有限温度磁性体の第一原理計算を応用した室温で高性能な磁気伝導材料の理論設計
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20K15017
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 26010:Metallic material properties-related
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| Research Institution | Fukushima National College of Technology |
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Principal Investigator |
小田 洋平 福島工業高等専門学校, 一般教科, 准教授 (80751875)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 異常ホール効果 / スピンホール効果 / スピン異常ホール効果 / 第一原理計算 / 不規則合金 / 結晶磁気異方性 / キュリー温度 / ハード磁性材料 / 異方性磁気抵抗効果 / ひずみ応答 / 磁性材料 / 磁気伝導特性 |
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| Outline of Research at the Start |
磁気工学やスピントロニクスを応用した新たなデバイスやエネルギーハーベスティング技術の実用化にあたり，室温で高性能な特性を示す材料の開発が重要な課題となっている．本研究課題ではまず有限温度における磁性材料の電子状態および磁気・伝導特性を理論計算によって評価する枠組みを確立する．次に実験と定量レベルで比較できる結果を示し，高性能材料を設計開発するための知見を得ることを目的とする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は強磁性体におけるスピン異常ホール効果の第一原理計算手法の開発と計算の実行に着手した。久保公式を用いた磁性体の異常ホール伝導度やスピンホール伝導度の計算方法については、ベリー曲率に基づく方法が主要な方法として幅広く用いられているが、本研究ではとグリーン関数に基づく方法を採用した。グリーン関数に基づく方法ではコヒーレントポテンシャル近似との組み合わせにより不規則合金の計算に対応できるようになる他、不規則による電子散乱に起因する緩和時間の効果を自動的に取り入れることが可能となる。本研究者はグリーン関数法に基づいて異常ホール伝導度とスピンホール伝導度を計算するプログラムを既に有していたことから、これを拡張して今回スピン異常ホール伝導度を計算するプログラムを開発した。はじめにプログラムを遷移金属合金に適用して計算精度に関する精査を行ったところ、グリーン関数の計算に必要なエネルギーの虚部については10**(-5)Ry程度の大きさを考慮すれば計算結果が本パラメータに依存しないことを確認した。また伝導度の計算におけるk点数については、10**7個のオーダーを考慮すれば定量的に信頼でき得るデータを得られたが、計算結果の収束が不十分であった。もう一桁k点数を増やして計算した結果を示すことが望ましかったものの、計算機環境の制約のため不可能となった。計算機のメモリ使用がより削減できるプログラムを開発することが課題として残された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
スピン異常ホール伝導度を計算するプログラム自体は作成できたものの、研究実績の概要で示した通り計算精度について不十分な点が残された。そのため研究計画を１年延長して残された課題に取り組むこととした。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画を１年延長して計算機メモリの使用を削減するようプログラムの改造を行い、実際の物質を対象とした計算に取り組む。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
