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2018 Fiscal Year Research-status Report

第一原理手法による異常量子輸送を活用した熱電変換ナノ物質デザイン

Research Project

Project/Area Number 16K04875
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

石井 史之  金沢大学, ナノマテリアル研究所, 准教授 (20432122)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords熱電効果 / 磁性 / 異常ネルンスト効果 / 異常ホール効果
Outline of Annual Research Achievements

昨年に引き続き、電子状態のトポロジーに起因した異常熱電係数を解析する第一原理計算プログラムの開発・整備をおこない,学外の実験・理論グループ(東京大学物性研究所、理化学研究所)との共同研究を開始した。またこれまでの成果をまとめて論文投稿作業を継続しておこない、(i) スキルミオン結晶(SkX)の現実的なモデ ル,(ii) 室温強磁性体であるハーフホイスラー合金系について、それぞれ論文(i) Y.P. Mizuta, H. Sawahata, and F. Ishii, Large Anomalous Nernst Coefficient in an Oxide Skyrmion Crystal Chern Insulator, Physical Review B, 98, 205125 (2018), (ii) S. Minami, F. Ishii, Y.P. Mizuta, and M. Saito, First-principles study on thermoelectric properties of half-Heusler compounds CoMSb(M=Sc, Ti, V, Cr, and Mn), Appl. Phys. Lett. 113, 032403 (2018)として出版した。またこれらの成果について国際会議 "The 21st Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations"で招待講演をおこなった。熱電変換効率をより詳細に見積もるため、熱伝導率を計算する第一原理計算プログラムの整備をおこない、電子系の熱伝導率に加えて、二つの公開ソフトOpenMXとALAMODEのインターフェースを作成することで、格子系の熱伝導率の計算をおこなう研究をおこない、計算が可能となった。以上に加えて、スピネル型構造Ir2O4薄膜に関する研究をおこない、S. Onoda and F. Ishii, First-principles design of the spinel iridate Ir2O4 for high-temperature quantum spin ice, Phys. Rev. Lett. 122, 067201(2019)として出版した。この研究成果は磁気秩序ではなくカイラル秩序による異常ネルンスト効果の研究への展開が期待できる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

トポロジカル不変量の実空間における局所解析の計算プログラムの開発に取り組んでいるが、まだ完成しておらず、やや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

幅広い物質系について,異常ネルンスト効果の大きな物質の探索・デザインをおこなう。

Causes of Carryover

研究がやや遅れているため、研究成果発表を延期したことによる。また、それに伴い小型計算機の購入も次年度に延期したことによる。

  • Research Products

    (28 results)

All 2019 2018

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] First-Principles Design of the Spinel Iridate Ir2O4 for High-Temperature Quantum Spin Ice2019

    • Author(s)
      Onoda Shigeki、Ishii Fumiyuki
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 122 Pages: 067201-1~6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.122.067201

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Large anomalous Nernst coefficient in an oxide skyrmion crystal Chern insulator2018

    • Author(s)
      Mizuta Yo Pierre、Sawahata Hikaru、Ishii Fumiyuki
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 98 Pages: 205125-1~7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.98.205125

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Implementation of Generalized Bloch Theorem Using Linear Combination of Pseudo-Atomic Orbitals2018

    • Author(s)
      Prayitno Teguh Budi、Ishii Fumiyuki
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 87 Pages: 114709-1~9

    • DOI

      10.7566/JPSJ.87.114709

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First-principles study on thermoelectric properties of half-Heusler compounds CoMSb (M?=?Sc, Ti, V, Cr, and Mn)2018

    • Author(s)
      Minami Susumu、Ishii Fumiyuki、Mizuta Yo Pierre、Saito Mineo
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 113 Pages: 032403-1~5

    • DOI

      10.1063/1.5029907

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anisotropic thermoelectric effect on phosphorene and bismuthene: first-principles calculations based on nonequilibrium Green’s function theory2018

    • Author(s)
      Tanaka Yuto、Saito Mineo、Ishii Fumiyuki
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Pages: 125201-1~6

    • DOI

      10.7567/JJAP.57.125201

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First-principles Study of Rashba Spin Splitting at Strained SrTiO<sub>3</sub>(001) Surfaces2018

    • Author(s)
      Yamaguchi Naoya、Ishii Fumiyuki
    • Journal Title

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      Volume: 16 Pages: 360~363

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2018.360

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Electric Field Dependence of Topological Edge States in One-Bilayer Bi(111): A First-Principles Study2018

    • Author(s)
      Sawahata Hikaru、Yamaguchi Naoya、Kotaka Hiroki、Ishii Fumiyuki
    • Journal Title

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      Volume: 16 Pages: 427~430

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2018.427

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 電場印加下におけるバルクの第一原理計算と磁性系への応用2019

    • Author(s)
      山口直也、石井史之
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
  • [Presentation] バンドアンフォールディングを用いたBi/Ag表面合金系におけるラシュバ効果の第一原理的解析2018

