2025/11/13 更新

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フカヤ ユリ
深谷 優梨
FUKAYA Yuri
所属
環境生命自然科学学域 助教
職名
助教
外部リンク

研究分野

  • 自然科学一般 / 磁性、超伝導、強相関系  / 超伝導理論

経歴

  • 岡山大学   大学院環境生命科学研究科   助教

    2024年4月 - 現在

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    国名:日本国

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  • University of Salerno   Postdoctoral Fellow

    2021年6月 - 2024年3月

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    国名:イタリア共和国

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  • 京都大学   基礎物理学研究所   特定研究員

    2021年4月 - 2021年5月

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    国名:日本国

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  • 名古屋大学   大学院工学研究科応用物理学専攻   日本学術振興会特別研究員PD

    2020年4月 - 2021年3月

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    国名:日本国

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  • 名古屋大学   大学院工学研究科応用物理学専攻   日本学術振興会特別研究員DC2

    2019年4月 - 2020年3月

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    国名:日本国

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所属学協会

  • 応用物理学会

    2025年1月 - 現在

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論文

  • Tunneling Conductance in Superconducting Junctions with p-wave Unconventional Magnets Breaking Time-reversal Symmetry 査読

    Yuri Fukaya, Keiji Yada, Yukio Tanaka

    Journal of Superconductivity and Novel Magnetism   38 ( 6 )   228   2025年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    A new type of magnet called p -wave unconventional magnet is proposed, stimulated by the discovery of altermagnet. We study the tunneling conductance of p -wave unconventional magnet/superconductor junctions by adopting the effective Hamiltonian of p -wave unconventional magnets with time-reversal symmetry breaking, suggested (Hellenes et al. P-wave magnets, http://arxiv.org/abs/2309.01607 2024). The tunneling conductance shows an asymmetric behavior with respect to bias voltage in the helical p -wave superconductor junctions. It is caused by the missing of helical edge states contributing to the charge conductance owing to the momentum-dependent spin-split feature of the Fermi surface in p -wave unconventional magnets. In chiral d and p -wave superconductor junctions, the resulting spin-resolved tunneling conductance takes a different value for spin sectors due to the time-reversal symmetry breaking in superconductors. Our results qualitatively reproduce the results based on the simplified Hamiltonian (Maeda et al. J. Phys. Soc. Jpn. 93 , 114703 2024), where only the odd function of the exchange coupling of p -wave unconventional magnets is taken into account, which gives the shift of the Fermi surface and preserves the time-reversal symmetry similar to the spin-orbit coupling.

    DOI: 10.1007/s10948-025-07064-w

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s10948-025-07064-w/fulltext.html

  • Crossed surface flat bands in three-dimensional superconducting altermagnets

    Yuri Fukaya, Bo Lu, Keiji Yada, Yukio Tanaka, Jorge Cayao

    arXiv   2510.14724   2025年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語  

    DOI: 10.48550/arXiv.2510.14724

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  • Superconducting phenomena in systems with unconventional magnets 招待 査読

    Yuri Fukaya, Bo Lu, Keiji Yada, Yukio Tanaka, Jorge Cayao

    Journal of Physics: Condensed Matter   37 ( 31 )   313003 - 313003   2025年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP Publishing  

    Abstract

    In this work we review the recent advances on superconducting phenomena in junctions formed by superconductors and unconventional magnets (UM). Conventional magnets, such as ferromagnets and antiferromagnets, are characterized by broken time-reversal symmetry but only ferromagnets produce a finite net magnetization due to parallel spin alignment and spin-split bands in momentum. Very recently, a new type of magnets has been reported and here we refer to them as UMs because they exhibit special properties of both ferromagnets and antiferromagnets: they exhibit zero net magnetization (like antiferromagnets) and a nonrelativistic spin splitting of energy bands (like ferromagnets), both leading to anisotropic spin-polarized Fermi surfaces. An interesting property of UMs is that their magnetic order can be even or odd with respect to momentum, where d-wave altermagnets and p-wave magnets are the most representative examples. In this regard, d-wave altermagnets and p-wave magnets are seen as counterparts in magnetism of the unconventional d- and p-wave superconducting states, respectively. While the impact of conventional magnetism on superconductivity has been largely studied, the combination of UMs and superconductivity has only lately attracted considerably attention. This work provides a comprehensive review of the recent progress on the interplay between superconductivity and UMs. In particular, we focus on the fundamental emerging superconducting phenomena and also discuss the potential implications towards quantum applications.

