2007 Fiscal Year Annual Research Report
第一原理計算によるマルチフェロイクスの電気分極発現メカニズム 解明
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19740182
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
石井 史之 Kanazawa University, 自然科学研究科, 助教 (20432122)
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| Keywords | 誘電体物性 / 磁性 / 計算物理 / 物性理論 |
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| Research Abstract |
第一原理計算によるマルチフェロイクスの電気分極発現機構を調べるため、以下のように電気分極の計算について計算と考察をおこなった。
(1)ペロブスカイト型結晶について
LaMO_3において磁性原子Mによって電気分極がどう変化するか調べる為,M[d^1-d^5(Ti^<3+>-Fe^<3+>)]と遷移金属元素を置き換えて,スパイラル磁性における電気分極の計算をおこなった.また,擬ポテンシャル計算の際にスピン軌道相互作用パラメータを人為的に増幅することでその効果を調べた.さらに、局所的な歪みを仮定し、磁気構造と格子歪みのカップリングについて考察した。これらから、下記のことが解った。
(i)スパイラル磁性・スピン軌道相互作用による機構
(ii)コリニア磁性・格子歪みによる機構
(iii)コリニア磁性で磁化方向の変化と極性構造による機構
以上の結果は現実の複雑な電気磁気効果の解釈に役立つと考えられる。
(2)RMn03系(R:希土類)と三角格子・カゴメ格子系について
試行計算の結果を踏まえて,現実の系として,RMnO_3系(R:希土類)に取り組んだ。RMnO_3は希土類の種類によって系統的に歪みと磁気構造が変化することが実験により報告されている.これを踏まえて,まず,歪みと磁気構造の関係を明らかにした。また、Mnスピン間の有効交換相互作用の計算をおこない,歪みによってそれらがどう変わるかを明らかにした。実際に電気分極の発現が報告されているのは,RがGd,Tb,Dyであるが,La-Erまで全ての希土類元素とYの場合について歪みで電子構造,交換相互作用,電気分極がどう変わるか計算をおこない、系統的に電気分極が変化することが解った。また、三角格子・カゴメ格子系に関してもスピン軌道相互作用によって電気分極が発現していることが解った。
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