2015 Fiscal Year Annual Research Report
第一原理手法による界面電場・スピン軌道結合系数の見積とスピン変換物質デザイン
Publicly Offered Research
| Project Area | nano spin conversion science |
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| Project/Area Number |
15H01015
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
石井 史之 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (20432122)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | スピン軌道相互作用 / ラシュバ効果 / 人工超格子 / 薄膜 / 界面 / 内部電場 / ノンコリニア磁性 / Skyrmion |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は閃亜鉛型構造のIII-V族の半導体のバルクならびに人工超格子のスピン軌道結合係数について, (001)面, (110)面の異なる結晶方位にについてスピン軌道結合係数を定量的に求め, これまで報告されているIII-V族化合物半導体系の実験値とよい一致を示すことを明らかにした。また運動量空間のスピン構造を計算し、より詳細にスピン軌道結合係数の結晶方位依存性・内部電場依存性を明らかにした。以前から継続して研究をおこなってきたウルツ鉱型構造の半導体であるZnOの(10-10)表面の薄膜系においては, 水素終端の効果（表面電場)を明らかにした。ウルツ鉱型の(10-10)面と閃亜鉛型の(110)方向は共に運動量空間においてスピンの緩和時間が長くなる"persistent spin helix"型のスピン構造を示すことを明らかにした。以上に加えて、実空間の非自明なスピン構造であるMeron, Skyrmion等のナノスピン構造を示す系において、巨大な異常ネルンスト効果を示す可能性があることを明らかにした。同様にスピンがノンコリニア秩序をもつパイロクロア型Ir酸化物, スピネル型Ir酸化物について調べ, 電子相関の強さによる金属絶縁体転移ならびに、磁気相図を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
Skyrmion系の巨大ネルンスト効果の可能性を理論的に明らかにした。モデル計算ではあるが、第一原理計算による現実系でも同様の結果が得られており、スピンを活かした巨大な熱電変換現象の萌芽的研究となりつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
スピン軌道結合係数については、磁性体と半導体との接合系について、格子不整合等を考慮に入れた大規模計算をおこなう。Skyrmion系の異常ネルンスト係数については, より現実的な物質について第一原理計算をおこない、実験グループとも議論をおこないながら研究を進めていく。Ir酸化物系については前年度と同様に, A05公募班の小野田繁樹氏(理化学研究所)と共同で研究を進めていく。最終年度のため、研究成果について迅速に論文として成果発表をおこなう。
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Research Products
(30 results)