    DOI: 10.1088/1361-648x/adf1cf

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-648X/adf1cf/pdf

  • Engineering subgap states in superconductors by altermagnetism

    Bo Lu, Phillip Mercebach, Pablo Burse, Keiji Yada, Jorge Cayao, Yukio Tanaka, Yuri Fukaya

    arXiv   2508.03364   2025年8月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語  

    DOI: 10.48550/arXiv.2508.03364

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  • Orientation-dependent transport in junctions formed by d-wave altermagnets and d-wave superconductors 査読

    Wenjun Zhao, Yuri Fukaya, Pablo Burset, Jorge Cayao, Yukio Tanaka, Bo Lu

    Physical Review B   111 ( 18 )   2025年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society (APS)  

    DOI: 10.1103/physrevb.111.184515

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    その他リンク: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.111.184515/fulltext

  • Classification of pair symmetries in superconductors with unconventional magnetism 査読

    Kazuki Maeda, Yuri Fukaya, Keiji Yada, Bo Lu, Yukio Tanaka, Jorge Cayao

    Physical Review B   111 ( 14 )   2025年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society (APS)  

    DOI: 10.1103/physrevb.111.144508

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    その他リンク: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.111.144508/fulltext

  • Design of multiple-resonant phononic metasurface for sound absorbing and energy harvesting devices 査読

    Akira Kojima, Julien Cuau, Yuri Fukaya, Kenji Tsuruta

    Japanese Journal of Applied Physics   64 ( 4 )   04SP32 - 04SP32   2025年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP Publishing  

    Abstract

    Acoustic metasurfaces, which utilize acoustically resonating structures, enable precise control and shielding of sound waves through compact, subwavelength devices. In this study, we propose a multi-resonant metasurface design comprising a decorated membrane, Helmholtz resonators, and a defective pillar array. The proposed structure facilitates both sound absorption and energy harvesting. The effectiveness of its multiple-resonance mechanism was validated through numerical and experimental analyses. Numerical calculations revealed three resonant peaks within the frequency range of 500 Hz to 4000 Hz, achieving an average absorption coefficient of over 90%. Additionally, the structure demonstrated an average generated voltage of 1.6 mV as the potential difference across the PZT patch. Furthermore, we propose the application of this structure in the development of phononic-structural metasurfaces. This metasurface comprises multiple resonant structures of varying sizes, enabling the superposition of resonance peaks from individual units. This design facilitates broadband sound absorption in the audible frequency range.

    DOI: 10.35848/1347-4065/adbd4a

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1347-4065/adbd4a/pdf

  • Josephson effect and odd-frequency pairing in superconducting junctions with unconventional magnets 査読

    Yuri Fukaya, Kazuki Maeda, Keiji Yada, Jorge Cayao, Yukio Tanaka, Bo Lu

    Physical Review B   111 ( 6 )   2025年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society (APS)  

    DOI: 10.1103/physrevb.111.064502

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    その他リンク: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.111.064502/fulltext

  • Back-action supercurrent rectifiers 査読

    Daniel Margineda, Alessandro Crippa, Elia Strambini, Laura Borgongino, Alessandro Paghi, Giorgio de Simoni, Lucia Sorba, Yuri Fukaya, Maria Teresa Mercaldo, Carmine Ortix, Mario Cuoco, Francesco Giazotto

    Communications Physics   8 ( 1 )   2025年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1038/s42005-024-01931-z

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s42005-024-01931-z

  • Supercurrent diode with high winding vortex

    Yuri Fukaya, Maria Teresa Mercaldo, Daniel Margineda, Alessandro Crippa, Elia Strambini, Francesco Giazotto, Carmine Ortix, Mario Cuoco

    arXiv   2024年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語  

    DOI: 10.48550/arXiv.2403.04421

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  • Sign reversal diode effect in superconducting Dayem nanobridges 査読

    Daniel Margineda, Alessandro Crippa, Elia Strambini, Yuri Fukaya, Maria Teresa Mercaldo, Mario Cuoco, Francesco Giazotto

    Communications Physics   6 ( 1 )   2023年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Supercurrent diodes are nonreciprocal electronic elements whose switching current depends on their flow direction. Recently, a variety of composite systems combining different materials and engineered asymmetric superconducting devices have been proposed. Yet, ease of fabrication and tunable sign of supercurrent rectification joined to large efficiency have not been assessed in a single platform so far. We demonstrate that all-metallic superconducting Dayem nanobridges naturally exhibit nonreciprocal supercurrents under an external magnetic field, with a rectification efficiency up to ~ 27%. Our niobium nanostructures are tailored so that the diode polarity can be tuned by varying the amplitude of an out-of-plane magnetic field or the temperature in a regime without magnetic screening. We show that sign reversal of the diode effect may arise from the high-harmonic content of the current phase relation in combination with vortex phase windings present in the bridge or an anomalous phase shift compatible with anisotropic spin-orbit interactions.

