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2013 年度 実績報告書

第一原理手法による遷移金属酸化物人工超格子の大規模計算

公募研究

研究領域コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス
研究課題/領域番号 25104714
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

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 – 2015-03-31
キーワード遷移金属酸化物 / 人工超格子 / 界面 / 電子状態
研究概要

ウルツ鉱型結晶であるZnOのラシュバ効果を明らかにした。特に、非磁性絶縁体基板上のZnOを想定し、歪みを制御することで電気分極反転を引き起こし、その結果としてラシュバ効果、すなわち運動量空間のスピン渦が反転することを明らかにした。これらの結果はApplied Physics Express 7, 053002(1)-053002(4) (2014)として論文発表をおこなった。ペロブスカイト型遷移金属酸化物の人工超格子LaAlO3/SrTiO3の界面の電子状態について詳しくしらべた。特にスピン軌道相互作用を考慮した場合、どのような電子状態になるかを明らかにした。また、LaMnO3/SrTiO3についても、調べ、ゼーマン効果とラシュバス効果が存在する場合の界面電子状態について明らかにした。これらの結果は、神戸で開催された国際会議 International Conference on Molecular Simulation 2013(ICMS2013)で発表し、論文を投稿中である。また、トポロジカル絶縁体におけるスピンの空間分布についても発表し、同様に論文を投稿中である。磁性不純物を含む酸化物界面に形成される擬二次元電子ガスについて、モデル解析をおこない、異常ホール効果、異常ネルンスト効果がゼーベック係数へ寄与する可能性があることを示唆した。この結果は強相関電子系の国際会議であるStrongly Correlated Electron Systems SCES2013で発表をおこない、プロシーディング論文として, JPS Conference Proceedings(arXiv:1402.0535)としてまとめた。また、マルチフェロイックスCa3CoMnO6, 反転対称性を持たないB20型CoSiについても同会議で発表し, プロシーディングス論文としてまとめた。

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

当初の計画どおり、①非磁性体/極性絶縁体と②磁性体/極性絶縁体の2つのサブテーマについて、順調に研究がすすめられている。非磁性体基板上の極性絶縁体であるZnOについて、基板選択でラシュバ係数の符号が反転することが見いだされた。磁性体/極性絶縁体については、LaMnO3/SrTiO3系について、ゼーマン効果とラシュバ効果の両方の寄与が界面で明らかとなった。

今後の研究の推進方策

当初の予定通り、サブテーマ①、②ともに人工超格子の大規模計算をすすめ、界面電子状態の層数依存性、基板依存性について明らかにする。また、ナノスケールでの電気伝導計算をおこない、電気伝導特性の評価をおこなう。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (27件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Tunable Rashba effect on strained ZnO: First-principles density-functional study2014

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

      Applied Physics Express

      巻: 7 ページ: 053002(1-4)

    • DOI

      10.7567/APEX.7.053002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study of carrier-induced ferromagnetism in bilayer and multilayer zigzag graphene nanoribbons2014

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

      Applied physics Letters

      巻: 104 ページ: 143111(1-3)

    • DOI

      10.1063/1.4870766

    • 査読あり
  • [学会発表] Tunable Rashba spin rotation of strained ZnO: First-principles density functional study2014

    • 著者名/発表者名
      Moh Adhib Ulil Absor,Hiroki Kotaka,Fumiyuki Ishii,and Mineo Saito
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
    • 年月日
      20140328-20140328
  • [学会発表] LaMO3/SrTiO3(M=Al,Mn)の第一原理計算:面方位と基板依存性2014

    • 著者名/発表者名
      西田美穂,石井史之,大西峰志,小鷹浩毅,斎藤峯雄
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
    • 年月日
      20140328-20140328
  • [学会発表] 遷移金属酸化物表面・界面における磁性不純物とラシュバ効果の第一原理計算2014

    • 著者名/発表者名
      石井史之,小鷹浩毅
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
    • 年月日
      20140328-20140328
  • [学会発表] 第一原理計算による遷移金属酸化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 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
    • 年月日
      20140328-20140328
  • [学会発表] Ni基板上グラフェンの電子状態計算2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤諭史,斉藤峯雄,石井史之
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
    • 年月日
      20140328-20140328
  • [学会発表] 酸化物界面における熱電効果の第一原理計算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 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
    • 年月日
      20140328-20140328
  • [学会発表] 遷移金属酸化物のスピン制御2014

    • 著者名/発表者名
      石井史之
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費新学術領域 「コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス」 平成25 年度研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      20140310-20140311
  • [学会発表] First-Principles study on pyrochlore iridates and rhodates: metal-insulator transition, magnetism, and topology2014

    • 著者名/発表者名
      F. Ishii, Y. P. Mizuta, T. Kato, H. Weng, T. Ozaki, S. Onoda
    • 学会等名
      International Workshop on Frustration and Topology in Condensed Matter Physics
    • 発表場所
      National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan
    • 年月日
      20140213-20140216
    • 招待講演
  • [学会発表] 遷移金属酸化物におけるRashba効果の第一原理計算2013

