低速電子回折型電子スピン検出器の計算による新しいターゲットの開拓

• Project/Area Number: 23914007
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 物理学
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 原沢 あゆみ 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員
• Project Period (FY): 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2011: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
• Keywords: スピン分解光電子分光 / 低速電子回折型電子スピン検出器 / バンド構造計算

Research Abstract

低速電子回折型電子スピン検出器(VLEED)は、固体内部の光電子のエネルギー・運動量・スピンを検出して物質の電子状態を得る、スピン分解光電子分光法の高効率化をめざして開発されている。この検出器のスピンの検出には、スピン交換分裂した非占有バンド構造を反映した散乱の、スピン依存性に由来する低速電子線の反射率の違いを利用しており、スピン検出ターゲットとして、この部分の電子構造が特徴的な物質を必要としている。VLEED検出器のさらなる高効率化を実現するため、より目的に近い電子バンド構造を持つ検出用ターゲット物質の探索を行った。
ターゲット物質の真空準位より上のスピンを含んだバンド構造を知る必要があり、検出ターゲット物質として考えられる物質に関する、第一原理計算が可能な環境を整えた。
計算コードは密度汎関数法(DFT)による固体の電子構造計算が可能で、全電子フルポテンシャル線形補強平面波の利用に基づいているWIEN2kを主に利用した。また、比較検証が可能なように、平面波展開による擬ポテンシャル法によるもの、グリーン関数法によるものなど、他の計算コードも使用可能にした。
この計算コードにより、いくつかの磁性体(Fe,Co等)およびその酸化物のバルクについてのバンド計算を行い、バンド構造を得た。
実際のターゲット物質は固体の表面に相当するため、表面の緩和等を考慮した計算が必要になっている。表面の最適化条件を探しながら、物質の表面界面のバンド構造を得ている。計算をおこなっている物質は、磁性体、その酸化物、窒化物を主に行っている。
この環境の元で、今後も引き続きターゲット物質を探すためにバンド構造の計算を行うことができるようになった。