    DOI: 10.1038/s42005-023-01458-9

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s42005-023-01458-9

  • Particle-hole spectral asymmetry at the edge of multiorbital noncentrosymmetric superconductors 査読

    Yuri Fukaya, Keiji Yada, Yukio Tanaka, Paola Gentile, Mario Cuoco

    Physical Review B   108 ( 2 )   2023年7月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society (APS)  

    DOI: 10.1103/physrevb.108.l020502

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    その他リンク: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.108.L020502/fulltext

  • Anomalous Josephson coupling and high-harmonics in non-centrosymmetric superconductors with S-wave spin-triplet pairing 査読

    Yuri Fukaya, Yukio Tanaka, Paola Gentile, Keiji Yada, Mario Cuoco

    npj Quantum Materials   7 ( 1 )   2022年9月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    We study the Josephson effects arising in junctions made of non-centrosymmetric superconductors with spin-triplet pairing having s-wave orbital-singlet symmetry. We demonstrate that the orbital dependent character of the spin-triplet order parameter determines its non-trivial texture in the momentum space due to the inversion symmetry breaking and spin-orbit interactions. The emergence of this pattern is responsible for the occurrence of an anomalous Josephson coupling and a dominance of high-harmonics in the current phase relation. Remarkably, due to the spin-orbital couplings, variations in the electronic structure across the heterostructure can generally turn the ground state of the junction from 0- to a generic value of the Josephson phase, thus realizing the so-called φ-junction. Hallmarks of the resulting Josephson behavior, apart from non-standard current-phase relation, are provided by an unconventional temperature and magnetic field dependence of the critical current. These findings indicate the path for the design of superconducting orbitronics devices and account for several observed anomalies of the supercurrent in oxide interface superconductors.

    DOI: 10.1038/s41535-022-00509-8

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41535-022-00509-8

  • Spin susceptibility for orbital-singlet Cooper pair in the three-dimensional Sr2RuO4 superconductor 査読

    Yuri Fukaya, Tatsuki Hashimoto, Masatoshi Sato, Yukio Tanaka, Keiji Yada

    Physical Review Research   4 ( 1 )   2022年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society (APS)  

    DOI: 10.1103/physrevresearch.4.013135

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    その他リンク: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevResearch.4.013135/fulltext

  • Orbital tunable 0−π transitions in Josephson junctions with noncentrosymmetric topological superconductors 査読

    Yuri Fukaya, Keiji Yada, Yukio Tanaka, Paola Gentile, Mario Cuoco

    Physical Review B   102 ( 14 )   2020年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society (APS)  

    DOI: 10.1103/physrevb.102.144512

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    その他リンク: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.102.144512/fulltext

  • Spin-orbital hallmarks of unconventional superconductors without inversion symmetry 査読

    Yuri Fukaya, Shun Tamura, Keiji Yada, Yukio Tanaka, Paola Gentile, Mario Cuoco

    Physical Review B   100 ( 10 )   2019年9月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society (APS)  

    DOI: 10.1103/physrevb.100.104524

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    その他リンク: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.100.104524/fulltext

  • Interorbital topological superconductivity in spin-orbit coupled superconductors with inversion symmetry breaking 査読

    Yuri Fukaya, Shun Tamura, Keiji Yada, Yukio Tanaka, Paola Gentile, Mario Cuoco

    Physical Review B   97 ( 17 )   2018年5月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society (APS)  

    DOI: 10.1103/physrevb.97.174522

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    その他リンク: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.97.174522/fulltext

  • ドープしたKane-Mele模型における異方的超伝導の発現機構 査読

    85 ( 10 )   104704 - 104704   2016年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本物理学会  

    <p>単原子層物質は、異方的超伝導の探索において近年注目を集めている物質の一つでであり、その多くは2次元ハニカム格子をもつ。中でもグラフェン等の14族原子で形成される単原子層物質の内在型スピン軌道相互作用に注目すると、シリセンではグラフェンに比べて4000倍も大きくなる。本研究では、このハニカム格子に内在型スピン軌道相互作用を取り入れた模型であるKane-Mele模型において内在型スピン軌道相互作用によって安定化しうる超伝導ペアをクーロン斥力由来の超伝導を仮定して理論的に調べる。</p>

