2012 Fiscal Year Research-status Report
電界操作による表面界面磁性の制御：第一原理計算による理論的予測
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24540344
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
中村 浩次 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70281847)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 表面・界面磁性 / 電界操作 / 第一原理計算 |
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| Research Abstract |
電界操作（外部電場印加）による、強磁性遷移金属の表面界面や遷移金属を含む分子などのナノスケール磁性体における磁化方向及び磁気的性質の制御方法を確立するために、本年度は以下の研究を実施した。
１．電界操作による結晶磁気異方性の制御：Fe/MgO理想界面に対し、界面にボロン不純物が混在した時の界面構造の安定性を議論した。計算の結果、ボロン原子はエネルギー的に界面に偏析する傾向にあり、界面に偏析した場合、結晶磁気異方性エネルギーがほぼゼロになることがわかった。また、遷移元素を含む有機分子（フタロシアニン分子）に注目し、分子構造と遷移元素の電子状態を調べた。
２．電界操作による磁気依存伝導特性の制御：強磁性体などのコリニア磁気構造及び複雑なノンコリニア磁気構造にも対応した表面界面系に対する電気・光伝導度の第一原理手法（FLAPW法）を開発した。Fe単原子層において、電界効果によりフェルミ準位のバンド構造が変化することにより、面内の直流電気伝導（及び異常ホール伝導）が減少（増大）する結果となった。また、電界効果による面直方向から面内方向への磁化変化により、伝導度が不連続に変化し、磁化依存電気伝導度を再現することができた。
３．電界操作による磁気弾性特性の制御：フリースタンディングFe二原子層膜におけるbct積層構造とfct積層構造との構造安定性について調べた。計算の結果、二つの積層構造がエネルギー的に共存する可能性があること、外部電場印加によりそのエネルギー差が変化することを示唆できた。
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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
１．電界操作による結晶磁気異方性の制御：界面にボロン不純物が混入したFe/MgO界面の構造安定性と結晶磁気異方性の計算、また、ナノスケール磁性体とし遷移元素を含む有機分子（フタロシアニン分子）の電子状態の計算が計画通り実施できた。
２．電界操作による磁気依存伝導特性の制御：外部電場下における表面界面系に対する電気・光伝導度の第一原理FLAPW法を予定通り開発できた。本年度は、さらに、Fe単原子層に適用することができた。
３．電界操作による磁気弾性特性の制御：フリースタンディングFe二原子層膜の構造安定性と外部電場効果について予定通り実施できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．電界操作による結晶磁気異方性の制御：前年度のFe/MgO理想界面及び不純物を導入した界面構造に対して、外部電場下における界面構造の安定性、結晶磁気異方性エネルギーを決定する。また、遷移元素を含むフタロシアニン分子における結晶磁気異方性エネルギーを計算する。
２．電界操作による磁気依存伝導特性の制御：前年度に引き続き、MgO基板上のFe薄膜に対する外部電場下における磁気依存伝導特性を調べる。
３．電界操作による磁気弾性特性の制御：Cu基板を考慮したFe二原子層膜の構造安定性と外部電場効果を決定する。また、強磁性記憶合金で注目されているホイスラー合金の薄膜構造と磁気構造の安定性を調べる。ノンコリニア磁気構造にも対応した表面界面系の弾性定数及びフォノン分散の第一原理FLAPW 法の開発に着手する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
データ記録や計算速度向上のためにハードディスクやメモリなどの計算機消耗品を購入する。国内会議・国際会議で研究成果を発表するための旅費（研究代表者及び研究協力者の大学院生）に使用する。
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