[論文レビュー] Anisotropic proximity-induced superconductivity and edge supercurrent in Kagome metal, K1-xV3Sb5

Yaojia Wang, S. Y. Yang+12 more|arXiv (Cornell University)|Dec 10, 2020

Advanced Condensed Matter Physics参考文献 51被引用数 45

ひとこと要約

本論文は K1-xV3Sb5 ジョセソン接合における異方性の近接誘起超伝導を示し、方向依存の磁気抵抗とエッジ状態に由来する電流の証拠を明らかにしている。さらに、スピン三重項対対称性を支持する可能性のある異方性の内部磁場を示唆している。

ABSTRACT

Materials with transition metals in triangular lattices are of great interest for their potential combination of strong correlation, exotic magnetism and electronic topology. Kagome nets are of particular importance since the discovery of geometrically frustrated magnetism and topological band structures in crystals like Herbertsmithite and Fe3Sn2, respectively. KV3Sb5 was discovered to be a layered topological metal with a Kagome net of vanadium. Here, we fabricated Josephson Junctions (JJ) of K1-xV3Sb5 and induced superconductivity over long junction lengths. Through magnetoresistance and current vs. phase measurements, we observed magnetic field sweeping direction dependent magnetoresistance, and an anisotropic interference pattern with a Fraunhofer pattern for in-plane magnetic field, but a suppression of critical current for out-of-plane magnetic field. These results indicate an anisotropic internal magnetic field in K1-xV3Sb5 which influences the superconducting coupling in the junction, possibly giving rise to spin-triplet superconductivity. In addition, the observation of long-lived fast oscillations shows evidence of spatially localized conducting channels arising from edge states. These observations pave the way for studying unconventional superconductivity and Josephson device based on Kagome metals with electron correlation and topology.

研究の動機と目的

• 強い相関とトポロジーを有する Kagome 金属における超伝導の探索を動機づける。
• K1-xV3Sb5 ベースのジョセソン接合における長距離の近接誘起超伝導を調査する。
• 非古典的な対称性を示唆する磁場依存輸送特性やエッジ状態の兆候を特定する。

提案手法

• K1-xV3Sb5 を用いて長距離の接合長にわたり超伝導を誘導するジョセソン接合を作製する。
• 平行および垂直成分の磁場を変化させて磁気抵抗測定を行う。
• 電流対位相(I–φ)測定を実施して干渉パターンをマッピングする。
• 磁場方向依存性を解析して超伝導結合に影響を与える内部磁場の異方性を推定する。
• 高速振動とエッジチャネル関連の輸送特徴を探す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 K1-xV3Sb5 はジョセソン接合において異方性の磁場依存超伝導結合を示すか？
• RQ2 近接誘起超伝導下でK1-xV3Sb5 のエッジ状態は空間的に局在し長寿命のエッジ電流を支えることができるか？
• RQ3 材料の内部磁場とトポロジーに起因する非古典的(潜在的にはスピン三重項)対を裏付ける証拠はあるか？

主な発見

• 磁場の方向が磁気抵抗を制御し、接合に異方性輸送を示す。
• 平面内磁場はFraunhofer様の干渉パターンを生み出し、平面外磁場は臨界電流を抑制する。
• 内部磁場の異方性が接合の超伝導結合を変調することを示唆する証拠。
• 長寿命の高速振動の観測は、エッジ状態に関連する空間的に局在した伝導チャネルを示唆する。
• 相関とトポロジー的側面を有する Kagome 金属における潜在的な非古典的超伝導を示唆する。