    DOI: 10.7566/jpsj.85.104704

    CiNii Article

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講演・口頭発表等

  • 時間反転対称性の破れを持つp波磁性体と超伝導体接合におけるトンネルコンダクタンスの理論

    深谷優梨, 矢田圭司, 田仲由喜夫

    日本物理学会第80回年次大会(2025年)  2025年9月18日 

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    開催年月日: 2025年9月16日 - 2025年9月19日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 新奇磁性体との超伝導接合におけるJosephson効果と奇周波数ペアの理論 招待

    深谷 優梨, 前田 知輝, 矢田圭司, Jorge Cayao, 田仲由喜夫, Bo Lu

    創発量子現象の凝縮系物理の新展開 エニオン、エッジ状態、ハイブリッド量子系  2025年6月27日 

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    開催年月日: 2025年6月25日 - 2025年6月27日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • フラットバンドを有するJosephson接合における局所状態密度とペア振幅の理論

    日本物理学会2025年春季大会  2025年3月19日 

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    開催年月日: 2025年3月18日 - 2025年3月21日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 新奇磁性体とのJosephson接合におけるJosephson効果と奇周波数ペア振幅に関する理論

    深谷優梨, 前田知輝, 矢田圭司, Jorge Cayao, 田仲由喜夫, Bo Lu

    日本物理学会2025年春季大会  2025年3月19日 

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    開催年月日: 2025年3月18日 - 2025年3月21日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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受賞

  • 第20回(2026年)日本物理学会若手奨励賞

    2025年11月   日本物理学会   トポロジカル超伝導および非従来型磁性体・超伝導体接合に関する理論的研究

    深谷優梨

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 空間反転対称性のない多軌道系における異軌道間電子対によるトポロジカル超伝導の理論

    研究課題/領域番号:19J11865  2019年04月 - 2021年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    深谷 優梨

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    配分額:1700000円 ( 直接経費:1700000円 )

    当年度に行った研究は、空間反転対称性の破れた3軌道模型/スピン1重項・s波超伝導体接合におけるJosephson電流を理論的に計算したことである。3軌道模型において、スピン軌道相互作用及び空間反転対称性の破れによって異軌道間で電子対を形成することが可能であり、そのペアがスピン3重項状態のトポロジカル超伝導状態となる「異軌道間トポロジカル超伝導」を考える。Josephson電流は、一般にフーリエ級数展開で記述される。今回の研究では、超伝導ペアが時間反転対称性を破っていないため、Josephson電流はsin項のみで記述される。また、超伝導ペアのスピン状態が同じであればsinの第1次の項が有限となるが、異なるとsinの第1次項はゼロとなる。本研究では、スピン軌道相互作用によって3軌道模型においてスピン1重項状態であるペア振幅が誘起されるため、(100)接合におけるJosephson電流はsinの第1次項から記述される。この(100)方向のJosephson電流は、多軌道の効果によって、3軌道模型側の化学ポテンシャルが増大するとsinの第1次の項の符号が変化することが明らかになった。その一方で、(110)方向のJosephson電流はスピン1重項のペア振幅の異方性によって、sinの第1次項がゼロとなることを明らかにした。
    本研究の最後に、最大Jospehosn電流の温度依存性を計算した。3軌道模型において、ゼロエネルギー表面状態があれば、最大Josephson電流は低温で増大する。
    本研究はPhysical Review Bに出版済みである。

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担当授業科目

  • キャリア形成 (2025年度) 1~4学期  - [第1学期]月7~8, [第2学期]その他, [第3学期]水5~6, [第4学期]水5~6

  • プログラミング (2025年度) 3・4学期  - 水1~2

  • プログラミング1 (2025年度) 第3学期  - 水1~2

  • プログラミング2 (2025年度) 第4学期  - 水1~2

  • 工学基礎実験実習 (2025年度) 1・2学期  - その他

  • 工学基礎実験実習 (2025年度) 1・2学期  - 火5~8

  • 特別研究 (2025年度) その他  - その他

  • 特別講義 (2025年度) 1~4学期  - [第1学期]月7~8, [第2学期]その他, [第3学期]水5~6, [第4学期]水5~6

  • 表現技法1(電気電子系) (2025年度) 前期  - その他

  • 表現技法2(電気電子系) (2025年度) 後期  - その他

  • プログラミング (2024年度) 3・4学期  - 水1~2

  • プログラミング (2024年度) 3・4学期  - 水1~2

  • プログラミング1 (2024年度) 第3学期  - 水1~2

  • プログラミング2 (2024年度) 第4学期  - 水1~2

  • 工学基礎実験実習 (2024年度) 1・2学期  - 火5~8

  • 特別研究 (2024年度) その他  - その他

  • 表現技法1(電気電子系) (2024年度) 前期  - その他

  • 表現技法2(電気電子系) (2024年度) 後期  - その他

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