層状遷移金属ダイカルコゲナイドの表面電子状態と走査型トンネル電子分光の理論的研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63540250
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 鈴木 直 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (40029559)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 望月 和子 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (90029413)
• Keywords: 層状遷移金属ダイカルコゲナイド / 層間化合物 / APW法 / LAPW法 / 電子帯構造

Research Abstract

層状物資TX_2(T:遷移金属、X:カルコゲン)における表面電子状態あるいはスラブの電子状態を計算するという目的を達成するための第1段階として、昨年度は2H型のTX_2を例にとり、そのバルク電子状態をAPW法で正確に計算できる方法の確立に努めた。その結果、マフィンティン(MT)近似に対する補正が重要で、その補正を行うためにはAPW法よりも計算速度の速いLAPW法等を用いる必要があることが明らかとなった。
今年度はLAPW法を用いて単位胞に多数の原子を含む系の電子状態を速く計算できるようになることを目的として、2H型Tas_2にMnをインタ-カレ-トした層間化合物Mn_<1/4>Tas_2の電子帯構造を自己無撞着LAPW法で計算した。
非磁性状態について得られた結果では、Mnの3dバンド巾は、約2eVで非常に狭いとは言えない。また、Mnの3d状態はSのp状態とはあまり混成しないがTaのdz^2状態とは強く混成し、母体のフェルミレベル近傍の電子帯構造を著しく変える。従って、通常用いられている局在モデルとリジッドバンドモデルの仮定は妥当ではないことが明かとなった。また、Mn原子の上下にあるTa原子のdz^2軌道(cー軸方向にのびた軌道)とMnの3d軌道が強く混成していることから、Ta原子のdz^2軌道を媒介としたc日軸方向のMn原子間の強い相互作用が期待できることも明かとなった。さらに、強磁性状態にたいする計算から得られたモ-メントの大きさは実験結果とよい一致を示す。以上の結果により、Mn_<1/4>TaS_2の磁性はMnの3d電子を遍歴電子とみなす立場で理解できることが明らかとなった。
LAPW法は単位胞に数多くの原子を含む系の電子状態を計算するのに大変有効であることが明らかとなり、現在LAPW法に基づいてMT近似に対する補正を行うプログラム及びスラブや表面電子状態の計算プログラムを開発中である。

Research Products

• [Publications] N.Suzuki: "Electronic band structures and bond orders of M_<1/3>TiS_2(M=Mn,Fe,Co,Ni)" J.Phys.Soc.Jpn.58. 3280-3289 (1989)
• [Publications] S.Tomishima: "Electronic band structures for nonーmagnetic and ferromagnetic states of transitionーmetal intercalation compound Mn_<1/4>TaS_2" J.Phys.Soc.Jpn.