2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Materials Design through Computics: Complex Correlation and Non-equilibrium Dynamics |
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| Project/Area Number |
22104012
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐藤 和則 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60379097)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小田 竜樹 金沢大学, 数物科学系, 教授 (30272941)
野崎 隆行 独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (60452405)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | スピンエレクトロニクス / 計算物理 / 磁気異方性 / 第一原理計算 / 磁性 / 材料設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H26年度は半導体スピントロニクス材料に関して、Ge-Sb-Te化合物(GST)ベース磁性半導体の材料設計を行った。GSTはアモルファス-結晶の相転移を利用した相変化メモリの材料として実用化されている。構造変化により電気伝導度が大きく変化することから、相変化による磁性制御に期待がもたれる。計算にはOrder-N KKR法を用いた。結晶相とアモルファス相を1000原子程度のスーパーセルでシミュレートしCrを7%ほど添加した系の電子状態をセルフコンシステントに決定した。Cr間の有効交換相互作用には局所環境効果が大きく影響するが、配置平均はコヒーレントポテンシャル近似による計算とよく一致することがわかった。
金属系スピントロニクス材料に関して、2重界面系MgO/Fe/MgO(001)の薄膜について磁気異方性エネルギー(MAE)およびその電界変調効果を研究し、密度汎関数理論に基づいた理論計算により、MAEが外部電界に対して非線形な挙動を示すことを明らかにした。この非線形な変化は、電界が印加されている界面のFe層の電子数とよく相関していることも明らかにした。計算コード開発に関しては、電界印加の第一原理分子動力学の高度化、ファン・デル・ワールス密度汎関数(vdW-DF)法の開発・実装・検証および磁性物質への応用を行った。金属系スピントロニクス材料に関しては実証実験も大きく進展した。MgO2重障壁について磁気異方性の電界制御に関して実験を行い、正バイアス、負バイアスどちらのバイアス電圧に関しても異方性エネルギーが増加する、非線形な電界依存性を見いだした。
電界に対する磁気異方性の変調割合についても半定量的に理論予測と一致しデザインの有効性を確認した。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(21 results)
