[論文レビュー] Multiband Superconductivity in the time reversal symmetry broken superconductor Re6Zr

Pradnya Parab, D. Singh+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 2017

Rare-earth and actinide compounds被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、高品質なRe6Zr単結晶に対する点接触アンドレエフ反射（PCAR）測定を実施し、二つの顕著な超伝導ギャップ（Δ₁ ≈ 0.79 meV および Δ₂ ≈ 0.22 meV）を明らかにした。これは多バンド超伝導性を示唆する。先行するミュオンスピンリダクション測定による時間反転対称性の破れ（TRSB）の証拠と併せると、非単一対称性超伝導体において、時間反転対称性を破る多バンドスイングレット対称性、あるいはインターバンド対称性が支配的な三重対称性の非単一超伝導状態である可能性が示唆される。

ABSTRACT

We report point contact Andreev Reflection (PCAR) measurements on a high-quality single crystal of the non-centrosymmetric superconductor Re6Zr. We observe that the PCAR spectra can be fitted by taking two isotropic superconducting gaps with Delta_1 ~ 0.79 meV and Delta_2 ~ 0.22 meV respectively, suggesting that there are at least two bands which contribute to superconductivity. Combined with the observation of time reversal symmetry breaking at the superconducting transition from muon spin relaxation measurements (Phys. Rev. Lett. 112, 107002 (2014)), our results imply an unconventional superconducting order in this compound: A multiband singlet state that breaks time reversal symmetry or a triplet state dominated by interband pairing.

研究の動機と目的

• Re6Zrにおける超伝導ペアリング対称性の解明。Re6Zrは時間反転対称性の破れ（TRSB）を示す非対称中心超伝導体として知られている。
• 直接的な分光測定を通じて、Re6Zrにおける複数の電子バンドが超伝導に寄与しているかどうかを特定すること。
• 超伝導オーダーパラメータの性質を、ギャップの数と大きさを特定することで明確化すること。
• 観測されたTRSBと多バンド超伝導状態を整合させる。特に対称スイングレット対称性と三重対称性のペアリング状態の違いを区別すること。

提案手法

• Re6Zrの高品質単結晶を用いて、超伝導ギャップ近傍の局所状態密度を調べるため、点接触アンドレエフ反射（PCAR）分光測定を実施した。
• 測定されたPCARスペクトルは、二つの等方的超伝導ギャップを有する二ギャップモデルでフィッティングした。
• フィッティング手順では、両バンドにs波ペアリング対称性を仮定した。これは等方的ギャップ行動と整合する。
• 先行するミュオンスピンリダクション（μSR）測定結果を踏まえ、超伝導転移温度で時間反転対称性の破れが確認されていることを考慮した。
• 分析の焦点は、時間反転対称性を破る多バンドスイングレットペアリングとインターバンド三重ペアリングの両状態が、非単一超伝導状態の起源としてどれが妥当かを区別することにあった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Re6Zrは、複数の超伝導ギャップによって示されるように、多バンド超伝導性を示すか？
• RQ2 時間反転対称性の破れを示すRe6Zrにおけるペアリング対称性および超伝導オーダーパラメータの性質は何か？
• RQ3 観測されたTRSBは、多バンドスイングレットペアリング状態または三重ペアリング状態によって一貫して説明可能か？
• RQ4 二つの顕著な超伝導ギャップ（Δ₁ ≈ 0.79 meV および Δ₂ ≈ 0.22 meV）は、Re6Zrの電子バンドとどのように関係しているか？

主な発見

• Re6Zrに二つの等方的超伝導ギャップ（Δ₁ ≈ 0.79 meV および Δ₂ ≈ 0.22 meV）が特定され、少なくとも二つの関与する電子バンドがあることが示された。
• 二つの顕著なギャップの存在は、Re6Zrにおける多バンド超伝導状態を強く支持する。
• 観測された多バンド超伝導性は、先行するミュオンスピンリダクション（μSR）測定で確認された時間反転対称性の破れと整合する。
• データは、非単一超伝導状態である可能性を示唆しており、時間反転対称性を破る多バンドスイングレット状態、あるいはインターバンドペアリングが支配的な三重状態である可能性がある。
• PCARスペクトルにギャップの異方性が認められないことから、両バンドにおける等方的s波ペアリングが支持される。