2000 Fiscal Year Annual Research Report

走査トンネル顕微鏡の探針と金属表面間の原子架橋における量子輸送現象の理論的研究

Research Project

Project/Area Number	11640375
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	笠井秀明大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00177354)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中西寛大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40237326)
Keywords	原子架橋 / ナノワイヤー / 磁性 / STM / 第一原理計算 / 構造安定性 / 鉄
Research Abstract	これまで、ハバードモデルを援用して研究をすすめてきたが、今年度は、さらに架橋を構成する元素毎の個別の特性へ研究を推し進める為、第一原理電子状態計算を援用した。特に、鉄の原子架橋の安定構造と磁性状態について考察した。一直線上に鉄原子が並ぶ単原子鎖を引伸ばした場合の一原子当たりの磁気モーメントを計算した結果、原子間距離d<1.6Åの時、架橋は常磁性状態となっているが、1.6Å以上に原子架橋を引伸ばすと磁気モーメントが生じ強磁性状態となった(I)。その後、磁気モーメントの増加は緩やかになり、d=2.0Åで再び急峻に増加し3.3μ_Bに達し(II)、その後飽和した。 IIの変化では、原子鎖の全エネルギーの変化が不連続になっていることも見出された。低スピン状態から高スピン状態へ移る場合には、電子状態の不連続変化すなわちフェルミ面と交差するサブバンド数が変化するためと考えられる。なお、Iの変化では、この不連続変化は見出されなかった。更に、原子鎖軸の垂直方向への原子変位に対する構造の安定性を調べた結果、一直線上に鉄原子が並ぶ構造は不安定で、原子がジグザグに並んだ構造が安定であることがわかった。このジグザグ構造をとる場合、原子鎖は高スピン状態になる。これはSTM探針操作により原子架橋の磁性状態を変化させる為には、原子の配列をほぼ一直線上に保たねばならず、単原子鎖の場合は困難であること意味する。しかし架橋断面により多くの原子を含む構造であれば安定に存在しうる可能性がある。現在、梯子構造の原子架橋においてその安定性を確認している。

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Hideaki Kasai,Wilson A.Dino and Ayao Okiji: "Behavior of a magnetic atom on a metal surface-Real space image of the Kondo effect-"Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 109. 63-70 (2000)
[Publications] Yuji Morigaki,Hiroshi Nakanishi,Hideaki Kasai and Ayao Okiji: "Quantized conductance in an atom-sized bridge constructed of magnetic atoms"Journal of Applied Physics. 88. 2682-2686 (2000)
[Publications] Keishi Tsujimoto,Hideak Kasai,Wilson A.Dino,Hiroshi Nakanishi and Ayao Okiji: "Some solutions for a system of interacting electrons confined in one dimension"Physics Letter A. 277・2. 123-128 (2000)
[Publications] Hiroshi Nakanishi,Hideaki Kasai and Ayao Okiji: "Effects of the intra-site Coulomb interaction on electron transport in an atom bridge"Applied Surface Science. 169-170. 72-76 (2001)
[Publications] Atsushi Fukui,Hideaki Kasai,Hiroshi Nakanishi and Ayao Okiji: "Lifetime of Shockley states on metal surfaces"Journal of Physical Society of Japan.. 70・1. 29-32 (2001)
[Publications] Hiroshi Nakanishi,Hideaki Kasai and Ayao Okiji: "Atom bridge made from magnetic materials-atomic configuration and magnetic properties-"Surface Science. (accepted for publication). (2001)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

走査トンネル顕微鏡の探針と金属表面間の原子架橋における量子輸送現象の理論的研究

Principal Investigator

笠井 秀明 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00177354)

Research Products

[Publications] Hideaki Kasai,Wilson A.Dino and Ayao Okiji: "Behavior of a magnetic atom on a metal surface-Real space image of the Kondo effect-"Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 109. 63-70 (2000)

[Publications] Yuji Morigaki,Hiroshi Nakanishi,Hideaki Kasai and Ayao Okiji: "Quantized conductance in an atom-sized bridge constructed of magnetic atoms"Journal of Applied Physics. 88. 2682-2686 (2000)

[Publications] Keishi Tsujimoto,Hideak Kasai,Wilson A.Dino,Hiroshi Nakanishi and Ayao Okiji: "Some solutions for a system of interacting electrons confined in one dimension"Physics Letter A. 277・2. 123-128 (2000)

[Publications] Hiroshi Nakanishi,Hideaki Kasai and Ayao Okiji: "Effects of the intra-site Coulomb interaction on electron transport in an atom bridge"Applied Surface Science. 169-170. 72-76 (2001)

[Publications] Atsushi Fukui,Hideaki Kasai,Hiroshi Nakanishi and Ayao Okiji: "Lifetime of Shockley states on metal surfaces"Journal of Physical Society of Japan.. 70・1. 29-32 (2001)

[Publications] Hiroshi Nakanishi,Hideaki Kasai and Ayao Okiji: "Atom bridge made from magnetic materials-atomic configuration and magnetic properties-"Surface Science. (accepted for publication). (2001)

笠井秀明大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00177354)