相対論的効果を導入したスピン依存伝導の理論と第一原理計算手法の確立

建立自旋相关传导理论和结合相对论效应的第一性原理计算方法

• 批准号: 10J06092
• 负责人: 小田 洋平
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J06092/
• 关键词: 遷移金属合金; 結晶磁気異方性; スピンホール効果; 第一原理計算; スピン軌道相互作用; 異方性磁気抵抗; スピン軌道相互用; スピン依存伝導

本年度の研究では、密度汎関数法に基づく物質の電子状態の第一原理計算により、電子のスピン軌道相互作用に起因する物理特性・現象である結晶磁気異方性、および、スピンホール効果の物質依存性を明らかにした。具体的には、高磁気異方性が期待されるL10型構造のFePt, CoPt, FePd, MnAl規則合金、および、正方晶Fe-Co合金に着目し、その結晶磁気異方性エネルギーをスピン軌道相互作用に関する二次摂動のエネルギー変化を見積もることによって評価・分析を行った。その結果、FePtやCoPt合金ではPt原子の大きなスピン軌道相互作用によって結晶磁気異方性がもたらされているのに対し、FeCoやMnAl合金ではスピン軌道相互作用は小さいものの結晶磁気異方性の発現に有利なバンド構造を有していることが分かった。ただし、本来は不規則合金であるFe-Co合金では、電子の散乱に基づく寿命を無視できず、それが結晶磁気異方性に重大な影響を与えることが明らかになった。特に、FeCoやMnAl合金の結晶磁気異方性のメカニズムが解明されたことは、将来、希土類・貴金族などの希少元素を用いない新しい磁石材料を理論的に設計するための指針として重要な成果である。さらに、同じスピン軌道相互作用を起源とする非磁性金属のスピンホール効果にも着目し、Pd-Ag、Pd-Pt、Pt-Au合金のスピンホール伝導度、および、電流-スピン流変換効率の指標となるスピンホール角の定量評価を行った。その結果、高濃度合金では内因性機構に基づくスピンホール効果によって高いスピンホール角が期待され、高効率な電流-スピン流変換が期待できることを示した。本研究によって得られた成果は優れた特性を有する磁石材料や電流-スピン流変換材料の開発に大きく貢献するものである。

This year の research で は, density masato method に base づ く matter の electronic states の first principles calculation に よ り, electronic の ス ピ ン に orbital interaction causes す る physical characteristics, phenomenon で あ る crystal magnetic 気 different sex, お よ び, ス ピ ン ホ ー ル unseen fruit の substance dependence を Ming ら か に し た. Specific に に and high magnetic anisotropy が expect される l10-type structures <s:1> FePt, CoPt, FePd MnAl rules alloy, お よ び, regular crystal Fe - Co alloy に し, そ の crystal magnetic 気 square difference エ ネ ル ギ ー を ス ピ ン orbital interaction に masato す る secondary, dynamic の エ ネ ル ギ ー variations change を see product も る こ と に よ っ て review 価 line, analysis を っ た. そ の results and FePt や CoPt alloy で は Pt atoms の big き な ス ピ ン orbital interaction に よ っ て crystal magnetic 気 square difference が も た ら さ れ て い る の に し, seaborne FeCo や MnAl alloy で は ス ピ ン orbital interaction は small さ い も の の crystal magnetic 気 square difference の 発 now に favorable な バ ン ド a し を construction て い る こ と が points か っ Youdaoplaceholder0. た だ し, originally は irregular alloy で あ る Fe - Co alloy で は, electronic の scattered に base づ く を ignore life で き ず, そ れ が crystal magnetic 気 square difference に な impact を and え る こ と が Ming ら か に な っ た. に, FeCo や MnAl magnetic alloy の 気 square difference の メ カ ニ ズ ム が interpret さ れ た こ と は, in the future, soil type, your gold family な ど の を rare elements with い な new し い い magnet material を theory に design す る た め の pointer と し て important な results で あ る. さ ら に, with じ ス ピ ン orbital interaction を origin と す る nonmagnetic metal の ス ピ ン ホ ー ル unseen fruit に も し, Pd, Ag, Pd, Pt and Pt - Au alloy の ス ピ ン ホ ー ル 伝 conductance, お よ び, current - ス ピ ン flow variations in working rate の index と な る ス ピ ン ホ ー ル Angle の quantitative evaluation 価 を line っ た. そ の results, high alloy で は endogenous institution に base づ く ス ピ ン ホ ー ル unseen fruit に よ っ て high い ス ピ ン ホ ー ル Angle が expect さ れ, the high rate of unseen な current - ス ピ ン flow variations in が expect で き る こ と を shown し た. This study に よ っ て have ら れ た results は optimal れ た features を have す る や current magnet material - ス ピ ン flow variations in material の open 発 に big き く contribution す る も の で あ る.

项目成果

L1_0型FeNi規則合金の磁気異方性

L1_0型FeNi有序合金的磁各向异性

• 发表时间: 2010
• 作者: 三俣千春;小田洋平;佐久間昭正;小嗣真人
• 通讯作者: 小嗣真人

強磁性遷移金属合金のスピン依存抵抗の第一原理計算

铁磁过渡金属合金自旋相关电阻的第一性原理计算

• 发表时间: 2010
• 作者: 小田洋平;佐久間昭正
• 通讯作者: 佐久間昭正

マンガン合金の結晶磁気異方性の第一原理計算

锰合金磁晶各向异性的第一性原理计算

• 发表时间: 2013
• 作者: 小田洋平;佐久間昭正
• 通讯作者: 佐久間昭正

遷移金属合金のAMRの第一原理計算

过渡金属合金AMR的第一性原理计算

• 发表时间: 2011
• 作者: 小田洋平;佐久間昭正
• 通讯作者: 佐久間昭正

強磁性金属のスピン状態に依存した散乱効果を含む電気抵抗率の第一原理計算

电阻率的第一原理计算，包括铁磁金属的自旋态相关散射效应

• 发表时间: 2010
• 作者: 小田洋平;佐久間昭正
• 通讯作者: 佐久間昭正