超高周波ワイヤレス給電に向けたスピンを介した分子運動－電気伝導変換の理論的研究

超高频无线电力传输自旋介导分子运动-电传导转换的理论研究

• 批准号: 19K05249
• 负责人: 古門 聡士
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05249/
• 关键词: 伝導電子－局在スピン間相互作用; スピン－分子振動相互作用; スピン軌道相互作用; 異方性磁気抵抗効果; 摂動論; 厳密対角化; スピン緩和; 摂動理論; スピン; 分子運動; スピンー軌道相互作用; 電気伝導; 理論

本研究は局在スピンを介した分子運動－伝導電子間相互作用Vに関する理論的研究である．このVの構築には，Vに大きな影響を与える伝導(s)電子からd軌道への遷移確率(s-d散乱)を詳細に調べる必要がある．s-d散乱を調べる手法として，電気抵抗が磁化方向に依存する現象である異方性磁気抵抗(AMR)効果がある．我々はこれまでに不純物によるs-d散乱をもとにAMR理論を構築してきた．特にこのs-d散乱では不純物近傍の母体原子1個のd軌道への散乱を考えた．なお本理論の有効性は未だ不明な部分があり，種々の物質に適用することで明らかになると考えられている．今回，本理論をFe4NとCo2MnAlホイスラー合金へ適用し，それぞれのAMR効果を調べた．その結果，これらの物質では本理論が有効であることが確認された．主な結果は次の通りである．1. 数値対角化法を用いてFe4NのIn-plane，Out-of-plane及びTransverse AMR効果を調べた．電流と磁化の相対角をθとするとき，In-plane及びOut-of-plane AMR効果は2回対称(cos2θ)成分を持つ負のAMR, Transverse AMR効果は4回対称(cos4θ)成分を持つ正のAMRが得られた．またIn-plane及びOut-of-plane AMR比はTransverse AMR比の約4倍になった．これらの結果はFe4Nの実験結果と定性的に一致している．2. 摂動論によるAMR比の解析式を用いてCo2MnAlのI//[100]のAMR比“AMR[100]”とI//[110]のAMR比“AMR[110]”の実験結果を解析した．解析式に含まれる状態密度等は東北大学・白井グループによる第一原理計算の数値を採用した．計算の結果，AMR[100]>AMR[110]>0となり，実験結果と定性的に合うことが確認された．

This study focuses on the research of the する theory of molecular motion-伝 electron-conduction interaction between スピ, を and た. こ の V の build に は, V に big き な influence を and え る 伝 guide (s) electronic か ら d orbitals へ の migration of probabilistic (s - d scattered) を detailed に adjustable べ る necessary が あ る. S - d scattered を adjustable べ る gimmick と し て, electric 気 resistance が に magnetizing direction dependent す る phenomenon で あ る different square magnet 気 resistance (AMR) working fruit が あ る. I 々, 々, を, れまでに, impimpurities による, s-d dispersion を, とに, AMR theory を, construction を, て, た, た. The に <e:1> <s:1> s-d is scattered で で impure is adjacent to one <s:1> d orbital of the parent atom of the <s:1> へ を is scattered を examination えた. Unseen sex は の な お this theory have not been だ part unknown な が あ り, kind of 々 の material に applicable す る こ と で Ming ら か に な る と exam え ら れ て い る. This time, the theory of をFe4NとCo2MnAlホ スラ を alloy へ is applicable to それぞれ, それぞれ <s:1> AMR effect を regulation べた. As a result, the そ れら れら そ substance で で the が theory が is effective である とが とが とが とが confirms された. The main な result な the secondary な is through な である. 1. The numerical pair keratinization method を uses を てFe4N <s:1> In-plane, Out-of-plane and びTransverse AMR to achieve を modulation べた. The current と magnetization <s:1> phase Angle をθとすると とすると, the In-plane and びOut-of-plane AMR effects show that the <s:1> 2-cycle symmetrical (cos2θ) component を holds a <s:1> negative <s:1> AMR, the Transverse AMR effects show that the <s:1> 4-cycle symmetrical (cos4θ) component を holds a <s:1> positive <s:1> AMRが, and the られた is られた. The AMR ratio of またIn-plane to びOut-of-plane is about four times that of になった Transverse AMR. The <s:1> れら <s:1> results と Fe4N <s:1> experimental results と are qualitatively に consistent and て て る る る. 2. Dynamic theory, に よ る AMR than の analytic type を い て Co2MnAl の I / / [100] の AMR than "AMR [100]" と I / / [110] の AMR than "AMR [110]" の be 験 results を parsing し た. The analytical expression に contains まれる, state density, etc. Youdaoplaceholder1 tohoku university · Shirai グ グ に プによる プによる the first principles calculation <s:1> values を adopt た た. Calculate the <s:1> results, AMR[100]>AMR[110]>0とな とな, and the empirical results と qualitatively に and う された とが confirm された.

项目成果

Prediction of half-metallic gap formation and Fermi level position in Co-based Heusler alloy epitaxial thin films through anisotropic magnetoresistance effect

• DOI: 10.1103/physrevmaterials.6.064411
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: Physical Review Materials
• 影响因子: 3.4
• 作者: V. Kushwaha;S. Kokado;S. Kasai;Y. Miura;T. Nakatani;R. Kumara;H. Tajiri;T. Furubayashi;K. Hono;Y. Sakuraba

Theoretical study on anisotropic magnetoresistance effect for weak ferromagnets with a crystal field of tetragonal symmetry

• DOI: 10.1016/j.matpr.2020.05.224
• 发表时间: 2020-06
• 期刊: Materials Today: Proceedings
• 作者: S. Kokado;M. Tsunoda

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Compositional dependence of anisotropic magnetoresistance effects in Weyl semimetal Co2MnAl Heusler alloy epitaxial thin films

Weyl半金属Co2MnAl Heusler合金外延薄膜中各向异性磁阻效应的成分依赖性

• DOI: 10.1063/5.0128562
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: T. Sato;S. Kokado;H. Shinya;M. Tsujikawa;A. Miura;S. Kosaka;T. Ogawa;M. Shirai;and M. Tsunoda
• 通讯作者: and M. Tsunoda

Theoretical Study on Anisotropic Magnetoresistance Effects for Various Ferromagnets

各种铁磁体各向异性磁阻效应的理论研究

• 发表时间: 2019
• 作者: Satoshi Kokado;Masakiyo Tsunoda
• 通讯作者: Masakiyo Tsunoda