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2017 年度 実績報告書

第一原理手法によるナノスピン変換物質デザイン

公募研究

研究領域ナノスピン変換科学
研究課題/領域番号 17H05180
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) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワードラシュバ効果 / スピン軌道相互作用 / スピン流-電流変換 / スピン流 / 酸化物界面
研究実績の概要

今年度はスピン流ー電流変換現象に焦点をあて、強誘電体界面・表面の研究を推進した。計算物質デザイン研究としては、基板歪みによってSrTiO3表面, LaAlO3/SrTiO3界面に大きなスピン軌道分裂が生じる可能性があることを明らかにした。特にLaAlO3/SrTiO3では、引っ張り歪みによって、二次元電子ガス面に垂直方向にスピンが配向し、スピン寿命が長くなるpersistent spin helix状態を実現できる可能性があることを明らかにした。これらの成果はN. Yamaguchi and F. Ishii, "Strain-induced large spin splitting and persistent spin helix at LaAlO3/SrTiO3 interface", Applied Physics Express 10, 123003(1)-123003(3)(2017)として論文にまとめられた。
また、以前から継続して研究を実施していたビスマス酸化物/貴金属界面について、Bi2O3/貴金属fcc(111)界面のラシュバ係数を定量的に求め、実験グループの測定結果と比較し、貴金属依存性の起源が界面近傍のポテンシャル形状及び電子分布の違いであることを明らかにした。これらの成果は(H. Tsai, S. Karube, K. Kondou, N. Yamaguchi, F. Ishii, and Y. Otani, "Clear variation of spin splitting by changing electron distribution at non-magnetic metal/Bi2O3 interfaces", Scientific Reports, 8, 5564 (2018))として実験グループとの共著論文にまとめられた。

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

強誘電体表面・界面におけるスピン分裂に焦点をあてた研究が計画通りに進んでおり、実験グループとの共同研究も成果が上がっており、順調である。

今後の研究の推進方策

当初の計画通りに研究をすすめる。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 11件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] First-principles study of electric-field-induced topological phase transition in one-bilayer Bi(111)2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sawahata, N. Yamaguchi, H. Kotaka, and F. Ishii
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 030309-1--4

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.030309

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain-induced large spin splitting and persistent spin helix at LaAlO3/SrTiO3 interface2017

    • 著者名/発表者名
      N. Yamaguchi and F. Ishii
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 ページ: 123003-1-3

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/APEX.10.123003

    • 査読あり
  • [学会発表] First-principles study of topological phase transition in two-dimensional bismuth and its alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Sawahata, Naoya Yamaguchi and Fumiyuki Ishii
    • 学会等名
      APS March meeting 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles study of anomalous thermoelectric effect in CoMSb(M=Sc,Ti,V,Cr,Mn)2018

    • 著者名/発表者名
      見波将, 石井史之, 水田耀ピエール, 斎藤峯雄
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles Wannier Function Approach to Rashba Effect2018

    • 著者名/発表者名
      山口直也、石井史之
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles study of spin conversion materials2018

    • 著者名/発表者名
      F. Ishii, Y. P. Mizuta, N. Yamaguchi, S. Minami, H. Sawahata, and M. Saito
    • 学会等名
      平成29年度スピン変換年次報告会
  • [学会発表] Strain-induced Large Spin Splitting at Oxide Surfaces and Interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      山口直也、石井史之
    • 学会等名
      平成29年度スピン変換年次報告会
  • [学会発表] 半導体中ミュオニウムの電子構造計算2017

    • 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
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」
  • [学会発表] Bi酸化物並びに貴金属のヘテロ構造におけるラシュバ効果の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      山口直也、石井史之
    • 学会等名
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」
  • [学会発表] ハーフホイスラー型化合物XYSb(X=Sc,Ti,V,Cr,Mn; Y=Fe,Co,Ni)における磁性と熱電効果の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      見波将, 石井史之, 水田耀ピエール, 斎藤峯雄
    • 学会等名
      第2回CDMSI(ポスト「京」重点課題(7))研究会
  • [学会発表] Bi界面系におけるスピン軌道相互作用の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      山口直也、石井史之
    • 学会等名
      第2回CDMSI(ポスト「京」重点課題(7))研究会
  • [学会発表] Large Chern number in skyrmion crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Sawahata, Yo Pierre Mizuta, Fumiyuki Ishii
    • 学会等名
      International Symposium on Computational Science 2017 (ISCS2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Implementation of Generalized Bloch Theorem for Calculating Magnon Dispersion of Bcc Iron Using both Conventional and Primitive Constraint Scheme Methods2017

