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磁性金属におけるハイブリッド密度汎関数理論の新展開

公募研究

研究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
研究課題/領域番号 25104705
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学 (2014)
東京大学 (2013)

研究代表者

合田 義弘  東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (50506730)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード磁性 / 物性理論
研究実績の概要

一般化されたKoopmansの定理を活用する事により、一粒子準位の満たすべき厳密な条件を用いてハイブリッド密度汎関数における混合パラメーターを第一原理的に決定した。その結果、歪んだ岩塩構造を取るタイプII反強磁性状態のNiOでは、電荷移動型絶縁体の電子状態を再現し、各軌道キャラクターのエネルギー位置も実験と矛盾しない結果が得られた。しかしながら、Mott-Hubbard絶縁体であるFeOに対してはdバンドの各状態それぞれに対して、大きく異なる混合パラメーターが得られた。また、これらの物質群に対する混合パラメーターはより大きな局在性のため、窒素化合物中の遷移金属不純物に対するものより大きい事が分かった。本研究における混合パラメーターの最適化法はDFT+U法のUの値の最適化にも用いる事ができる事を指摘した。一方で、既存の理論も含めた様々な手法による磁性金属の第一原理計算を実行し、磁性金属材料の電子状態の理解も深化させた。具体的には、原子サイト毎に磁気異方性の寄与を分解する手法を開発し、Y2Fe14Bなどのバルク磁性体に適用する事によりその有効性を確認した。さらにY2Fe14Bにおける磁気異方性の歪みによる制御可能性を見出し、その磁気異方性変調のメカニズムを明らかにした。磁性材料微細構造組織界面に対しても本手法を適用し、界面等における局所的な磁気異方性の効果を定量的に評価した。本研究により開発された磁気異方性解析手法は簡便かつ適用範囲が広く今後の応用が期待される。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Strain effects on the magnetic anisotropy of Y2Fe14B examined by first-principles calculations2014

    • 著者名/発表者名
      Z. Torbatian, T. Ozaki, S. Tsuneyuki, and Y. Gohda
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 104 号: 24 ページ: 242403-242403

    • DOI

      10.1063/1.4883840

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Magnetic anisotropy modified by strain effects in Y2Fe14B2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Gohda, Z. Torbatian, T. Ozaki, and S. Tsuneyuki
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 発表場所
      San Antonio, USA
    • 年月日
      2015-03-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic anisotropy induced by itinerant electrons in Y2Fe14B2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Gohda, Z. Torbatian, T. Ozaki, and S. Tsuneyuki
    • 学会等名
      International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (ISC-QSD)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] First-principles calculations of magnetic anisotropy due to itinerant electrons2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Gohda, Z. Torbatian, T. Ozaki, and S. Tsuneyuki
    • 学会等名
      59th Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference (MMM2014)
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Strain effects on the magnetic anisotropy of Y2Fe14B2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Gohda, Z. Torbatian, T. Ozaki, and S. Tsuneyuki
    • 学会等名
      E-MRS 2014 Fall Meeting
    • 発表場所
      Warszawa, Poland
    • 年月日
      2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 1イオン磁気異方性定数の第一原理計算手法開発とY2Fe14Bにおけるひずみ効果への応用2014

    • 著者名/発表者名
      合田義弘,Z. Torbatian,尾崎泰助,常行真司
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      愛知県春日井市
    • 年月日
      2014-09-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 磁性材料とOpenMX2014

    • 著者名/発表者名
      合田 義弘
    • 学会等名
      第3回CMSI「京」・HPCIスパコン利用情報交換会
    • 発表場所
      兵庫県神戸市
    • 年月日
      2014-07-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] First-principles theory on magnetism at interfaces2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Gohda
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Materials Research 2014 (CCMR2014)
    • 発表場所
      Incheon, Korea
    • 年月日
      2014-06-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 第一原理計算による表面・界面磁性2014

    • 著者名/発表者名
      合田 義弘
    • 学会等名
      2014年度第1回界面ナノ科学研究会
    • 発表場所
      愛知県蒲郡市
    • 年月日
      2014-04-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fe/Cu(001)磁性薄膜の第一原理計算2014

    • 著者名/発表者名
      立津慶幸, 合田義弘, 常行真司
    • 学会等名
      「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25年度第二回研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ε-Fe2O3の第一原理電子状態解析2014

    • 著者名/発表者名
      平井大介, 合田義弘, 常行真司
    • 学会等名
      「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25年度第二回研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 永久磁石材料の保磁力・微細構造と磁気異方性2013

    • 著者名/発表者名
      合田義弘
    • 学会等名
      物性研究所 計算物質科学研究センター 第3回シンポジウム「スピン・軌道相互作用の物理における実験・理論・計算」
    • 発表場所
      東京大学(千葉県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] First-principles study of magnetic anisotropy in Y2Fe14B2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Torbatian、合田義弘、常行真司
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC12)
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 永久磁石材料の微細構造と電子状態2013

    • 著者名/発表者名
      合田 義弘
    • 学会等名
      第6回JAISTシミュレーション科学セミナー「磁石と構造材料の第一原理シミュレーション」
    • 発表場所
      JAIST(石川県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ハイブリッド密度汎関数と結晶中電子の局在性2013

    • 著者名/発表者名
      合田義弘
    • 学会等名
      「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25年度第1回研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] http://www.cms.materia.titech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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