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2014 Fiscal Year Research-status Report

遷移金属合金および磁性多層膜の磁気緩和定数の第一原理計算

Research Project

Project/Area Number 25420686
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

佐久間 昭正  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30361124)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三浦 大介  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90708455)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords磁気緩和 / 第一原理計算 / 磁気異方性
Outline of Annual Research Achievements

我々はKambersky やGilmore等によるトルク相関法をもとに、ギルバート緩和定数αの第一原理計算プログラムを作成し、スピントロニクス物質のαを第一原理計算によって評価してきた。トルク相関法に基づく計算の結果、FeNiやFeCo合金のαについては実測値の半分程度の値が得られたが、ハーフメタル性を示すホイスラー合金のαの値は測定値の1/10程度の値に留まり、実測値との大きな差が認められた。また一方で、Ebert等やStarikov等はスピン相関法を基にαの定量評価を行っている。従って、我々が行ったホイスラー合金のαの計算結果の妥当性を検証するためには、トルク相関法とスピン相関法が理論的かつ定量的にどのような関係にあるかを明らかにしておく必要がある。そこで、平成26年度はこれまでの提案された理論の相互関係を定量レベルで明らかにすることで、ギルバート緩和に関する統一的記述を目指すこととした。
検討の結果、スピン相関モデルとトルク相関モデルの関係に関して以下のことが結論された。1.トルク相関モデルによるαには、バーテックス補正の効果が小さい。また、グリーン関数に用いる正の微小量 にも殆ど影響されず、ほぼ正確なαを提供する。2.スピン相関モデルでは、保存則を満足するためバーテックス補正項の考慮が不可欠であり、その際微小量δの数値的影響が大きいことを考慮する必要がある。3.数値精度を確保した計算によって両者の結果が一致に向かうことが確認された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度の研究から、トルク相関法で計算したホイスラー合金のαは理論的・定量的に妥当性を有するものであることが明らかになった。また、スピン相関法に比べてトルク相関法は数値計算上きわめて優位な方法であり、今後用いるべき手法としてトルク相関法がより有効であることも分かった。ただし、理論の出発点としてはスピン相関法の立場がより本質的であることも明らかになった。

Strategy for Future Research Activity

これまで構築したトルク相関法に基づく計算技術を用いて、磁気異方性が大きいMn系合金など種々の遷移金属合金のギルバート緩和定数αの定量評価を行い、実測値との比較、組成比や規則度そして磁化の非一様運動の影響などを明らかにする。また、同じ手法から磁性多層膜などの磁気的不均一系のαの評価を行い、スピンポンピング機構による磁気緩和定数の定量評価を行っていく。

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Theoretical investigation on the relationship between the torque correlation and spin correlation models for the Gilbert damping constant2015

    • Author(s)
      Akimasa Sakuma
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 117 Pages: 013912-1 -6

    • DOI

      10.1063/1.4905429

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Theoretical evaluation of perpendicular magnetic anisotropy of bct-Fe50Co50 stacked on Rh2015

    • Author(s)
      K. Hyodo, Y. Kota, and A. Sakuma
    • Journal Title

      Journal of Magnetic Society of Japan

      Volume: 39 Pages: 37-43

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gilbert damping of ferromagnetic metals incorporating inhomogeneous spin dynamics2015

    • Author(s)
      Nobuyuki Umetsu, Daisuke Miura and Akimasa Sakuma
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 117 Pages: 17E122-1 -4

    • DOI

      10.1063/1.4916499

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dependence of Magnetic Damping on Temperature and Crystal Orientation in Epitaxial Fe4N Thin Films2014

    • Author(s)
      S. Isogami, M. Tsunoda, M. Oogane, A. Sakuma, and M. Takahashi
    • Journal Title

      Journal of Magnetic Society of Japan

      Volume: 38 Pages: 162-168

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 磁気量子数によって異なる電子寿命に起因する異常ホール伝導度2015

    • Author(s)
      兵頭 一茂、佐久間 昭正
    • Organizer
      日本物理学会70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] Gilbert damping of ferromagnetic metals in inhomogeneous spin dynamics2014

    • Author(s)
      N. Umetsu, D. Miura, and A. Sakuma
    • Organizer
      59th ANNUAL CONFERENCE ON MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS
    • Place of Presentation
      Honolulu、USA
    • Year and Date
      2014-11-03 – 2014-11-07
  • [Presentation] Theory of Gilbert damping2014

    • Author(s)
      佐久間 昭正
    • Organizer
      第13回スピントロニクス入門セミナー・若手研究会
    • Place of Presentation
      岩沼モンタナリゾートホテル(宮城県岩沼市)
    • Year and Date
      2014-10-27 – 2014-10-29
    • Invited
  • [Presentation] 第一原理計算を用いたbct-FeCo合金における内因性異常ホール効果の規則度依存性2014

    • Author(s)
      兵頭 一茂、小田 洋平、佐久間 昭正
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [Presentation] ラシュバ型スピン軌道相互作用を伴う強磁性金属の不均一スピンダイナミクスにおけるスピン緩和2014

    • Author(s)
      梅津 信之、三浦 大介、佐久間 昭正
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [Presentation] Rh上に積層されたbct-Fe50Co50合金の垂直磁気異方性に関する理論的評価2014

    • Author(s)
      兵頭 一茂、小田 洋平、佐久間 昭正
    • Organizer
      第38回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学(横浜市)
    • Year and Date
      2014-09-02 – 2014-09-05

URL: 

Published: 2016-05-27  

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