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2012 年度 実績報告書

磁性合金および磁性積層膜の電気伝導度の第一原理計算

研究課題

研究課題/領域番号 22560654
研究機関東北大学

研究代表者

佐久間 昭正  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30361124)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードスピン分極率 / 異常ホール効果 / 異常磁気抵抗効果 / 電子状態
研究概要

スピントロニクス材料として期待されるいくつかの遷移金属合金の伝導特性を第一原理計算から評価する手法を確立し、物質毎の特性の違いを定量レベルで明らかにすることを目的として研究を行ってきた。この中で当該年度は、久保公式の下で、スピン軌道相互作用を考慮した強結合ーLMTO法により、磁性合金の電気伝導テンソルに関する第一原理計算を行い、原子構造や磁気構造の乱れ、スピン揺らぎが電気伝導度、異常磁気抵抗効果(AMR)、異常ホール効果、スピンホール効果およびスピン分極率に与える影響を定量的に評価した。具体的には、平成23年度に作成したプログラムにスピン軌道相互作用を考慮し、Fe-Ni、Fe-CoおよびPt-Au合金などの物質の様々なスピン配列に対して電気伝導度テンソル(非対角成分を含む)の計算を実行し、AMRやAHEに関する実験との比較を行い、計算の妥当性を確認するとともにこれら物質のスピントロニクス材料としての可能性を評価検証を行った。
fcc-Fe-Ni合金についてAMR効果の計算を行ったところ、fcc-NiでAMR比が20%程度となり、Fe濃度の上昇とともにAMR比が低下してFeが50%程度でほぼ0となった。この結果は、従来の実験結果とよく一致することが確認された。また、異常ホール伝導度については、fcc-Niで約-2000(Ωcm)**(-1)程度の値を示し、Fe濃度が10%程度でほぼ0となる結果が得られた。但し、bcc-Feでは約500(Ωcm)**(-1)であり、実測の70%程度となった。更に、非磁性金属であるPt-AuやPd-Ag合金のスピンホール伝導度についても計算を行い、内因性成分と外因性成分の組成依存性について詳細な検討を行った。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2012

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Effect of Spin Torque on Magnetization Awitching Speed Having Nonuniform Spin Distribution2012

    • 著者名/発表者名
      Kazushige Hyodo, Chiharu Mitsumata and Akimasa Sakuma
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS

      巻: 48 (11) ページ: 3951-3954

    • DOI

      DOI:10.1109/TMAG.2012.2198913.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Degree of Order Dependence on Magnetocrystalline Anisotropy in Body-Centered Tetragonal FeCo Alloys2012

    • 著者名/発表者名
      Yohei Kota and Akimasa Sakuma
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 5 ページ: 113002-1-113002-3

    • DOI

      DOI:10.1143/APEX.5.113002.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic theory for Gilbert damping in materials with inhomogeneous spin dynamics2012

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Umetsu, Daisuke Miura and Akimasa Sakuma
    • 雑誌名

      Journal of Applied Phyisics

      巻: 111 ページ: 07D117-1-07D117-3

    • DOI

      DOI:10.1063/1.3675999.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic Theory of Magnon-Drag Thermoelectric Transport in Ferromagnetic Metals2012

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Miura and Akimasa Sakuma
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan (Letter)

      巻: 81 ページ: 113602-1,-3

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.113602

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study on Gilbert Damping of Nonuniform Magnetization Precession in Ferromagnetic Metals2012

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Umetsu, Daisuke Miura, and Akimasa Sakuma
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 81 ページ: 114716-1,-4

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.114716

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetocrystalline anisotropy in FePt with L10 ordering and tetragonal distortion2012

    • 著者名/発表者名
      Yohei Kota and Akimasa Sakuma
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 111 ページ: 07A310-1,-3

    • DOI

      10.1063/1.3671436

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge and Spin Transport in Magnetic Tunnel Junctions: Microscopic Theory2012

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Miura and Akimasa Sakuma
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 81 ページ: 054709-1,-6

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.054709

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-Principles Study on the Gilbert Damping Constants of Transition Metal Alloys, Fe-Ni and Fe-Pt systems2012

    • 著者名/発表者名
      Akimasa SAKUMA
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 81 (8) ページ: 084701-1,-5

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.084701

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between Magnetocrystalline Anisotropy and Orbital Magnetic Moment in L10-Type Ordered and Disordered Alloys2012

    • 著者名/発表者名
      Yohei KOTA and Akimasa SAKUMA
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 81 (8) ページ: 084705-1,-6

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.084705

    • 査読あり
  • [学会発表] Pt-substitution effects to enhance uniaxial magnetic anisotropy in L10-ordered Fe-Ni alloys2012

    • 著者名/発表者名
      K. Hyodo, Y. Kota, C. Mitsumata, and A. Sakuma
    • 学会等名
      ICAUMS 2012
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      20121002-20121005
  • [学会発表] Theoretical verification of magnetocrystalline anisotropy in tetragonal Fe-Co alloys2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Kota, and A. Sakuma
    • 学会等名
      ICAUMS 2012
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      20121002-20121005
  • [学会発表] Microscopic theory on the spin relaxation in an inhomogeneous spin dynamics2012

    • 著者名/発表者名
      N. Umetsu, D. Miura and A. sakuma
    • 学会等名
      ICM2012
    • 発表場所
      Vexco, Busan, Korea
    • 年月日
      20120708-20120713
  • [学会発表] First-principles study of conductivity tensor in transition metals and alloys2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Kota and A. sakuma
    • 学会等名
      ICM2012
    • 発表場所
      Vexco, Busan, Korea
    • 年月日
      20120708-20120713
  • [学会発表] Microscopic theory of magnon-drag thermodynamic transport in ferromagnetic metals2012

    • 著者名/発表者名
      D. Miura and A. sakuma
    • 学会等名
      ICM2012
    • 発表場所
      Vexco, Busan, Korea
    • 年月日
      20120708-20120713
  • [学会発表] Effect of Spin Torque on Magnetization Switching Speed Having Nonuniform Spin Distribution2012

    • 著者名/発表者名
      K. Hyodo, C. Mitsumata, and A. Sakuma
    • 学会等名
      Intermag 2012
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      20120507-20120511

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公開日: 2014-07-24  

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