遷移金属酸化物の電子相制御

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19204035
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構 (2010); 東北大学 (2007-2009)
• 研究代表者: 前川 禎通 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, センター長 (60005973)
• 研究分担者: 森 道康 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (30396519) ; 家田 淳一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 任期付研究員 (20463797) ; 安立 裕人 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 任期付研究員 (10397903) ; 大江 純一郎 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 博士研究員 (40510251) ; 久保 勝規 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究員 (50391272) ; 大西 弘明 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究員 (10354903) ; 小椎八重 航 理化学研究所, 基幹研究所, 研究員 (20273253)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 磁性半導体 / 強磁性 / 第一原理計算 / 量子モンテカルロ法 / 強相関電子系 / 遷移金属酸化物 / 高温超伝導 / 熱起電力

研究概要

強相関電子系では、様々な電子の秩序相(強磁性相、超伝導相など)が競合する。本研究の目的は、多体電子系の数値計算法を用いて、強相関電子系における競合する電子相に特有な量子現象を解明することである。強磁性半導体は、半導体中の電子と磁性イオンが相互作用してユニークな物性を示す。その磁性と伝導の研究には半導体の電子状態と強磁性を引き出す電子相関を同時に考慮する必要がある。そこで、本研究では、半導体の電子状態を求める第一原理計算プログラムと磁性イオンの電子相関を取り扱う量子モンテカルロ計算プログラムを結合させる数値シミュレーションプログラムを完成させ、(Ga, Mn) Asの強磁性発現機構を解明した。また、この手法を、遷移金属不純物を含むZnOにも応用し、p-型半導体では強磁性が出現するが、n-型では出現しないことが明らかになった。また、動的平均場近似法を用いて、強相関電子系の熱電係数の特異な温度依存性についても示した。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum Dynamics of a Driven Correlated System Coupled to Phonons (2011)
  • 著者名/発表者名: L. Vidmar, J. Bonca, T. Tohyama, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: Vol.107 ページ: 246404(1-5)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.107.246404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonmonotonic temperature dependence of thermopower in strongly correlated electron systems (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuo, S. Okamoto, W. Koshibae, M. Mori, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.84 ページ: 153107(1-4)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.153107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization-analyzed resonant inelastic x-ray scattering of the orbital excitations in KCuF_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi, K. Kuzushita, T. Inami, K. Ohwada, M. Yoshida, I. Jarrige, N. Tatami, S. Niioka, D. Bizen, Y. Ando, J. Mizuki, S. Maekawa, Y. Endoh
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.83 ページ: 241101(1-4)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.241101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric response in the incoherent transport region near Mott transition : the case study of La_(1-x) Sr_xVO_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, K. Oishi, M. Matsuo, W. Koshibae, Y. Onose, M. Mori, J. Fujioka, S. Miyasaka, S. Maekawa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.83 ページ: 165127(1-5)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.165127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced pairing correlations near oxygen dopants in cuprate superconductors (2010)
  • 著者名/発表者名: G. Khaliullin, M. Mori, T. Tohyama, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: Vol.105 ページ: 257005(1-4)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.105.257005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatially homogeneous ferromagnetism of(Ga, Mn) As (2010)
  • 著者名/発表者名: S. R. Dunsiger, J. P. Carlo, T. Goko, G. Nieuwenhuys, T. Prokscha, A. Suter, E. Morenzoni, D. Chiba, Y. Nishitani, T. Tanikawa, F. Matsukura, H. Ohno, J. Ohe, S. Maekawa and Y. J. Uemura
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: Vol.9 ページ: 299-303
  • DOI: DOI:10.1038/nmat2715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Renormalization of the Spin Hall Effect (2010)
  • 著者名/発表者名: B. Gu, J. Y. Gan, N. Bulut, T. Ziman, G. Y. Guo, N. Nagaosa, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: Vol.105 ページ: 086401-086404
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.105.086401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface-assisted spin Hall effect in Au films with Pt impurities (2010)
  • 著者名/発表者名: B. Gu, I. Sugai, T. Ziman, G. Y. Guo, N. Nagaosa, T. Seki, K. Takanashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: Vol.105 ページ: 216401-216404
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.105.216401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bipolaron in the t-J model coupled to longitudinal and transverse quantum lattice vibrations (2009)
  • 著者名/発表者名: L. Vidmar, J. Bonca, S. Maekawa, and T. Tohyama
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: Vol.103 ページ: 186401(1-4)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.103.186401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exact diagonalization calculations of hole binding around Ni impurities in Ni-substituted cuprate superconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Tsutsui, A. Toyama, T. Tohyama, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.80 ページ: 224519(1-5)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.80.224519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Doping and temperature dependence of Raman scattering from NdFeAsO1-xFx(x=0-0.2) superconductor (2009)
  • 著者名/発表者名: L. Zhang, T. Fujita, F. Chen, D. L. Feng, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.79 ページ: 052507(1-4)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.79.052507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible d(0) ferromagnetism in MgO doped with nitrogen (2009)
  • 著者名/発表者名: B. Gu, N. Bulut, T. Ziman, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.79 ページ: 024407(1-7)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.79.024407
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical conductivity in the t-J Holstein model (2009)
  • 著者名/発表者名: L. Vidmar, J. Bonca, S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.79 ページ: 125120(1-6)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.79.125120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunneling electroresistance in ferroelectric tunnel junctions with a composite barrier (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Ye. Zhuravlev, Y. Wang, S. Maekawa, and E. Y. Tsymbal
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: Vol.95 ページ: 052902(1-3)
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.3195075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusually Small Electrical Resistance of Three-Dimensional Nanoporous Gold in External Magnetic Fields (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Fujita, H. Okada, K. Koyama, K. Watanabe, S. Maekawa, and M. W. Chen
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: Vol.101 ページ: 166601-166604
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.101.166601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectral properties of a hole coupled to optical phonons in the generalized t-J model (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Bonca, S. Maekawa, T. Tohyama, and P. Prelovsek
