2015 Fiscal Year Annual Research 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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| 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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| Outline of Annual Research Achievements |
電界操作による結晶磁気異方性の制御：Fe薄膜やMgO/Fe(001)界面で生じる界面垂直磁気異方性の発現やボロン不純物による界面垂直磁気異方性の消失、Co/Pt(111)系における外部電場印加による結晶磁気異方性エネルギーやキュリー温度の変化を明らかにした。また、3d遷移金属のみからなる金属超薄膜/MgOや希土類超薄膜/MgOで巨大な垂直磁気異方性エネルギーが得られること、4d系Ru金属や遷移元素を含む有機金属分子磁性系（フタロシアニンやメタロセン）においても巨大な結晶磁気異方性が得られることを示唆した。
電界操作による磁気依存伝導特性の制御：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外部電場下における伝導度の第一原理手法（FLAPW法）を開発した。Fe薄膜やFe薄膜/MgO(001)において、電界効果によりフェルミ準位のバンド構造変化に起因して伝導度がわずかに変化すること、薄膜磁化が面直方向から面内方向に変化した場合には伝導度が不連続に変化するなど、磁化依存の伝導度を再現することができた。本計算手法の展開として、異常ホール効果やスピンホールの計算が可能となり、反強磁性体／強磁性体薄膜における異常ホール効果の計算に適用した。
電界操作による磁気弾性特性の制御：磁性薄膜の磁気弾性特性に関する第一原理計算を行った。Fe二原子層膜やCu基板上のFe二原子層膜に対してベイン歪に対する全エネルギーを計算した結果、bct積層構造とfct積層構造の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、電界によりそのエネルギー差が変化することを示唆できた。しかし、実験で観測されている電界による相変態制御の再現にはスピンスパイラル構造のような複雑な磁気構造の導入が必要であることを示唆した。
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