First-principles Calculation of Light-Spin-Charge Conversion Materials

光自旋电荷转换材料的第一性原理计算

• 批准号: 20K15115
• 负责人: 山口 直也
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K15115/
• 关键词: スピン分裂; スピンテクスチャ; 電場; 有効電荷; 永久スピンらせん; ベリー位相; 異常ホール効果; 異常ネルンスト効果; スピン軌道相互作用; ラシュバ効果; 準安定構造; 太陽電池; 有機薄膜; データ科学; 表面・界面モデリング; 電界効果; 第一原理計算; スピン流-電流変換; 非占有ラシュバ状態

本年度はまず初年度から引き続き開発した電界効果を調べるための一様電場印加計算コードの検証を行った。コードの定式化など手法開発の成果は国際学術誌Computer Physics Communicationに掲載され計算コードを完成させた。前年度に共著者として関わるBiTeIの結晶構造予測で発見された準安定相の研究で、詳細な解析の結果、860 meVのワイドギャップトポロジカル絶縁体相や、最安定構造と同様にスピン分裂が生じる相があることが分かった。電場印加計算コードからボルン有効電荷を求める応用計算を行うことで結合特性の解析を行った。この研究成果は論文としてまとめられた。一様電場下での任意のk点における固有値・固有ベクトルの計算手法について開発・検証し、それを応用することで、開発しているスピンテクスチャ計算コードを電場印加下の場合においても対応できるように拡張した。また、スピンテクスチャコードの高速化・高精度化を行い、それを活用して水酸基終端ダイヤモンド表面における永久スピンらせん状態の予測がなされ、論文としてまとめられた。磁気熱電効果である異常ネルンスト効果と異常ホール効果の物性評価計算コードの開発に貢献した。その提案手法は、同物理量の計算で難点であったWannier関数の生成と反復計算がいずれも不要であり、従来手法と比較しても効率的に計算が実施できるという点で優れている。提案手法のルーチンの高度化に貢献し、具体的には、先述の電場印加計算コード開発で得られた副産物である、最適化済みのベリー位相計算ルーチンを転用することで実践的な計算が可能となった。そのコードの手法開発の論文として、国際学術誌Physical Review Bに掲載され、さらにそのコードの応用計算により、鉄シリサイド系と原子層物質のMnBi2Te4に関して、特異な磁気熱電性が予測され、2報の論文の掲載に至った。

This year, compared with the beginning of the year, the development of the electric field effect was adjusted, and the electric field calculation was carried out. The results of the research on the formalization and development of computer science were published in Computer Physics Communication, an international journal. A preliminary study on the quasi-stationary phase of BiTeI crystal structure was carried out in the past year. The results of detailed analysis were as follows: 860 meV crystal structure, 860 meV crystal structure, 8 Electric field calculation, calculation of electric charge, calculation of electric charge and analysis of electric charge The results of this research are as follows: The calculation method of any k point under an electric field is to open the calculation method of the k point under the electric field. High speed, high precision, high performance, high performance Magneto-pyroelectric effect is an abnormal occurrence, an abnormal occurrence, and an abnormal occurrence. The calculation of the same physical quantity is difficult. The calculation of the same physical quantity is difficult. The calculation of the same physical quantity is difficult. The proposed method contributes to the enhancement of the electric field, specifically, the development of by-products, optimization of the phase calculation, and the implementation of the calculation. The paper on the development of the method of magnetic resonance imaging was published in International Journal of Physical Review B. The calculation of the magnetic resonance imaging system and the prediction of MnBi2Te4 in atomic layer materials were reported in International Journal of Physical Review B.

项目成果

First-principles calculation of the persistent spin helix on an OH-terminated diamond surface

OH 终止金刚石表面上持久自旋螺旋的第一性原理计算

• 发表时间: 2023
• 作者: Hana Pratiwi Kadarisman;Naoya Yamaguchi;Fumiyuki Ishii
• 通讯作者: Fumiyuki Ishii

First Principles Study of Monolayer PbS on Au (111)

Au(111)上单层PbS的第一性原理研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Juhri Hendrawan;Naoya Yamaguchi;Fumiyuki Ishii
• 通讯作者: Fumiyuki Ishii

BiTeIの結晶構造予測とスピン分裂の第一原理計算

BiTeI晶体结构预测及自旋分裂第一性原理计算

• 发表时间: 2021
• 作者: 張耀棠;山口直也;澤端日華瑠;石井史之
• 通讯作者: 石井史之

First-principles study of topological phase transition in strained CsPbI3

应变CsPbI3拓扑相变的第一性原理研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Yedija Yusua Sibuea Teweng;山口直也;石井史之
• 通讯作者: 石井史之

First-Principles Calculation of Thermoelectric Property for Iron Silicides

硅化铁热电性能的第一性原理计算

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahiro Tominaga;Naoya Yamaguchi;Hikaru Sawahata;Susumu Minami;Fumiyuki Ishii
• 通讯作者: Fumiyuki Ishii