| 研究課題/領域番号 |
20K05303
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29010:応用物性関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
佐藤 和則 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60379097)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 計算機マテリアルデザイン / 不規則系 / コヒーレントポテンシャル近似 / 磁気熱量効果 / 発光中心 / 準粒子セルフコンシステントGW法 / 密度汎関数法 / ハイエントロピー合金 / 第一原理計算 / スピントロニクス / KKRグリーン関数法 / QSGW法 / 磁気励起特性 / 不純物発光中心 / 電気伝導特性 / スピンダイナミクス / 有限温度磁性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ハーフメタル(HM)やスピンギャップレス半導体(SGS)などの特異な電子状態をもつ物質や、それに基づくスピントロニクス材料の探索を進めるために、条件付き密度汎関数法とモンテカルロ法を組み合わせた第一原理スピンダイナミクスシミ ュレーション法を開発する。開発した方法によるシミュレーション結果を準粒子自己無撞着GW法などの多体摂動論に基づく理論計算と比較しその有意性を検証し、HMやSGSをはじめとするスピントロニクス材料の有限温度でのマ テリアルデザインに適用する。さらに、これまでに提案されているHMやSGSについて系統的な計算を行い、機械学習などの統計的手法を用いて新物質のデザインを行う。
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| 研究成果の概要 |
励起状態に関連した材料特性の計算に関して、以下3点について多階層連結法の開発とその応用を行った。
(1) KKR-CPA法による有効交換相互作用計算と有限温度磁性のモンテカルロシミュレーションによる、磁気熱量材料の定量的なシミュレーションとマテリアルデザイン。(2) FPKKR-CPA法によるハイエントロピー合金(HEA)の弾性定数の計算と機械学習によるモデル構築、および原子間相互作用の計算とモンテカルロ法によるHEAの原子配置のシミュレーション。(3) QSGW計算と配位子場理論に基づくモデル化を用いた、希土類添加半導体や遷移金属を含む酸化物系の励起特性の評価とマテリアルデザイン。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
効率的な新規機能性材料のマテリアルデザインのために、第一原理電子状態計算に基づく材料探索が精力的に実施されている。しかし、通常の第一原理計算は材料の基底状態の(絶対０度での)特性は精度良く計算できるが、実際の応用において重要となる有限温度での特性については直接計算することができない。本研究では、第一原理計算と物理系を表すモデルを組み合わせた多階層連結法を開発し、磁気熱量効果材料、ハイエントロピー合金、希土類添加半導体、遷移金属発光中心などの機能性材料について、有限温度での性質や励起状態の特性を理論的に予測してマテリアルデザインに応用できることを示した。
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