2016 Fiscal Year Research-status Report
ナノ構造伝導体のリアル・スケール・シミュレーション手法の開拓と新機能の創出
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15K04619
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
林 正彦 秋田大学, 教育文化学部, 教授 (60301040)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 英生 奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (40252225)
田沼 慶忠 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (90360213)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | グラフェン / ナノ構造 / 電気伝導 / 超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 前年度までにナノ伝導体を介した電気伝導度計算のために，特異値分解を用いた再帰的グリーン関数の計算手法について理論的な整備を行った。本年度はその方法を現実的な系に応用した。具体的には，くびれた架橋状のグラフェンのナノリボンに伝導方向に平行に一軸性歪みを導入した場合を想定し，理論的に予想されている伝導ギャップ［Pereira et al.，Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 046801］が現実の実験においても観測されるかについて検討した。比較のためにリボンではなく端のないナノチューブに歪みを加えた場合についても計算し，その結果，現実のリボンでもナノチューブの場合と同様に顕著な電気伝導度の抑制が見られることを確認した。実際の実験に対応する形状に関してこれらの現象が確認できたことは大きな成果である。
(2) Haldane模型の特徴である次近接格子間の電荷移動を取りこめるように，再帰的グリーン関数の計算法を拡張し，電気伝導度を数値計算することによって自明なバンド絶縁体とチャーン絶縁体の間の転移について解析した。本研究では特にランダムポテンシャル下での局在長について解析を行い，アンダーソン局在について議論した。コンダクタンスや局在長について，チャネル幅や位相，交替ポテンシャルの大きさ依存性を明らかにした。また，異なるトポロジカル相を組み合わせた接合系における不純物散乱の効果についても解析を行った。
(3) 銅酸化物の有効モデルである２次元t-J模型を用い、表面に誘起される時間反転対称性の破れた状態を，スピン軌道相互作用を導入して拡張したBogoliubov-de Gennes理論に基づき解析した。スピン軌道相互作用によりペアポテンシャルの副次的成分が変化し、表面状態密度のzero bias peakの形状が顕著に変化することを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電気伝導度の計算のためのformalismに関しては，昨年度見つかった問題点も解決されて，ほぼ順調に完成しているといえる。また，それにより歪み導入グラフェンに関するまとまった計算結果が出た点は大きな進展だといえる。学会発表等，一定の成果公開は出来た。さらに，主に共同研究者を中心として，トポロジカル絶縁体や異方的超伝導体に関する成果も出ており，順調な進展だといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
スピン自由度を含む系に対する理論の応用を進めることが課題といえる。今年度は，トポロジカル絶縁体と異方的超伝導体への応用を継続して行っていくとともに，スピンを考慮した数値計算手法の開発を行う，それによって，グラフェンにおいてもスピン自由度を考慮した計算を行い，ナノ構造伝導体におけるスピンおよび超伝導相関に依存する電気伝導現象の統一的な描像の解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
本年度は主に理論構築等，研究成果の蓄積のために多くの時間を用いたので，国際会議における発表などを行うことが出来なかったため，旅費の支出が少なかった。また，計算機資源も既存のもので間に合わせたので，計算機資源の整備など数値計算のために使う金額も少なかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
来年度は最終年度でもあり，成果の蓄積も出来てきたので，より大規模な数値計算のためのワークステーションの整備を行う予定である。また，国際会議における発表のために，旅費も用いたい。
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