基板上グラフェンにおけるキャリヤ・欠陥制御と電気・磁気伝導特性の第一原理計算

研究の目的第一原理計算によって、グラフェンのジグザグ端に電場を印加することでハーフメタルになることが予言されているようにグラフェンは、スピントロニクスデバイス材料として非常に期待できる物質である。我我々はこれまで、ジグザググラフェンナノリボン(ZGNR)に対してキャリヤドーピングを行うと磁気的な相を制御できることを第一原理計算の結果に基づいて予言し、グラフェン系物質がスピントロニクスデバイス秘料として高いポテンシャルを持っていること示した。本研究では、グラフェン系物質のデバイス応用の重要性を考え、基板の効果、キャリヤ注入、欠陥に関する電気・磁気伝導を詳しく調べる。研究実施計画電極のもたらす電気伝導への効果を調べる。グラフェン系物質のトンネル磁気抵抗(TMR)、巨大磁気抵抗(GMR)等の磁気効果を詳しく調べるため、ノンコリニア磁性、スピン軌道相互作用を考慮した電気伝導計算コードの開発を行う。研究成果ノンコリニア磁性を考慮した電気伝導計算コードの開発を行った。ZGNRについてノンコリニア磁性を考慮した電気伝導計算を行い、ZGNRのリボン方向の透過率のエッジ間のスピン相対角度θの依存性について調べた。θ=180°のときの透過率は、大きなギャップを持っているが、θが連続的に減少するに従って、透過率ギャップは連続的に減少しθ=0°のときに、透過率が金属的となることが分かった。またリボン幅を増加させた場合でも、エッジ状態における透過率は変化しないことが分かった。多層グラフェンをNi電極によって挟んだ構造(Ni/グラフェン/Ni)について電気伝導計算を行い、スピンのフィルター効果を示すことを発見した。現在は、Ni基板におけるスピン軌道相互作用の伝導への寄与を調べるため、スピン軌道相互作用を考慮したノンコリニア伝導計算コードの開発を行っている。

研究の目的第一原理計算によって、グラフェンのジグザグ端に電場を印加することでハーフメタルになることが予言されているようにグラフェンは、スピントロニクスデバイス材料として非常に期待できる物質である。我我々はこれまで、ジグザググラフェンナノリボン(ZGNR)に対してキャリヤドーピングを行うと磁気的な相を制御できることを第一原理計算の結果に基づいて予言し、グラフェン系物質がスピントロニクスデバイス秘料として高いポテンシャルを持っていること示した。本研究では、グラフェン系物質のデバイス応用の重要性を考え、基板の効果、キャリヤ注入、欠陥に関する電気・磁気伝導を詳しく調べる。研究実施計画電極のもたらす電気伝導への効果を調べる。グラフェン系物質のトンネル磁気抵抗(TMR)、巨大磁気抵抗(GMR)等の磁気効果を詳しく調べるため、ノンコリニア磁性、スピン軌道相互作用を考慮した電気伝導計算コードの開発を行う。研究成果ノンコリニア磁性を考慮した電気伝導計算コードの開発を行った。ZGNRについてノンコリニア磁性を考慮した電気伝導計算を行い、ZGNRのリボン方向の透過率のエッジ間のスピン相対角度θの依存性について調べた。θ=180°のときの透過率は、大きなギャップを持っているが、θが連続的に減少するに従って、透過率ギャップは連続的に減少しθ=0°のときに、透過率が金属的となることが分かった。またリボン幅を増加させた場合でも、エッジ状態における透過率は変化しないことが分かった。多層グラフェンをNi電極によって挟んだ構造(Ni/グラフェン/Ni)について電気伝導計算を行い、スピンのフィルター効果を示すことを発見した。現在は、Ni基板におけるスピン軌道相互作用の伝導への寄与を調べるため、スピン軌道相互作用を考慮したノンコリニア伝導計算コードの開発を行っている。