Analysis of Electronic and Positronic States in Long-Period Matched Graphene using Large-Scale First-Principles Band Calculation
| Project/Area Number |
20K05454
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
Miyashita Atsumi 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 主幹研究員 (00354944)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 陽電子 / グラフェン / 計算科学 / 表面 / ポジトロニウム分光 |
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| Outline of Research at the Start |
従来、スピン偏極特性はグラフェンと格子整合が良い強磁性体の組み合わせを中心に調べられてきた。しかし、格子整合が良い場合、高品質のグラフェンが得られる反面、強い混成によりグラフェン本来の電子状態が消失することが判明した。
そこで本研究では、短距離格子整合では必ずしも良くないものの、長距離では整合するグラフェンと基板物質の組み合わせに着目し、グラフェンにどのようなスピン偏極電子状態が誘起されるかを大規模バンド計算によって解明する。また、これらの系における陽電子波動関数とポジトロニウム生成挙動を調べることで、それらの分光手法を用いた実験結果の詳細な解釈を可能とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
We performed first-principles band analysis using a 148-atom slab model, which consisted of a (3×1) structure of a horizontal two-unit-cell repetition of Co2FeGa0.5Ge0.5 (CFGG) crystal surface with an aligned (8×2) graphene structure and a 20 Å vacuum layer on the surface. After structural optimization of the model, the distance between the CFGG surface and the graphene layer was determined to be 2.9 Å, corresponding to the van der Waals bonding distance. The electronic density of states for the graphene layer alone was calculated, suggesting that the properties as a spintronics material were retained. To estimate the probability of positronium generation, the product of electron and positron densities was calculated, revealing a spin polarization of approximately 2%, indicating a low spin injection efficiency.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究課題では、基板物質であるCFGGと長周期で整合するグラフェンのスピン・電子状態を大規模結晶構造に基づく電子・陽電子バンド計算により得ると共に、グラフェンの電子状態解析に極めて有用なポジトロニウム分光のスペクトルを計算し、スピン偏極ポジトロニウム分光実験の詳細な解釈を行っており、実デバイスに利用可能なスピントロニクス材料の評価方法として、大規模結晶構造に基づく電子・陽電子バンド計算が非常に有用な事を示した。
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Report
(4 results)
Research Products
(29 results)
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[Presentation] TaAsにおける不規則性と磁気輸送特性2023
Author(s)
河裾厚男, 須田理行, 村川寛, 満汐孝治, 鈴木智広, 天田春代, 宮下敦巳, 前川雅樹, 山本春也, 瀬古典明, 花咲徳亮, 関修平, 大島永康
Organizer
日本物理学会2023年春季大会
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