第一原理計算によるスピン軌道相互作用系の電界効果の研究

• 研究課題/領域番号: 24540420
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 三宅 隆 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター, 主任研究員 (30332638)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 第一原理計算 / スピン軌道相互作用 / 密度汎関数理論 / 密度汎関数法

研究成果の概要

スピン軌道相互作用を考慮した第一原理計算に基づいた結晶、表面の電子状態や磁性の解析手法を整備開発した。磁性体の結晶磁気異方性を軌道磁気モーメント行列（スピンで分解した2x2行列）で表現する２次摂動公式を導き、L10合金に適用した。また、空間反転対称性のない三方晶テルル、セレン結晶の電子構造を調べた。その結果、圧力下で絶縁体から金属に転移し、その過程でワイル半金属相が出現することがわかった。ブリルアンゾーンのH点の周りで針ねずみ状のスピンテクスチャーを持ち、圧力上昇とともにスピンの回転数が１回から２回に変化することがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Weyl node and spin texture in trigonal tellurium and selenium (2015)
  • 著者名/発表者名: Motoaki Hirayama, Ryo Okugawa, Shoji Ishibashi, Shuichi Murakami and Takashi Miyake
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 114 号: 20 ページ: 206401-206401
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.206401
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dirac Point in Trigonal tellurium and selenium (2015)
  • 著者名/発表者名: Motoaki Hirayama, Ryo Okugawa, Shoji Ishibashi, Shuichi Murakami and T. Miyake
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 5
  • DOI: 10.7566/jpscp.5.011024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Second-order Perturbation Formula for Magnetocrystalline Anisotropy using Orbital Angular Momentum Matrix (2014)
  • 著者名/発表者名: Taichi Kosugi, Takashi Miyake, and Shoji Ishibashi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 号: 4 ページ: 044707-044707
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.044707
  • NAID: 210000133046
  • 査読あり
• [学会発表] Symmetry-based Search for Topological Weyl Nodes and Nodal-lines in Realistic Materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Motoaki Hirayama, Shuichi Murakami, Ryo Okugawa, Shoji Ishibashi and Takashi Miyake
  • 学会等名: American Physical Society (APS) March meeting
  • 発表場所: Baltimore Convention Center, Baltimore, アメリカ
  • 年月日: 2016-03-14
  • 国際学会
• [学会発表] Weyl Nodes in Trigonal Tellurium and Selenium (2015)
  • 著者名/発表者名: Motoaki Hirayama, Ryo Okugawa, Shoji Ishibashi, Shuichi Murakami and Takashi Miyake,
  • 学会等名: APS March meeting 2015
  • 発表場所: San Antonio, Texas (USA)
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-24
• [学会発表] Ab initio Study of Weyl Node in Tellurium and Selenium (2015)
  • 著者名/発表者名: Motoaki Hirayama, Ryo Okugawa, Shoji Ishibashi, Shuichi Murakami and Takashi Miyake
  • 学会等名: International Workshop on New Frontier of Numerical Methods for Many-Body Correlations ― Methodologies and Algorithms for Fermion Many-Body Problems
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2015-02-18 – 2015-02-21
• [学会発表] Topological Effects in Tellurium and Selenium (2014)
  • 著者名/発表者名: Motoaki Hirayama, Ryo Okugawa, Shoji Ishibashi, Shuichi Murakami, and Takashi Miyake
  • 学会等名: International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (ISC-QSD2014)
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2014-12-01
• [学会発表] Second-order Perturbation Formula for Magnetocrystalline Anisotropy using Orbital Angular Momentum Matrix (2014)
  • 著者名/発表者名: Taichi Kosugi, Takashi Miyake, and Shoji Ishibashi
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Asia Conference (UMRS-ICA2014)
  • 発表場所: 福岡大学（福岡）
  • 年月日: 2014-08-26
• [学会発表] Weyl Node in Trigonal Tellurium and Selenium (2014)
  • 著者名/発表者名: Motoaki Hirayama, Ryo Okugawa, Shoji Ishibashi, Shuichi Murakami, and Takashi Miyake
  • 学会等名: Computational Science Workshop 2014
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県）
  • 年月日: 2014-08-21
• [学会発表] L10型合金の磁気異方性の第一原理計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小杉太一、三宅隆、石橋章司
  • 学会等名: 日本物理学会 第６８回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 平面波基底+PAW法による相対論的第一原理電子状態計算の実装とL10型合金の結晶磁気異方性の計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小杉太一、三宅隆、石橋章司
  • 学会等名: 計算物性物理学の新展開
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
• [学会発表] QMASを用いた先進事例紹介：スピン軌道相互作用の実装と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三宅隆
  • 学会等名: OpenMX-QMAS-TOMBOセミナー
  • 発表場所: 産業技術総合研究所関西センター
  • 招待講演
• [学会発表] 圧力下のセレン，テルルにおけるディラック分散に対するスピン軌道相互作用の効果
  • 著者名/発表者名: 平山元昭，石橋章司，三宅隆
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Spin-Orbit Effect on Dirac Cone in Selenium and Tellurium under Pressure
  • 著者名/発表者名: Motoaki Hirayama, Shoji Ishibashi and Takashi Miyake
  • 学会等名: American Physical Society (APS) March meeting
  • 発表場所: Colorado Convention Center, Denver, USA