的な性質が予言されています。これはABS が奇周波数スピン3重項s波ペアにより形成されていることが理由です。また、d波の超伝導ギャップを持つ銅酸化物超伝導体の(1,1,0) 表面で見られるゼロエネルギーピークは銅酸化物超伝導体の超伝導ギャップの対称性を決定する一つの証拠となりました[2]。電導度にどのような特徴が現れるのかは、ABSの分散関係により決まり、銅酸化物超伝導体ではゼロエネルギーにフラットバンドが形成されていると考えられています。ギャップ内状態であるABS の直接的な証拠としては、物質表面のエネルギー分散関係が測定できる角度分解光電子分光などの実験が有力です。しかし、トポロジカル超伝導体の候補物質の超伝導ギャップが小さいことや、十分に綺麗な表面を作り出さなければならないことなどからギャップ内状態の直接的な証拠は得られておらず、伝導度によるABS の有の判定及び分散関係の類推が広く行われています。

　私はトポロジカル超伝導体でどのような電導度が観測されるのかに着目して研究を行っています。ABSがフラットバンドの場合は電導度にゼロエネルギーピーク構造が現れるだけであるが、カイラル超伝導体などではブロードなピーク構造が期待されます。3 次元物質で超伝導ギャップのノード構造が複雑な場合はABSも複雑な分散関係を持ちます。UPt3はトポロジカル超伝導体の候補物質であり、スピン3 重項超伝導が実現していることが分かっていますが、超伝導ギャップの対称性は特定されていません。私達は磁場を印加し、その角度を変えて伝導度を測定することよりABSの分散関係に関する多くの情報が得られることを理論的に示し、超伝導ギャップの対称性を特定する方法を提案しました[3]。

[1] A. Yu Kitaev, Phys.-Usp. 33, 131 (2001).
[2] Y. Tanaka, et al., PRL 74, 3451 (1995).
[3] S. Tamura, et al., PRB 95, 104511 (2017).

略歴

2011年

東北大学 理学部物理学科 卒業

2013年

東北大学 理学研究科 物理学専攻修士課程 修了

2013年

-2016年 日本学術振興特別研究員

2016年

東北大学 理学研究科 物理学専攻博士課程 修了

2016年

名古屋大学 大学院工学研究科 応用物理部門 PD研究員、現在に至る

代表論文

"Surface Andreev Bound States and Odd-Frequency Pairing in Topological Superconductor Junctions"
Yukio Tanaka and Shun Tamura
Journal of Low Temperature Physics 191, 61-83 (Apr. 2018)
https://doi.org/10.1007/s10909-018-1849-8

"Theory of surface Andreev bound states and tunneling spectroscopy in three-dimensional chiral superconductors"
Shun Tamura, Shingo Kobayashi, Lu Bo, and Yukio Tanaka
Physical Review B 95, 104511-1-22 (Mar. 2017)
DOI: 10.1103/PhysRevB.95.104511

"Current fluctuations in unconventional superconductor junctions with impurity scattering"
Pablo Burset, Bo Lu, Shun Tamura, and Yukio Tanaka
Physical Review B 95, 224502-1-9 (Jun. 2017)
DOI: 10.1103/PhysRevB.95.224502

"Drude and Superconducting Weights and Mott Transitions in Variation Theory"
S. Tamura, H. Yokoyama
Journal of the Physical Society of Japan 84, 064707-1-11 (2015).
https://doi.org/10.7566/JPSJ.84.064707
*Editors' Choice

"Stability of staggered flux state in d-p model studied using variational Monte Carlo method"
S. Tamura, H. Yokoyama
Phys. Proc. 65, 1-4 (2015).
https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.05.092

"Variational Monte Carlo Study of Spin-Gapped Normal State and BCS-BEC Crossover in Two-Dimensional Attractive Hubbard Model"
S. Tamura, H. Yokoyama
Journal of the Physical Society of Japan 81, 064718-1-14 (Jun. 2012).
https://doi.org/10.1143/JPSJ.81.064718