    • 著者名/発表者名
      Teguh Budi Prayitno, Fumiyuki Ishii
    • 学会等名
      International Symposium on Computational Science 2017 (ISCS2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] ハーフホイスラー型化合物における磁性と熱電効果の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      見波将, 石井史之, 水田耀ピエール, 斎藤峯雄
    • 学会等名
      日本金属学会 2017年秋季講演大会
  • [学会発表] First-principles approach to Rashba states for noble metal surfaces and interfaces using Wannier functions2017

    • 著者名/発表者名
      山口直也、杉田恵、石井史之
    • 学会等名
      平成29年度スピン変換研究会
  • [学会発表] First-principles Calculations of Rashba Spin Splitting at Bismuth compounds/noble-metal Interfaces2017

    • 著者名/発表者名
      山口直也、杉田恵、石井史之
    • 学会等名
      平成29年度スピン変換研究会
  • [学会発表] 酸化物表面・界面におけるラシュバ係数の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      山口直也、石井史之
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 非平衡グリーン関数法を用いたナノ構造における熱電効果の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      田中悠斗, 斎藤峯雄,石井史之
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] ペロブスカイト型酸化物/貴金属界面におけるラシュバ効果の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      杉田恵, 山口直也, 石井史之
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] Prediction of thermoelectricity in Heusler compounds2017

    • 著者名/発表者名
      見波将, 石井史之, 水田耀ピエール, 斎藤峯雄
    • 学会等名
      Satellite Workshop of Kanamori Memorial Symposium -Recent Progress in Materials Science for Spintronics and Energy Applications-
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles study of thermoelectricity in magnetic materials2017

    • 著者名/発表者名
      石井史之
    • 学会等名
      Satellite Workshop of Kanamori Memorial Symposium -Recent Progress in Materials Science for Spintronics and Energy Applications-
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] First-principles calculation of the Rashba effect at the Bi/M (M=Cu, Ag, and Au) interface2017

    • 著者名/発表者名
      杉田恵, 山口直也, 石井史之
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8)
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles study of topological phase in two-dimensional Bismuth2017

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Sawahata, Naoya Yamaguchi, Hiroki Kotaka and Fumiyuki Ishii
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8)
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles Study of Rashba Spin Splitting at Surfaces/Interfaces Using Wannier functions2017

    • 著者名/発表者名
      山口直也、杉田恵、石井史之
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8)
    • 国際学会
  • [学会発表] Anomalous Nernst Effect in Half-Heusler Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      見波将, 石井史之, 水田耀ピエール, 斎藤峯雄
    • 学会等名
      The 20th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 国際学会
  • [学会発表] ハーフホイスラー合金の表面電子状態と 異常熱電効果の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      石井史之, 見波将, 水田耀ピエール, 斎藤峯雄
    • 学会等名
      第11回物性科学領域横断研究会
  • [学会発表] Bi化合物/貴金属界面の第一原理電子状態計算2017

    • 著者名/発表者名
      杉田恵, 山口直也, 石井史之
    • 学会等名
      第31回分子シミュレーション討論会
  • [学会発表] 二次元Biのトポロジカル相図の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      澤端日華瑠, 山口直也, 小鷹浩毅, 石井史之
    • 学会等名
      第31回分子シミュレーション討論会
  • [学会発表] ホイスラー合金における熱電効果の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      見波将, 石井史之, 水田耀ピエール, 斎藤峯雄
    • 学会等名
      第31回分子シミュレーション討論会
  • [学会発表] First-principles Cannier Function Analysis of Surface Rashba States2017

    • 著者名/発表者名
      山口直也、石井史之
    • 学会等名
      第3回CDMSI(ポスト「京」重点課題(7))シンポジウム

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公開日: 2018-12-17  

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