窒化物半導体界面におけるスピン物性の制御

• 研究課題/領域番号: 21710102
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 合田 義弘 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (50506730)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: ナノ表面・界面 / ナノ材料 / 磁性 / 物性理論 / ナノ界面 / 表面・界面物性 / 格子欠陥 / 第一原理計算

研究概要

本研究では、GaNをはじめとする窒化物半導体と非磁性物質との界面における磁性の発現および制御を目指し第一原理計算を行った。まず、AlN/MgB2界面およびGaN/ZrB2界面を理論解析し、AlN/MgB2界面では界面強磁性が発現する可能性を示した。また、界面スピン物性の応用として最も重要であると考えられるスピン伝導特性を量子コンダクタンスの計算により明らかにした。これらの結果はPhysical Review Lettersに掲載された。また、GaN/グラフェン界面のスピン物性も精査しその結果をApplied Physics Lettersに発表した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural phase transition of graphene caused by GaN epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and S. Tsuneyuki
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 100 号: 5 ページ: 53111-53111
  • DOI: 10.1063/1.3680100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical conductivity of highly mismatched GaP alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘、常行 真司
  • 雑誌名: Appl. Phy. Lett. 巻: 102 号: 2
  • DOI: 10.1063/1.4773526
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles calculations on spin polarization of vacancies in nitride semiconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Gohda, A.Oshiyama
  • 雑誌名: AIP Conf.Proc. 巻: 1399 ページ: 83-84
  • DOI: 10.1063/1.3666268
  • 査読あり
• [雑誌論文] 磁性元素が関与しない磁性?界面・点欠陥の役割を予測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、押山淳、常行真司
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 66 ページ: 836-840
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tsuneyuki, Two-dimensional intrinsic ferromagnetism at nitride-boride interfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and S
  • 雑誌名: Phys. Rev.Lett 巻: 106 号: 4 ページ: 47201-47201
  • DOI: 10.1103/physrevlett.106.047201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-dimensional intrinsic ferromagnetism at nitride-boride interfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Gohda, S.Tsuneyuki
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 巻: 106
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles calculations on spin polarization of vacancies in nitride semiconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Gohda, A.Oshiyama
  • 雑誌名: AIP Conf.Proc. 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilization Mechanism of Vacancies in Group-III Nitrides : Exchange Splitting and Electron Transfer (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Gohda, A.Oshiyama
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79
  • 査読あり
• [学会発表] Optical conductivity of GaP alloys studied by hybrid-density functional theory (2013)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘、常行 真司
  • 学会等名: 2013 APS March Meeting
  • 発表場所: Baltimore, USA
• [学会発表] Computational design of nano/energy materials from first principles (2013)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘
  • 学会等名: The Yonsei-Todai Joint Workshop 2013
  • 発表場所: 東京大学 (東京都)
• [学会発表] 焼結永久磁石材料の異相界面 (2013)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘
  • 学会等名: 第3回大阪大学産業科学研究所共同研究研究会
  • 発表場所: メープル有馬 (兵庫県)
  • 招待講演
• [学会発表] Ab-InitioIdentification of a New Structure ofGraphene Induced by GaN Epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and S. Tsuneyuki
  • 学会等名: 2012 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] 非磁性元素界面における磁性の可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、常行真司
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山市)
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] Structural phase transition of graphene caused by GaN epitaxy predicted by ab-initiocalculations (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and S. Tsuneyuki
  • 学会等名: Graphene Nanoscience: from Dirac Physics to Applications
  • 発表場所: Granada, Spain.
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] First-principles interface science: structures and electronic states (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda
  • 学会等名: Material simulation in petaflops era (MASP2012)
  • 発表場所: 東京大学物性研究所(千葉県)(招待講演)
  • 年月日: 2012-07-12
• [学会発表] First-principles predictions of graphene structure governed by GaN epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and S. Tsuneyuki
  • 学会等名: International Conference on Solid Films and Surfaces (ICSFS16)
  • 発表場所: Genova, Italy.
  • 年月日: 2012-07-02
• [学会発表] First-principles predictions on properties of nano/energy materials (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR2012)
  • 発表場所: Seoul, Korea(招待講演)
  • 年月日: 2012-06-27
• [学会発表] 第一原理計算による希薄窒化物GaNPの光学伝導度 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、常行真司
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(西宮市)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 窒化物半導体との界面におけるグラフェンの構造相転移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、常行真司
  • 学会等名: 文科省科研費新学術領域「コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス」平成24年度研究会
  • 発表場所: 東京大学(文京区)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 窒化物半導体成長によるグラフェンの構造相転移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、常行真司
  • 学会等名: 次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発第6回公開シンポジウム
  • 発表場所: ニチイ学館(神戸市)
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] 窒化ガリウムのエピタキシャル成長に伴うグラフェンの圧力誘起構造相転移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、常行真司
  • 学会等名: 計算科学の課題と展望
  • 発表場所: 東京大学(文京区)
  • 年月日: 2012-02-20
• [学会発表] 窒化物半導体界面の構造と磁性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、常行真司
  • 学会等名: 超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア第1回領域会議
  • 発表場所: ホテル春日居(笛吹市)
  • 年月日: 2012-01-09
• [学会発表] First-principles interface science: structures and electronic states (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘
  • 学会等名: Material simulation in petaflops era (MASP2012)
  • 発表場所: 東京大学物性研究所 (千葉県)
  • 招待講演
• [学会発表] First-principles predictions on properties of nano/energy materials (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR2012)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Ab-Initio Identification of a New Structure of Graphene Induced by GaN Epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘、常行 真司
