Development of spin density functional method under magnetic/electric field and application to the materials for magnetic device

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04864
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Oda Tatsuki 金沢大学, 数物科学系, 教授 (30272941)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小幡 正雄 金沢大学, 数物科学系, 助教 (10803299)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 磁気異方性エネルギー / スピン軌道相互作用 / スピントロニクス / ノンコリニアスピン密度汎関数理論 / 準粒子自己無撞着GW法 (QSGW法) / ワイドギャップ半導体 / マルチフェロイクス

Outline of Final Research Achievements

In magnetic materials applied to spintronics elements and magnetic elements, which are important in next-generation electronic devices, atomic-sized electric and magnetic fields appear at interfaces and domain walls, but understanding and predicting their magnetism requires the relativistic theory of electron motion. In addition, the introduction of high-precision electron correlation is also required. In this study, we introduced a method that can apply not only an electric field but also a magnetic field to an ab initio calculation method based on a theory that takes relativistic motion into account, and thereby we have developed a method that can analyze inherent interrelationships.

Free Research Field

磁性・計算物質科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

次世代電子デバイスで最重要となる要件は、超省電力である。これを達成するために、超微細化の達成とスピントロニクス応用の活用である。前者は原子サイズの機構を開発することであり、後者は電子の相対論的機構の中でも、電気入力に対する磁気出力、磁気入力に対する電気出力といった関係（電気磁気効果）を使うことで超低エネルギーにより動作する機構を開発しデバイス(スピントロニクスデバイス)化することが想定される。そのような機構に対する具体的な起源と機構を非経験的に調べる計算手法は、デバイス開発を支援して加速する意義が極めて高い。また電気磁気効果は多くの要素を含み未解明な部分が多く学術的意義も高い。