第一原理計算によるマルチフェロイックChern絶縁体の探索

使用第一原理计算搜索多铁性陈绝缘体

• 批准号: 20J13011
• 负责人: 澤端 日華瑠
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13011/
• 关键词: 第一原理計算; 2次元物質; トポロジカル相転移; 異常ホール効果; 熱電変換; 結晶構造探索; 分子性結晶; 磁性

今年度は高効率熱電変換物質の自動探索を目指し、(1)異常ホール伝導度の計算コード開発及び応用、(2)結晶構造探索のコード開発及び応用について取り組んだ。加えて、(3)分子性結晶のトポロジカル相転移に関する計算について実験グループとの共同研究に取り組んだ。(1)異常ホール伝導度の計算コードについて、前年度中に提案した高速計算の手法を第一原理計算コードOpenMXに実装した。二次元磁性物質の異常ホール伝導度の計算結果は既存コードを用いたものと同等の計算結果が得られた。実装した計算コードを用いて二次元強磁性薄膜FeCl2の熱電変換効率について第一原理計算を行った所、従来よりも大きな異常Nernst効率を示すことが計算によって示された。本結果は共著として論文に纏め出版した。また、本計算コードの幅広い物質系への応用を目指し、適応メッシュによる計算値の改善手法を実装した。ベンチマーク物質となるFe(bcc構造)に対してテスト計算を行った所、先行研究と同等の計算結果を得た。本結果に関する論文及び計算コードのリリースを現在準備中である。(2)結晶構造探索コードCrySPYに第一原理計算コードOpenMXへのインターフェースを作成した。CrySPYは様々な大域的最適化手法を備えた汎用的な結晶構造探索コードである。現在磁性合金などを対象に室温下で動作可能な熱電変換物質の自動探索を行っている。本ソフトウェアに関する論文は共著としてSTAM methodsへと提出し、現在査読中である。(3)準備期間中にリリースされたZ2不変量の計算コードを利用し、分子性結晶のトポロジカル相転移に関するトポロジカル相の計算を行なった。α－(BETS)2I3の分子性結晶が圧力誘起でDirac点が誘起し、トポロジカルに非自明な相が出現することをZ2不変量の計算コードを用いて示した、本結果は共著として論文を出版した。

今年，我们旨在自动搜索高效的热电转换材料，并致力于（1）开发和应用代码异常孔电导率，以及（2）开发和应用代码以进行晶体结构搜索。此外，我们与实验组进行了联合研究，研究了（3）分子晶体拓扑相变的计算。 （1）关于异常孔电导率的计算代码，上一年提出的高速计算方法是在第一个原理计算代码OpenMX中实施的。二维磁性材料异常孔电导率的计算结果与使用现有代码的孔电导率相当。当使用实施的计算代码对二维铁磁薄膜FECL2的热电转换效率进行第一个原理计算时，计算表明，异常的NERNST效率比以前更大。结果是合着的，并在论文中发表。此外，我们已经实施了一种使用自适应网格来改善计算值的方法，旨在将此计算代码应用于广泛的材料系统。对FE（BCC结构）进行了测试计算，该计算是一种基准材料，并获得了与先前研究相当的计算结果。我们目前正在准备发布与此结果相关的论文和计算代码。 （2）在晶体结构搜索代码cryspy中创建了第一个原理计算代码OpenMX的接口。 Cryspy是具有各种全局优化技术的通用晶体结构搜索代码。目前，我们将自动寻找可以在室温（例如磁合金）下运行的热电转换材料。有关该软件的文章是由Stam方法合着的，目前正在审查中。 （3）使用在制备期间释放的Z2不变性的计算代码，计算了分子晶体的拓扑阶段用于拓扑相变。使用Z2不变的计算代码，α-（BET）2I3的分子晶体被证明是由DIRAC点诱导的，导致出现在拓扑上是非平凡的相。该结果已作为合着者出版。

项目成果

First-principles study of anomalous Nernst effect in half-metallic iron dichloride monolayer

• DOI: 10.1063/1.5143474
• 发表时间: 2020-04
• 期刊: APL Materials
• 影响因子: 6.1
• 作者: R. Syariati;S. Minami;Hikaru Sawahata;F. Ishii

Ambient-pressure Dirac electron system in the quasi-two-dimensional molecular conductor α-(BETS)2I3

• DOI: 10.1103/physrevb.103.035135
• 发表时间: 2021-01-21
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kitou, Shunsuke;Tsumuraya, Takao;Sawa, Hiroshi
• 通讯作者: Sawa, Hiroshi