相対論的グリーン関数法を用いた異常ホール効果における元素ドープ効果の解明

使用相对论格林函数方法阐明反常霍尔效应中的元素掺杂效应

• 批准号: 21J10577
• 负责人: 伊東 直洋
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J10577/
• 关键词: 第一原理的計算; コヒーレントポテンシャル近似; 異常ホール効果

無磁場下で生じるホール効果は異常ホール効果と呼ばれ、次世代デバイスの操作原理として期待されている。そのデバイスへの実用的な応用展開には、エネルギー効率の劇的な向上が必須である。しかしながら、候補物質を網羅的に実験検証することは極めて困難であるため、本研究では、計算科学に基づくアプローチからエネルギー散逸の低い理想的な異常ホール材料を理論的に提案することを目指した。異常ホール効果は、主にエネルギーバンドの幾何学的な構造に由来する内因的機構と不純物散乱に由来する外因的機構の二つの機構に由来する。特に外因的機構を含めて異常ホール伝導率を計算するためには、最初に合金のグリーン関数を構築し、得られたグリーン関数に線形応答理論を適用して伝導率を計算する必要がある。しかしながら、従来の合金のグリーン関数の計算では、元素置換されたサイトを自己無撞着に定められた平均的なポテンシャルで置き換える合金の計算と、高度な第一原理的電子状態計算手法が組み合わされて計算されることが一般的であったため、計算コストが非常に高く、より現実的な複雑な結晶系への適用は不可能であった。本研究では、初年度の段階として、従来の手法より計算速度を一桁程度改善する合金のグリーン関数の計算手法を開発に成功し、論文投稿に至っている。今後、この計算手法で得られた合金のグリーン関数に電流演算子を作用させることで、より複雑な結晶系でも計算可能な異常ホール伝導率計算コードを完成させる予定である。

In the absence of a magnetic field, it is possible to generate abnormal results, call for changes in the operating principle of the next generation, and expect changes in the operating principle. For example, if you want to use the software, you can use it to expand it. This study is based on computational science and is intended to provide a theoretical basis for the development of candidate materials. The origin of the geometric structure of the abnormal structure is the internal mechanism and the origin of the impurity scattering mechanism. Special external factors include abnormal conductivity calculation, initial alloy structure, linear response theory, and calculation of conductivity. The calculation of the relevant numbers of alloys in the past is based on the average calculation of the element replacement without collision. The calculation of alloys and the highly first-principle electronic state calculation method are combined to make the calculation ordinary, the calculation cost is very high, and the application of the actual complex crystal system is impossible. This study is aimed at improving the calculation speed and the calculation method of alloy separation in the initial stage and the submission of papers. In the future, this calculation method will be used to calculate the possible abnormal conductivity of the alloy and the current calculation will be completed.

项目成果

Wannier-based implementation of the coherent potential approximation with applications to Fe-based transition metal alloys

基于 Wannier 的相干势近似的实现及其在铁基过渡金属合金中的应用

• DOI: 10.1103/physrevb.105.125136
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ito Naohiro;Nomoto Takuya;Kobayashi Koji;Mankovsky Sergiy;Nomura Kentaro;Arita Ryotaro;Ebert Hubert;Koretsune Takashi
• 通讯作者: Koretsune Takashi

Ludwig Maximilian University of Munich(ドイツ)

慕尼黑路德维希马克西米利安大学（德国）

Wannier関数を用いたCPA計算の実装

利用Wannier函数实现CPA计算

• 发表时间: 2022
• 作者: 伊東直洋;野本拓也;小林浩二;Sergiy Mankovsky;野村健太郎;有田亮太郎;Hubert Ebert;是常隆
• 通讯作者: 是常隆