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Bi原子スケール薄膜の第一原理計算による機能設計

Research Project

Project/Area Number 10J02329
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

小鷹 浩毅  金沢大学, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2010 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsビスマス / 第一原理計算 / 表面状態 / 異方的Rashba効果 / ナノリボン / スピン・軌道相互作用 / グラフェン / Rashba効果
Research Abstract

Bi 1-バイレイヤー薄膜のスピン構造について研究成果をまとめた論文を執筆し、応用物理学会(JJAP)にて投稿した。(表題:Rashba Effect on the structure of the Bi One-Bilayer Film:Fully Relativistic First-Principles Calculation, Jpn.J.Appl.Phys.52(2013)035204-035209)
逆格子空間でのスピン分極を解析するプログラムの改良・mpi並列化を行った。等高線探索アルゴリズムを改良した他、原子局在、軌道局在を調べることが可能になった。mpi並列化により、以前より大規模な系の計算が可能になった。
作成したプログラムを用いて、Bi(001)多層薄膜の異方的なRashba効果のスピン分極の詳細を計算した。計算結果は、面内のRashba型スピン渦構造の方向、周期性を持つスピン面直成分の傾向について、スピン・角度分解光電子分光実験の先行研究のものと一致した。さらに、本研究では実験では明らかにされてないFermi面全体のスピン構造を明らかにした。加えて、Fermi面の電子状態の表面局在の割合と、積層による電子構造の変化を調べた。Bi(001)多層薄膜では多くの電子状態が表面1バイレイヤーに局在するが、その局在度がFermi面の各ポケットで異なることを明らかにした。これらの成果について、国内、国際学会で発表した。
また、今年度は採用最終年度に加えて、博士課程最終年度である。これまでの研究成果をまとめた学位論文の執筆を行った。年度後半は、学位論文の執筆に多くの時間を割いたが、これまでの研究成果を振り返ることが出来、研究内容についての理解がより深まった点で有意義であった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究成果の論文投稿も受理され、学位の取得も出来た。また、解析プログラムも予定していたように作ることが出来た。これらの点は上手く進展したと思う。最終年度の研究成果についての論文投稿がまだな点については、若干残念である。

Strategy for Future Research Activity

解析プログラムに実装していない部分を付け足したい。また、Bi(001)多層薄膜の異方的なRashba効果についての論文投稿を行いたいと考えている。

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2013 2012 2011 2010

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] Rashba Effect on the Structure of the Bi One-Bilayer Film : Fully Relativistic First-Principles Calculation2013

    • Author(s)
      Hiroki Kotaka, Fumiyuki Ishii, and Mineo Saito
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys

      Volume: 52 Issue: 3R Pages: 35204-35209

    • DOI

      10.7567/jjap.52.035204

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Edge States of Bi Nanoribbons on Bi Substrates: First-Principles Density Functional Study2012

    • Author(s)
      小鷹浩毅, 石井史之, 斎藤峯雄, 長尾忠昭, 柳沼晋
    • Journal Title

      JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS

      Volume: 51 Issue: 2R Pages: 25201-25201

    • DOI

      10.1143/jjap.51.025201

    • NAID

      40019170770

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Bi多層膜におけるフェルミ面とスピン構造の第一原理計算 : 膜厚依存性2013

    • Author(s)
      小鷹浩毅、石井史之、斎藤峯雄
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2013-03-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin-orbit interaction in multi-layer Bi (001) films2012

    • Author(s)
      Hiroki Kotaka, Fumiyuki Ishii, and Mineo Saito
    • Organizer
      International Symposium on Computics : Quantum Simulation ad Design
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2012-10-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 反転対称性の破れたBi多層薄膜の第一原理計算2012

    • Author(s)
      小鷹浩毅、石井史之、斎藤峯雄
    • Organizer
      日本物理学会平成24年度秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical study of spin texture in the Bi thin film2012

    • Author(s)
      Hiroki Kotaka, Fumiyuki Ishii, and Mineo Saito
    • Organizer
      International Conference Magnetics 2012
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      2012-07-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 第一原理計算によるBi薄膜のRashba効果の解析2012

    • Author(s)
      小鷹浩毅, 斎藤峯雄, 石井史之
    • Organizer
      物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-24
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Rashba effect of Bi (001) structure2011

    • Author(s)
      H.Kotaka, F.Ishii, M.Saito, T.Nagao, S.Yaginuma
    • Organizer
      ISSS-6 International Symposium on Surface Science
    • Place of Presentation
      Tower Hall Funabori Funabori, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2011-12-13
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Fully relativistic calculation of Bi (001) films without inversion symmetry2011

    • Author(s)
      H.Kotaka, F.ishii, M.Saito
    • Organizer
      ASIAN-14 The Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • Place of Presentation
      Takeda Hall, The University of Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2011-11-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Edge stale of zigzag Bi Nanoribbon and Bi substrate2011

    • Author(s)
      H.Kotaka, F.Ishii, M.Saito, T.Nagao, S.Yaginuma
    • Organizer
      QSD11 Quantum Simulations and Design
    • Place of Presentation
      MPIPKS Dresden Germany
    • Year and Date
      2011-09-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Biナノリボンの電子状熊に及ぼす基盤の影響2011

    • Author(s)
      小鷹浩毅, 斎藤峯雄, 石井史之, 長尾忠昭, 柳沼晋
    • Organizer
      物理学会2011年度秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパス(富岡山)
    • Year and Date
      2011-09-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Biエッジ状態の第一原理計算2011

    • Author(s)
      小鷹浩毅、斎藤峯雄、石井史之、長尾忠昭、柳沼晋
    • Organizer
      物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟大学(新潟)
    • Year and Date
      2011-03-27
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Biナノリボンの電子状態シミュレーション2010

    • Author(s)
      小鷹浩毅、斎藤峯雄、石井史之、長尾忠昭、柳沼晋
    • Organizer
      第24回分子シミュレーション討論会
    • Place of Presentation
      福井県県民ホール(福井)
    • Year and Date
      2010-11-24
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Electronic Structures of Bismuth Nanoribbon2010

    • Author(s)
      H.Kotaka, M.Saito, F.Ishii, T.Nagao, S.Yaginuma
    • Organizer
      The 13th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • Place of Presentation
      POSTECH, (Pohang, Korea)
    • Year and Date
      2010-11-02
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Biナノリボンのエッジ状態2010

    • Author(s)
      小鷹浩毅、斎藤峯雄、石井史之、長尾忠昭、柳沼晋
    • Organizer
      物理学会平成22年度秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス(大阪)
    • Year and Date
      2010-09-24
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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