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2014 年度 実施状況報告書

第一原理計算による強誘電体ナノ界面の巨大ラシュバ系探索とスピン流の起源解明

研究課題

研究課題/領域番号 25790007
研究機関金沢大学

研究代表者

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
キーワードスピン軌道相互作用 / 酸化物 / 表面 / 界面 / ラシュバ効果 / グラフェン / 二次元電子ガス / 電気分極
研究実績の概要

今年度は、研究計画の(1)強誘電体バルク系、(2)強誘電体表面・界面、(3)グラフェンでバイス構造の3項目について、研究を実施した。(1)のバルク系については、BaTiO3の分極回転に従い、スピンテキスチャも劇的に変化することを明らかにした。(2)の界面、表面については多くの進展が得られた。特に、強誘電体SrTiO3とLaAlO3の界面におけるラシュバ効果を調べ、原子変位がラシュバ効果に及ぼす影響を、内部電場、ラシュバ係数を見積もることで明らかにした。また、電気分極がラシュバ効果に寄与する系として、ZnOの表面について、大規模な薄膜の計算により調べた。水素終端の効果、表面緩和による電気分極の変化が表面状態のスピン分裂ならびに、運動量空間でのスピン構造を劇的に変化させることを明らかにした。(3)のグラフェンデバイス構造については、Ni(111)表面上のグラフェンについて、グラフェンーNi(111)間の構造の変化によるラシュバ分裂の変化を明らかにした。以上の研究に加えて、界面・表面に形成される二次元電子ガスに磁性不純物を考慮した系において、ゼーベック係数におけるベリー曲率の熱電能への寄与を調べた。研究成果の発表は、主なものとして、国際会議IUMRS-ICA 2014(Fukuoka)における招待講演"Spin-Orbit Effects in Ferroelectric Oxides: Towards Oxide Spintronics"をおこなった。また、その他として、国際会議講演7件、日本物理学会講演9件、査読付き論文8報の成果発表をおこなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

バルク系、表面・界面系、グラフェン系と並行して順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

大規模な第一原理計算により、デバイス構造を考慮した場合のラシュバ効果について明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

成果発表予定であった、国際会議等に、大学業務のため参加できなかったためである。次年度以降、今年度までに得られた結果を発表するための旅費に使用する。

次年度使用額の使用計画

9月にスペインで開催される電子状態計算の国際会議に参加するための旅費に使用する。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] First-Principles Study of Topological Insulators A2B3(A=Bi and Sb, and B=O, S, Se and Te)2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, H. Kotaka, and F. Ishii
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 5 ページ: 011022(1-7)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.5.011022

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermopower of Doped Quantum Anomalous Hall Insulators: The case of Dirac Hamiltonian2015

    • 著者名/発表者名
      Y. P. Mizuta, and F. Ishii
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 5 ページ: 001023(1-7)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.5.011023

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] First-principles study of Exchange Interaction in Ising-type Multiferroic Ca3CoMnO62014

    • 著者名/発表者名
      M. Nishida, F. Ishii, and M. Saito
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 3 ページ: 017035(1-6)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.3.014040

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Contribution of Berry Curvature to Thermoelectric Effects2014

    • 著者名/発表者名
      Y. P. Mizuta, and F. Ishii
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 3 ページ: 017035(1-6)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.3.017035

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin-Orbit Interaction Effects in the Electronic Structure of B20-type CoSi: First-Principles Density Functional Study2014

    • 著者名/発表者名
      F. Ishii, T. Onishi, and H. Kotaka
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 3 ページ: 016019(1-6)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.3.016019

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] First-principles study of surface states in topological insulators Bi2Te3 and Bi2Se32014

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, H. Kotaka, and F. Ishii
    • 雑誌名

      Molecular Simulation

      巻: 0 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1080/08927022.2014.964476

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetism-Driven Electric Polarization of Multiferroic Quasi-One-Dimensional Ca3CoMnO6: First-Principles Study Using Density Functional Theory2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nishida, F. Ishii, M. Saito
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 83 ページ: 124711(1-5)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.83.124711

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] First-Principles Study of Rashba Effect in the (LaAlO3)2/(SrTiO3)22014

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

      Molecular Simulation

      巻: 0 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1080/08927022.2014.987986

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] パイロクロア型Ir酸化物における熱電効果の第一原理計算2015

    • 著者名/発表者名
      水田耀ピエール、石井史之、小野田繁樹
    • 学会等名
      日本物理学会 第70年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24 – 2015-03-24
  • [学会発表] Spin texture of the persistent spin helix on the wurtzite ZnO (10-10) surface: first-principles study2015