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.77 ページ: 054519(1-6)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.77.054519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of phonon effects in photoexcited states of one-dimensional Mott insulators (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Matsueda, A. Ando, T. Tohyama, S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.77 ページ: 193112(1-4)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.77.193112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coexistence of superconductivity and antiferromagnetism in a self-doped bilayer t-t'-J model (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Y. Gan, M. Mori, T. K. Lee, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.78 ページ: 094504(1-6)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.78.094504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of spatial variation of pairing gap in Bi-based high-Tc cuprates (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Mori, G. Khaliullin, T. Tohyama, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: Vol.101 ページ: 247003-247006
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.101.247003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear quadrupole frequency in multilayered cuprates (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Mori, N. A. Shooshtary, T. Tohyama, and S. Maekawa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol.78 ページ: 123704(1-4)
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.78.123704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical Mean Field Theory Study of the Linear and Nonlinear Optics of Kondo Systems (2007)
  • 著者名/発表者名: S. A. Jafari, T. Tohyama and S. Maekawa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol.76 ページ: 044706(1-4)
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.76.044706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hall effect in CoO2 layers with a hexagonal structure (2007)
  • 著者名/発表者名: W. Koshibae, A. Oguri, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.75 ページ: 205115(1-4)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.75.205115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kondo quantum dot coupled to ferromagnetic leads : Numerical renormalization group study (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Sindel, L. Borda, J. Martinek, R. Bulla, J. Konig, G. Schon, S. Maekawa, and J. von Delft
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.76 ページ: 045321(1-17)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.76.045321
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-range ferromagnetic correlations between Anderson impurities in a semiconductor host : Quantum Monte Carlo simulations (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Bulut, K. Tanikawa, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.76 ページ: 045220(1-5)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.76.045220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical approach to the low-doping regime of the t-J model (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Bon. a, S. Maekawa, and T. Tohyama
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.76 ページ: 035121(1-6)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.76.035121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Momentum-dependent charge excitations of a two-leg ladder : Resonant inelastic x-ray scattering of(La, Sr, Ca)_<14> Cu_<24> O_<41> (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Ishii, K. Tsutsui, T. Tohyama, T. Inami, J. Mizuki, Y. Murakami, Y. Endoh, S. Maekawa, K. Kudo, Y. Koike, and K. Kumaga
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.76 ページ: 045124(1-7)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.76.045124
  • 査読あり
• [学会発表] Seebeck Effect, Spin Seebeck Effect and Spin-Electronics (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: RIKEN Opening Symposium of QS2C Theory Forum
  • 発表場所: Wako, Japan
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Thermopower in correlated electron systems revisited : non-monotonic temperature dependence (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Mori
  • 学会等名: ARW Workshop Hvar
  • 発表場所: Hvar, Croatia
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Materials Design of Magnetic Semiconductors-Quantum Monte Carlo Study- (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: NASCES 2011
  • 発表場所: Tokai, Japan
  • 年月日: 2011-02-23
• [学会発表] Spin-Wave Spin Current as a Transmission Tool of Electric Signal and Thermal Energy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: International Conference of AUMS
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2010-12-05
• [学会発表] Spin-Wave Spin Current as a Transmission Tool of Electric Signal and Thermal Energy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: CRP Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 年月日: 2010-11-08
• [学会発表] Quantum transport in nano-structure of superconductor and ferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Mori
  • 学会等名: APW Workshop Hvar
  • 発表場所: Hvar, Croatia
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] Seebeck Effect, Spin Seebeck Effect and Spin-Electronics (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: APW Workshop Hvar 2010
  • 発表場所: Hvar, Croatia
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] Seebeck Effect, Spin Seebeck Effect and Spin-Electronics (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: ICAM2010
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2010-06-02
• [学会発表] Seebeck Effect, Spin Seebeck Effect and Spin-Electronics (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: Workshop on High Performance Ceramic
  • 発表場所: Hangzhou, China
  • 年月日: 2010-05-29
• [学会発表] Quantum renormalization of the spin Hall effect (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: 4th International Workshop on Spin Currents and 2nd International Workshop on Spin Caloritronics, IMR
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-02-09
• [学会発表] Spin Current, Charge Current, Heat Current and Spin-Electronics (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: ICMAT 2009
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 年月日: 2009-07-03
• [学会発表] Local structure and superconductivity in cuprates (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Mori
  • 学会等名: The 7-th International Conference on New Theories, Discoveries and Applications of Superconductors and Related Materials
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2009-05-13
• [学会発表] Nano-Science and Spin Electronics(plenary talk) (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: The 1st NanoSquare Workshop
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2009-02-28
• [学会発表] Local Structure and Electronic States in Cuprates and Fe-Pnictides (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: A3 Foresight Program
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] Apical oxygen and paring gap in cuprates (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Mori
  • 学会等名: International workshop "Inelastic Neutron and X-Ray Scattering in Strongly Correlated Electron Systems"
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2008-10-03
• [学会発表] Thermal Current, Spin Current and Charge Current in Strongly Correlated Materials (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa
  • 学会等名: Hvar 2008 Conference on Concepts in Electron Correlation
  • 発表場所: Hvar, Croatia
  • 年月日: 2008-09-23
• [備考]
  • URL: http://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/morigr/index.html