  • 学会等名: 2012 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] New phase of graphene at interfaces with GaN (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘、常行 真司
  • 学会等名: International Symposium on Computics: Quantum Simulations and Design (ISC-QSD)
  • 発表場所: 大阪大学 (大阪府)
• [学会発表] Structural phase transition of graphene caused by GaN epitaxy predicted by ab-initio calculations (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘、常行 真司
  • 学会等名: Graphene Nanoscience: from Dirac Physics to Applications
  • 発表場所: Granada, Spain
• [学会発表] First-principles predictions of graphene structure governed by GaN epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘、常行 真司
  • 学会等名: International Conference on Solid Films and Surfaces (ICSFS16)
  • 発表場所: Genova, Italy
• [学会発表] GaN結晶成長に伴うグラフェンの構造相転移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘、常行 真司
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学 (神奈川県)
• [学会発表] 窒化物界面における遍歴強磁性の第一原理計算 (2011)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、常行真司
  • 学会等名: 日本金属学会2011年度秋季大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(宜野湾市)
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Structure and electronic properties of nitride interfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Gohda, S.Tsuneyuki
  • 学会等名: The 14th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations (ASIAN14)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] Magnetism at interfaces consisting of nonmagnetic (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and S. Tsuneyuki
  • 学会等名: International Focus Workshop on Quantum Simulations and Design (QSD2011)
  • 発表場所: Dresden, Germany.
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] Magnetism at interfaces consisting of nonmagnetic materials (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Gohda, S.Tsuneyuki
  • 学会等名: International Focus Workshop on Quantum Simulations and Design (QSD2011)
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] 非磁性元素界面における磁性の可能性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、常行真司
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Possibility of two-dimensional ferromagnetism at nitride-boride interfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and S. Tsuneyuki
  • 学会等名: The 13th International Conference on the Formation of Semiconductor Interfaces (ICFSI-13)
  • 発表場所: Praha, Czech Republic.
  • 年月日: 2011-07-05
• [学会発表] Possibility of two-dimensional ferromagnetism at nitride-boride interfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Gohda, S.Tsuneyuki
  • 学会等名: The 13th International Conference on the Formation of Semiconductor Interfaces (ICFSI-13)
  • 発表場所: Praha, Czech Republic
  • 年月日: 2011-07-05
• [学会発表] 第一原理計算による窒化物/ホウ化物界面のスピン物性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、常行真司
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Intrinsic ferromagnetism at AlN-MgB2 interfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and S. Tsuneyuki
  • 学会等名: 2011 APS March Meeting
  • 発表場所: Dallas, USA.
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] Intrinsic ferromagnetism at AlN-MgB2 interfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Gohda, S.Tsuneyuki
  • 学会等名: 2011 APS March Meeting
  • 発表場所: Dallas, USA
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] 窒化物/ホウ化物界面のスピン物性の第一原理計算 (2011)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘、常行真司
  • 学会等名: 次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発第5回公開シンポジウム
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2011-02-23
• [学会発表] First-principles calculations on spin polarization of vacancies in nitride semiconductors (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Gohda, A.Oshiyama
  • 学会等名: 30th International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS-30)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-10-26
• [学会発表] Interface atomic structures and electronic properties of group-III nitrides (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and S. Tsuneyuki
  • 学会等名: Psi-k Conference 2010
  • 発表場所: Berlin, Germany.
  • 年月日: 2010-09-13
• [学会発表] Interface atomic structures and electronic properties of group-III nitrides (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Gohda, S.Tsuneyuki
  • 学会等名: Psi-k Conference 2010
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2010-09-13
• [学会発表] First-principles calculations on metal-induced gap states at metal-semiconductor interfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and S. Tsuneyuki
  • 学会等名: 2010 APS March Meeting
  • 発表場所: Portland, USA.
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] First-principles calculations on metal-inducedgap states at metal-semiconductor interfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘
  • 学会等名: 2010 APS March Meeting
  • 発表場所: Portland, USA
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 窒化物半導体/ホウ素化合物界面の第一原理計算 (2009)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Structural bistability and spin polarization of multi-vacancies in GaN identified by first-principles calculations (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Gohda and A. Oshiyama
  • 学会等名: 25th International Conference on Defects in Semiconductors
  • 発表場所: Sankt-Peterburg, Russia.
  • 年月日: 2009-07-20
• [学会発表] Structural bistability and spin polarization of multi-vacancies in GaN identified by first-principles calculations (2009)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘
  • 学会等名: 25th International Conference on Defects in Semiconductors
  • 発表場所: Sankt-Peterburg, Russia
  • 年月日: 2009-07-20
• [図書] シミュレーション辞典・項目「GaN 中不純物のシミュレーション」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田 義弘(分担執筆)
  • 出版者: コロナ社
• [図書] シミュレーション辞典、項目「GaN中不純物のシミュレーション」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘(分担執筆)
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: コロナ社
• [図書] シミュレーション辞典、項目(「GaN中不純物のシミュレーション」) (2011)
  • 著者名/発表者名: 合田義弘
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: コロナ社(印刷中)
• [備考] <受賞>Y.Gohda : The J.W.Corbett Prize for the Best Paper Presented by a Young Scientist at the 25th International Conference on Defects in Semiconductors