2018 Fiscal Year Research-status Report
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17K05118
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
斎藤 峯雄 金沢大学, 数物科学系, 教授 (60377398)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | スピン偏極陽電子 / 密度汎関数理論 / 電子スピン分極 / Jahn－Teller効果 / 運動量密度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化合物半導体のカチオン空孔が電子スピン分極する場合のあることが知られており、スピン偏極陽電子消滅実験により、研究がすすめられている。そこで、本研究では、BN. AlN, GaN、BeO、ZnO、ZnS、CdSについて第一原理計算を行い、電子スピン分極に関する系統的な研究を行った。このうち、窒化物半導体では、EレベルとA1レベルに多数スピン電子が3個占有し磁気モーメントが3ボーア磁子となり、そのほかの半導体では、Eレベルに多数スピン電子が2個占有し、磁気モーメントが2ボーア磁子となる事がわかった。近接の4個のアニオン原子は、外側に格子緩和することにより、原子間の相互作用は弱くなる事がわかった。その結果、スピン一重項状態を導くJahn－Teller効果が抑制され、高い対称性C3Vを保つことが明らかになった。従って、近接原子の外側への緩和が、電子スピン分極の原因であると結論した。
また、スピン密度の空間分布の解析から、多数スピン密度の方が、少数スピン密度よりも分布が狭まっており、そのことが、スピン偏極陽電子実験で得られる、多数スピン電子と少数スピン電子の運動量密度の差の原因となっていることが示唆された。さらに、Co, Ni, Fe, Gdの強磁性体についても、スピン密度の空間分布は、多数スピン電子の方が狭まっており、s, p, d, f電子系において、類似の現象が観測されることが解明されつつある。この空間分布と運動量分布の関係を明確にするため、2成分密度汎関数理論に基づく運動量密度の試験的な計算を実行した。
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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
スピン偏極陽電子実験では、運動量密度の観測から重要な知見が得られると予想される。本研究から、多数スピン電子の方が空間的に幅の狭い分布を持つ事が一般的であることが、明らかにされつつある。そのことが、実験で観測される運動量分布に反映されることが、分かりつつあり、この知見は、この分野の研究にとって有用であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまに、明らかになった、多数スピン密度と少数スピン密度の分布の違いをさらに物質系を広げて、系統的に調べる。また、2成分密度汎関数理論に基づく計算の予備試験を現在実行中であり、このような計算により、上記の事項と陽電子消滅実験で観測される、運動量密度分布との関係を明確にする。
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| Causes of Carryover |
前年度はワークステーションの購入等により、研究実施体制が整い、当該年度は応用計算を中心に行い、学会発表旅費等に使用しているが、当該年度の研究成果公表に係わる支払いに関しては、年度を越す必要生が生じてしまい、平成31年度はじめに行う。具体的には、すでにon-lineで掲載されている、Japanese Journal of Applied Physics誌に対し、Open Access料を含み支払う予定である。さらに平成30年度の成果を平成31年度4月はじめに発表したため、平成31年度に旅費等を支出予定である。
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