    • Author(s)
      山口直也、Chi-Cheng Lee、尾崎泰助、石井史之
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [Presentation] 電場印加下の誘電体バルクにおけるスピン軌道分裂の第一原理計算2018

    • Author(s)
      山口直也、石井史之
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [Presentation] スピン分解アンフォーディング法による表面ラシュバ状態の解析2018

    • Author(s)
      山口直也、Chi-Cheng Lee、尾崎泰助、石井史之
    • Organizer
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」
  • [Presentation] First-principles Study on Effects of Surface Coverage on Spin Spltting in Bi/Ag Surface Alloys2018

    • Author(s)
      Naoya Yamaguchi, Chi-Cheng Lee, Taisuke Ozaki, Fumiyuki Ishii
    • Organizer
      The International Summer workShop 2018 on First-PrinciplesElectronic Structure Calculations (ISS2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] スピン流-電流変換制御に向けた界面スピン分裂の第一原理計算2018

    • Author(s)
      山口直也、石井史之
    • Organizer
      H30年度ポスト「京」重点課題(7)第3回CDMSI研究会
  • [Presentation] First-principles Wannier Function Based Analysis of Rashba States in Ferroelectric Oxides and Bismuth Surface Alloys2018

    • Author(s)
      Naoya Yamaguchi, Fumiyuki Ishii
    • Organizer
      One-Day Symposium on Spintronic Properties of Graphene and Related 2D Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] First-principles study of electric-field induced Z_2_ topological phase transition in strained one-bilayer Bi(111)2018

    • Author(s)
      Hikaru Sawahata, Naoya Yamaguchi and Fumiyuki Ishii
    • Organizer
      The 21st Asian Workshop on First-principles Electronic Structure Calculation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bi薄膜のトポロジカル絶縁体相における歪みと電界効果の第一原理計算2018

    • Author(s)
      澤端日華瑠, 山口直也, 石井史之
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [Presentation] Z2不変量の第一原理計算コードの開発と2原子層Bi(111)への応用2018

    • Author(s)
      澤端日華瑠, 山口直也, 石井史之
    • Organizer
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」
  • [Presentation] 磁性ハーフホイスラー 合金の熱伝導率の第一原理計算2018

    • Author(s)
      堀彰紘, 田中悠斗, 見波将, 石井史之, 斎藤峯雄
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [Presentation] First-principles study on anomalous Nernst effect in Fe3Al and related compounds2018

    • Author(s)
      Susumu Minami, Fumiyuki Ishii, Mineo Saito
    • Organizer
      The 21st Asian Workshop on First-principles Electronic Structure Calculation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] First-principles calculations on anomalous thermoelectric effect of ferromagnetic Hustler alloys2018

    • Author(s)
      Susumu Minami, Fumiyuki Ishii, Mineo Saito
    • Organizer
      The International Summer Workshop 2018 on First-Principles Electronic Structure Calculations in ISSP
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 強磁性ホイスラー合金における熱電効果の第一原理計算2018

    • Author(s)
      見波将, 石井史之, 斎藤峯雄
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [Presentation] 強磁性ハーフホイスラー化合物CoMnSbにおける熱電特性の第一原理計算2018

    • Author(s)
      見波将, 石井史之, 水田耀ピエール, 斎藤峯雄
    • Organizer
      H30年度ポスト「京」重点課題(7)第3回CDMSI研究会
  • [Presentation] ハーフホイスラー型化合物CoMSb (M=Sc,Ti,V,Cr,Mn)における異常ネルンスト効果の第一原理計算2018

    • Author(s)
      見波将, 石井史之, 水田耀ピエール, 斎藤峯雄
    • Organizer
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会
  • [Presentation] First-principles study of Berry-phase-mediated thermoelectric effects2018

    • Author(s)
      Fumiyuki Ishii
    • Organizer
      The 21st Asian Workshop on First-principles Electronic Structure Calculation
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Berry-phase-mediated Thermoelectric Effects in Magnetic Materials2018

    • Author(s)
      Fumiyuki Ishii, Susumu Minami, Yo Pierre Mizuta, Hikaru Sawahata, Akihiro Hori, Yuto Tanaka and Mineo Saito
    • Organizer
      19th International Workshop on Computational Physics and Material Science: Total Energy and Force Methods
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Large anomalous Nernst effect in narrow-gap Chern insulator2018

    • Author(s)
      Yo Pierre Mizuta,Hikaru Sawahata, and Fumiyuki Ishii
    • Organizer
      International Workshop on Computational Design and Discovery of Novel Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] First-principles study of anomalous thermoelectric effects2018

    • Author(s)
      Fumiyuki Ishii
    • Organizer
      8th Time-Dependent Density-Functional Theory: Prospects and Applications
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酸化物強誘電体/金属界面におけるラシュバ係数の第一原理計算2018

    • Author(s)
      杉田恵, 山口直也, 石井史之
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会

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Published: 2019-12-27  

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