2020 Fiscal Year Research-status Report
大規模第一原理バンド計算による長周期整合グラフェンの電子・陽電子状態解析
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20K05454
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
宮下 敦巳 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員(定常) (00354944)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 陽電子 / グラフェン / 計算科学 / 表面 / ポジトロニウム分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄系のホイスラー合金であるCo2FeGa0.5Ge0.5(CFGG)結晶について、2単位繰り返しを基本とした(3×1)構造を水平方向に繰り返す中規模モデルを用いて第一原理バンド計算を行った。
CFGG(001)上のグラフェン表面でのポジトロニウム(Ps)生成について、CFGG7層の表裏両面にグラフェンが接合している中規模148原子モデルを用いて構造最適化を行った所、CFGG表面とグラフェン層の間隔は約3Åとなりファンデルワールス力にて接合している距離となった。グラフェン層のみの電子状態密度を抽出した所、やや基板との間にd-sp軌道混成がみられる物の、ほぼグラフェンとしての特徴であるディラックコーンを残しており、スピントロニクス材料としての性質が失われていない事が示唆された。Psの生成確率を推定するため、モデル表面における陽電子密度を導出し電子密度との密度積を求めた。陽電子密度は物質内部では小さく表面近傍の真空領域で大きいが、CFGG表面とグラフェン層の間隔が広いため両層間にも密度を持っており、この領域で電子にトラップされてしまいPs生成に寄与出来ない事が予想されたが、これはスピン偏極陽電子をグラフェン／CFGG表面に打ち込み、放出されるPsスペクトルを観測するPs分光実験においてPsの生成率が低い事で裏付けられた。電子・陽電子密度積は物質の最表面で高いが、密度積を|ΦPs|のエネルギー範囲で積分すると、CFGGのみの場合は12%程度のスピン偏極率を持つのに対し、グラフェンがCFGG表面に乗った場合はわずか2%程度まで低減しており、スピン注入効率が低い事が分かった。これは、スピン偏極Ps分光実験から得られたスピン偏極率ともよく整合していた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
鉄系のホイスラー合金であるCFGG結晶について、既に、(3×1)繰り返しの中規模モデルまでのポジトロニウム生成解析に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
CFGG結晶については(3×3)繰り返しの大規模モデルへと拡張すると共に、Ps分光スペクトル分析におけるPs放出角制限についてもあわせて解析を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
当該年度の支出可能額では使用予定の物品等の購入には不足したため、次年度予算と合わせて利用する事とした。
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Research Products
(8 results)