    • 著者名/発表者名
      石井史之、大西峰志、西田美穂、小鷹浩毅、斎藤峯雄
    • 学会等名
      物性研スパコン共同利用・CMSI 合同研究会
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉県)
    • 年月日
      20131210-20131213
  • [学会発表] スピン軌道相互作用が熱電能にもたらす効果2013

    • 著者名/発表者名
      水田耀ピエール, 石井史之
    • 学会等名
      2013年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      20131123-20131123
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体 Bi2Te3と関連物質の表面状態における第一原理計算2013

    • 著者名/発表者名
      加藤毅大, 小鷹浩毅 石井史之
    • 学会等名
      2013年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      20131123-20131123
  • [学会発表] 人工超格子(LaMnO3)n/(SrTiO3)mの第一原理計算2013

    • 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
      2013年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      20131123-20131123
  • [学会発表] First-Principles Calculation of Surface State in Topological Insulators Bi2Te3 and Related Materials: Film Thickness Dependence2013

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Kato, Hiroki Kotaka, Fumiyuki Ishii
    • 学会等名
      ICMS2013
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center. Kobe, Hyogo Japan
    • 年月日
      20131118-20131120
  • [学会発表] First-Principles Study of Artificial Superlattice (LaMnO3)n/(SrTiO3)m2013

    • 著者名/発表者名
      Miho Nishida, Fumiyuki Ishii, Hiroki Kotaka, Mineo Saito
    • 学会等名
      ICMS2013
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center. Kobe, Hyogo Japan
    • 年月日
      20131118-20131120
  • [学会発表] First-Principles Study of Organic Molecular Antiferroelectric Squaric Acid2013

    • 著者名/発表者名
      Fumiyuki Ishii, Yoshiki Tanaka
    • 学会等名
      ICMS2013
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center. Kobe, Hyogo Japan
    • 年月日
      20131118-20131120
  • [学会発表] First-principles electronic structure calculations of the wurtzite ZnO slab2013

    • 著者名/発表者名
      Van-Minh Vo, Makoto Nakamura, Masao Obata, Mineo Saito, Fumiyuki Ishii, Tatsuki Oda
    • 学会等名
      ICMS2013
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center. Kobe, Hyogo Japan
    • 年月日
      20131118-20131120
  • [学会発表] Ab initio study of electric polarization and spin textures in ATiO3 (A=Pb, Ba) with structural phase transition2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Onishi, Fumiyuki Ishii, Hiroki Kotaka, Mineo Saito
    • 学会等名
      ICMS2013
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center. Kobe, Hyogo Japan
    • 年月日
      20131118-20131120
  • [学会発表] ベリー曲率が寄与する熱電効果:二次元電子系の場合2013

    • 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 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      20130927-20130927
  • [学会発表] 人工超格子(LaMnO3)m/(SrTiO3)nの第一原理計算2013

    • 著者名/発表者名
      西田美穂,石井史之,斎藤峯雄,小鷹浩毅
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      20130927-20130927
  • [学会発表] Spin texture in strained ZnO: A first principle study2013

    • 著者名/発表者名
      Moh Adhib Ulil Absor,Fumiyuki Ishii,Mineo Saito
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      20130926-20130926
  • [学会発表] 空間反転対称性の破れた系におけるワイル点近傍のスピン分裂2013

    • 著者名/発表者名
      石井史之,小鷹浩毅
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      20130926-20130926
  • [学会発表] BaTiO3の構造相転移過程におけるスピン分裂の第一原理計算2013

    • 著者名/発表者名
      大西峰志,石井史之,小鷹浩毅,斎藤峯雄
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      20130926-20130926
  • [学会発表] Seebeck効果において磁性不純物がも たらす異常項の寄与2013

    • 著者名/発表者名
      水田耀ピエール, 石井史之
    • 学会等名
      第十回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      名古屋大学豊田講堂(愛知県)
    • 年月日
      20130908-20130909
  • [学会発表] Spin-Orbit Interaction Effects in the Electronic Structure of B20-type CoSi: First-Principles Density Functional Study2013

    • 著者名/発表者名
      F. Ishii, T. Onishi, and H. Kotaka
    • 学会等名
      SCES2013
    • 発表場所
      Ito International Research Center Conference, The University of Tokyo (東京都)
    • 年月日
      20130805-20130809
  • [学会発表] Contribution of Berry Curvature to Thermoelectric Effects2013

    • 著者名/発表者名
      Y. P. Mizuta and F. Ishii
    • 学会等名
      SCES2013
    • 発表場所
      Ito International Research Center Conference, The University of Tokyo (東京都)
    • 年月日
      20130805-20130809
  • [学会発表] First-principles study of Exchange Interaction in Ising-type Multiferroic Ca3CoMnO62013

    • 著者名/発表者名
      M. Nishida, F. Ishii, and M. Saito
    • 学会等名
      SCES2013
    • 発表場所
      Ito International Research Center Conference, The University of Tokyo (東京都)
    • 年月日
      20130805-20130809
  • [学会発表] 遷移金属酸化物界面におけるスピン分裂の第一原理計算2013

    • 著者名/発表者名
      石井史之
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費新学術領域研究 「コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス」 平成25年度第1回研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      20130708-20130709
  • [備考] 金沢大学計算物性・物性理論研究室 石井グループ

    • URL

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

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公開日: 2015-05-28  

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