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

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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．