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2016 年度 実績報告書

基板によりグラフェンに誘起される物性のシミュレ-ション

研究課題

研究課題/領域番号 25390008
研究機関金沢大学

研究代表者

斎藤 峯雄  金沢大学, 数物科学系, 教授 (60377398)

研究分担者 石井 史之  金沢大学, 数物科学系, 准教授 (20432122)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードグラフェン / スピン分極 / スピン軌道相互作用
研究実績の概要

本研究全体を通し、基板がグラフェンにどのように有用な物性を与えるのかを調べた。とくに、特筆すべきなのはNi基板上のグラフェンの研究である。Ni基板上の多層グラフェンの計算を行い、部分状態密度の解析により、基板直上グラフェン層が特に強い影響を受ける事が明らかになった。このことに着目し、Ni基板上の一層グラフェンがどのような物性を持つのかを明らかにした。グラフェン自体は軽い炭素原子のみからなり、スピン軌道相互作用の影響は極めて小さい。しかしながら、Ni基板との相互作用により、グラフェンは、スピン軌道相互作用の影響を受けることにより、電子構造においてラシュバ分裂が見られることを明らかにした。このことから、Niに限らずスピン軌道相互作用の影響が強い基板を用いることにより、グラフェンのスピントロニクス応用の応用の可能性を示した。また、Ni基板とグラフェン間の距離の違いにより、グラフェンにおける電子状態が変化することを見いだし、このような距離を精密に評価することが重要であることが明らかになった。また、本研究では、2層グラフェンにアルカリ金属を挿入した場合の計算を行い、超伝導発現の可能性を示したが、とくに、層間距離を制御することができれば、超伝導発現の条件を満たせることを明らかにした。本研究においては、ファンデルワールス相互作用補正を行った密度汎関数法計算(DFT-D2)を行い、層間距離をより精密に評価する試みを行った。とくに、平成28年度の研究から、DFT-D2法を用いた計算と局所密度近似を用いた計算では、多層グラフェンの層間距離において違いが生じることが明らかになった。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Spin-Polarized First-Principles Calculation of Momentum Densities of Fe2017

    • 著者名/発表者名
      I. Sugita and M. Saito
    • 雑誌名

      J. Phys. Conf. Ser.

      巻: 791 ページ: 012037(1-4)

    • DOI

      10.1088/1742-6596/791/1/012037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain-controlled spin splitting in the conduction band of monolayer WS22016

    • 著者名/発表者名
      M.A.U. Absor, H. Kotaka, F. Ishii, and M. Saito
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 ページ: 115131(1-6)

    • DOI

      doi.org/10.1103/PhysRevB.94.115131

    • 査読あり
  • [学会発表] GaN中ミュオニウムの超微細構造:第一原理計算2016

    • 著者名/発表者名
      見波将,斎藤峯雄, 石井史之, 籾田浩義, 小口多美夫
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-15 – 2016-09-15
  • [学会発表] 強磁性体における電子運動量密度の第一原理計算2016

    • 著者名/発表者名
      杉田到, 斉藤峯雄
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [学会発表] GaN中ミュオニウムにおける超微細構造の第一原理計算2016

    • 著者名/発表者名
      斎藤峯雄
    • 学会等名
      超低速ミュオンが拓く科学シンポジウム
    • 発表場所
      いばらき量子ビーム研究センター
    • 年月日
      2016-08-27 – 2016-08-27

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公開日: 2018-01-16  

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