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2014 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ヘテロ界面 / スピン軌道相互作用 / スピンエレクトロニクス / ラシュバ効果 / 遷移金属酸化物 / 二次元電子ガス / 人工超格子 / 第一原理計算
研究実績の概要

ペロブスカイト型遷移金属酸化物LaAlO3/SrTiO3のヘテロ界面の電子状態を詳しく調べた。ヘテロ界面をモデル化するため、人工超格子(LaAlO3)n/(SrTiO3)nによる計算と有効遮蔽体法による計算の二つの方法で密度汎関数法に基づき、スピン軌道相互作用を考慮した第一原理電子状態計算をおこなった。界面状態のスピン軌道分裂から見積もった、ラシュバ係数は両手法で大きく変わらず、実験結果とも同じオーダーであることが明らかになった。また、人工超格子系については、内部電場を見積り、ラシュバ係数の層数依存性について調べ、内部電場とラシュバ係数の相関を明らかにした。人工超格子の研究成果については、Molecular Simulation, published online DOI:10.1080/08927022.2014.987986として、論文発表をおこなった。界面近傍の歪みについて詳しく解析した結果については、投稿準備中である。
遷移金属酸化物人工超格子によるトポロジカル界面状態の理論設計のため、トポロジカル不変量で分類される、トポロジカル絶縁体(バルク)の探索をおこなった。他方、典型的なトポロジカル絶縁体Bi2Te3, Bi2Se3の表面状態のスピン構造の解析、また、Z2不変量の計算によるBi2Te3, Bi2Se3内部パラメータの変化によるトポロジカル相転移を明らかにした。これらの研究成果は、Molecular Simulation, published online DOI:10.1080/08927022.2014.964476, ならびにJPS Conf. Proc. 5, 011022 (2015)に論文発表をおこなった。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 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 7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: 011023(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: 014040(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 / 謝辞記載あり
  • [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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] First-principles study of surface states in topological insulators Bi2Te3 and Bi2Se3 :Film thickness dependence2014

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [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 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回年次大会
    • 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
    • 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
    • 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 Electrons 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
      Miho Nishida, Fumiyuli Ishii, Hiroki Kotaka and Mineo Saito
    • 学会等名
      International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (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
      International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (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
      International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (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 (1010) surface: first-principles density functional study2014

    • 著者名/発表者名
      Moh Adhib Ulil Absor, Fumiyuki Ishii, Hiroki Kotaka, and Mineo Saito
    • 学会等名
      International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (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, and H. Kotaka, T. Ohnishi, M. Nishida, M. Saito
    • 学会等名
      International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (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-principles 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 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/(ATiO3)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
      伊藤諭史,澤田啓介,斉藤峯雄,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
      Yo P. Mizuta and Fumiyuki 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
      Takehiro Kato, Hiroki Kotaka, and Fumiyuki 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 25104714

    • URL

      http://cphys.s.kanazawa-u.ac.jp/~lab-ishii/summary_25104714.html

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公開日: 2016-06-01  

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