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磁気デバイスの磁気緩和に関する理論と第一原理計算手法の確立

Research Project

Project/Area Number 13J03505
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

兵頭 一茂  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsスピンオービトロニクス / 異常ホール効果 / 第一原理計算 / 遷移金属合金 / 磁気異方性定数 / 積層構造磁性体 / スピン軌道相互作用 / 異常ホール電導度
Outline of Annual Research Achievements

本年度は以下の内容について成果を挙げることができた.
“遷移金属合金の異常ホール効果に関する理論研究“
近年磁気工学分野で注目を浴びているスピンオービトロニクスは,電子の運動がスピン軌道相互作用(SOI)を介してスピン自由度と相関を持つことに着目し,電場によりスピン自由度の制御を目指す分野である.異常ホール効果(AHE)は,SOIに起因したスピン依存の伝導現象として,最も古くから知られている現象である.その理解は物理的観点と共に,近年ではスピンオービトロニクスとの関連から応用的観点においても重要である.
今年度は第一原理計算を用い,異常ホール伝導度σxyに関する理論的評価を,様々な遷移金属合金に関して実行した.特にAHEは,電子の散乱に起因する外因性機構と散乱に依らない内因性機構の物理的起源が異なる二つのメカニズムの和として生じる特徴を持つ.そのため,本研究では各物質のσxyがどちらに起因するかに着目して評価を行った.
計算の対象として,(a):Ni系合金で電子数が類似なNi(1-x)Z(x)(Z=Co,Ni,Mn)合金,(b):デバイス材料として応用が期待されるFePt,FePd合金を候補とした.
まず(a)に関しては,電子数が等しい場合,内因性機構は3つの合金でほぼ等しいのに対し,外因性機構は3つの合金で寄与が異なり,全体のσxyも外因性機構の差から3つの合金で異なることが判明した.これは,散乱に依存する外因性機構は内因性機構に比べ,各合金中の電子の緩和時間等,より微視的な性質に依存するためと考えられる.また,(b)については,FePtは内因性機構が主要であるが,FePdは外因性機構が主要であり,2合金でσxyの物理的起源が異なることが判明した.(a)同様に,この起源の差を各合金の微視的性質から考察した.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2016 2015 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Theoretical evaluation of perpendicular magnetic anisotropy of bct-Fe<sub>50</sub>Co<sub>50</sub> stacked on Rh2015

    • Author(s)
      Kazushige Hyodo, Yohei Kota and Akimasa Sakuma
    • Journal Title

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      Volume: 39 Issue: 2 Pages: 37-43

    • DOI

      10.3379/msjmag.1503R002

    • NAID

      130004951242

    • ISSN
      1882-2924, 1882-2932
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] First-principles study on the relationship between magnetic a nisotropy and anomalous Hall effect of bct-Fe_<50>Co_<50>2014

    • Author(s)
      Kazushige Hyodo, Yohei Kota and Akimasa Sakuma
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 115 Issue: 17

    • DOI

      10.1063/1.4862218

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] FePt,FePd不規則合金における異常ホール伝導度の第一原理計算2016

    • Author(s)
      兵頭一茂,小田洋平,佐久間昭正
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学 泉キャンパス(仙台市,宮城県)
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 第一原理計算を用いたFePt,FePd合金の 異常ホール伝導度の規則度依存性2015

    • Author(s)
      兵頭一茂,小田洋平,佐久間昭正
    • Organizer
      第39回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス(名古屋市,愛知県)
    • Year and Date
      2015-09-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Anomalous Hall effect originated from the different electron lifetime about magnetic quantum number in disordered Fe50Co502015

    • Author(s)
      K. Hyodo, Y. Kota, and A. Sakuma
    • Organizer
      20th International Conference on Magnetism
    • Place of Presentation
      Palau de Congressos de Catalunya and Hotel Rey Juan Carlos I(Barcelona, Spain)
    • Year and Date
      2015-07-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁気量子数によって異なる電子寿命に起因する異常ホール伝導度2015

    • Author(s)
      兵頭 一茂, 佐久間 昭正
    • Organizer
      日本物理学会2015年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学 早稲田キャンパス 東京都新宿区西早稲田1-6-1
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 第一原理計算を用いたbct-FeCo合金における内因性異常ホール効果の規則度依存性2014

    • Author(s)
      兵頭 一茂, 小田 洋平, 佐久間 昭正
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学 春日井キャンパス 愛知県春日井市松本町1200
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Rh上に積層されたbct-Fe50Co50合金の垂直磁気異方性に関する理論的評価2014

    • Author(s)
      兵頭 一茂, 小田 洋平, 佐久間 昭正
    • Organizer
      第38回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 日吉キャンパス 神奈川県横浜市港北区日吉4-1-1
    • Year and Date
      2014-09-02 – 2014-09-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] First-principles study on the relationship between magnetic a nisotropy and anomalous Hall effect of bct-Fe_<50>Co_<50>2013

    • Author(s)
      Kazushige Hyodo, Yohei Kota and Akimasa Sakuma
    • Organizer
      58^th Annual MMM conference
    • Place of Presentation
      アメリカ(Sheraton Denver Downtown, Colorado)
    • Year and Date
      2013-11-07
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] bct-Fe_<50>Co_<50>合金における磁気異方性と異常ホール効果の相関に関する理論研究2013

    • Author(s)
      兵頭一茂, 小田洋平, 佐久間昭正
    • Organizer
      第37回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2013-09-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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