    • 著者名/発表者名
      Moh Adhib Ulil Absor,Fumiyuki Ishii,Hiroki Kotaka,and Mineo Saito
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会プログラム
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24 – 2015-03-24
  • [学会発表] GaN中水素不純物の電子構造計算2015

    • 著者名/発表者名
      白尾巧輔,河渡祐里子,Dinan Andiwijaya Kusuma,石井史之, 斎藤峯雄
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会プログラム
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-23 – 2015-03-23
  • [学会発表] Thermopower of Doped Quantum Anomalous Hall Insulators: Towards First-Principles Evaluation2015

    • 著者名/発表者名
      F. Ishii and Y.P. Mizuta
    • 学会等名
      Dirac Electron in Solids
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-01-14 – 2015-01-14
  • [学会発表] First-principles study of Rashba effect in artificial superlattice (LaAlO3)n/(SrTiO3)n2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nishida, F. Ishii, H. Kotaka, M. Saito
    • 学会等名
      ISC-QSD
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-12-02 – 2014-12-02
  • [学会発表] Surface states of Bi (001) multi-layer nano film: spin distribution in the real space and momentum space2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kotaka, F. Ishii, and M. saito
    • 学会等名
      ISC-QSD
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-12-02 – 2014-12-02
  • [学会発表] First-principles study of strain-induced topological phase transitions in bismuth chalcogenides2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, H. Kotaka and F. Ishii
    • 学会等名
      ISC-QSD
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-12-02 – 2014-12-02
  • [学会発表] Spin-orbit coupling on wurtzite ZnO (10-10) surface: first-principles density functional study2014

    • 著者名/発表者名
      M.A.U. Absor, F. Ishii, H. Kotaka, and M. Saito
    • 学会等名
      ISC-QSD
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-12-02 – 2014-12-02
  • [学会発表] Ferroelectric tuning of spin-orbit field in ATiO3 (A=Sr, Ba, and Pb)2014

    • 著者名/発表者名
      F. Ishii, H. Kotaka, T. Onishi, M. Nishida, and M. Saito
    • 学会等名
      ISC-QSD
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-12-02 – 2014-12-02
  • [学会発表] 酸化物半導体におけるラシュバ効果と永久スピン旋回状態の理論設計2014

    • 著者名/発表者名
      石井史之、大西峰志、小鷹浩毅
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-10
  • [学会発表] Rashba effect on clean and hydrogenated ZnO(10-10) non-polar surface: First-principes study2014

    • 著者名/発表者名
      M.A.U. Absor, H. Kotaka, F. Ishii, and M. Saito
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-09
  • [学会発表] トポロジカル界面における熱電能の第一原理計算2014

    • 著者名/発表者名
      水田耀ピエール、石井史之
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-09
  • [学会発表] 第一原理計算によるA2B3型化合物トポロジカル絶縁体の探索2014

    • 著者名/発表者名
      加藤毅大、小鷹浩毅、石井史之
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-09
  • [学会発表] 人工超格子(LaAlO3)n/(SrTiO3)n(A=Sr, Pb, Ba)における電気分極と電子状態の基板依存性の第一原理計算2014

    • 著者名/発表者名
      西田美穂、石井史之、小鷹浩毅、斎藤峯雄
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-09
  • [学会発表] 金属基板上グラフェンの電子状態計算2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤諭、澤田啓介、斎藤峯雄、石井史之
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-09
  • [学会発表] パイロクロア型Ir酸化物とRh酸化物の第一原理計算:金属絶縁体転移、磁性とトポロジー2014

    • 著者名/発表者名
      石井史之、水田耀ピエール、加藤毅大、尾崎泰助、Hongming Weng, 小野田繁樹
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-08
  • [学会発表] Spin-Orbit Effects in Ferroelectric Oxides:Towards Oxide Spintronics2014

    • 著者名/発表者名
      Fumiyuki Ishii
    • 学会等名
      IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-08-27 – 2014-08-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermopower at the Interfaces, -An Anomalous Contribution from First-Principles-2014

    • 著者名/発表者名
      Y. P. Mizuta and F. Ishii
    • 学会等名
      Computational Science Workshop 2014(CSW2014)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2014-08-21 – 2014-08-21
  • [学会発表] First-principles study of topological insulator A2B3(A=Bi, Sb, B=O, S, Se, Te)2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, H. Kotaka, and F. Ishii
    • 学会等名
      Computational Science Workshop 2014(CSW2014)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2014-08-21 – 2014-08-21
  • [備考] 研究成果報告 科研費 25790007

    • URL

      http://cphys.s.kanazawa-u.ac.jp/~lab-ishii/summary_25790007.html

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公開日: 2016-06-01  

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