Development of spin density functional method under magnetic/electric field and application to the materials for magnetic device

磁/电场下自旋密度泛函方法的发展及其在磁性器件材料中的应用

基本信息

批准号：
21K04864
负责人：
小田竜樹
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、電界印加だけでなく磁界印加できる手法を導入して、局所的な電気分極・磁気分極・原子変位分極の間に内在する交差相関を解析できる手法を開発することが第一である。昨年度においては、(1)スピントロニクス素子の界面等でのラシュバ定数の系統的見積もり法の手法を開発、(2)準粒子自己無撞着GW(QSGW)法での分極計算部分の並列高速化実施と実証、(3)スピン密度汎関数法(SDFT)の枠組み中で軌道-軌道相互作用(OOI)を考慮して、軌道運動に由来する運動量密度(軌道運動量密度)を電子・スピン密度ともに自己無撞着に決定する手法開発などを実施していた。本年度は、(1)に関連して(4)磁気異方性エネルギーの見積もり法の改良、(2)の応用として(5)ワイドギャップ半導体での薄膜配置への応用、(6)金属磁性体への応用、(7)磁気形状記憶合金への応用等を実施した。研究実績(1)で開発した手法は、電気分極層と磁気分極層の界面においてラシュバ定数の見積もりが可能となる一般的なものとの認識に至っており、研究実績(4)とともに継続研究を行った。研究実績(5)においては、計算コードの高度な並列高速化の成果として、真空層に挟まれた薄膜形状でQSGW法の応用に着手できたことは大きな進展であるとの認識であり、QSGW法の有用性を示す研究成果へ繋げることが期待される。特に誘電率の第一原理による高精度評価に特徴がある。研究実績(5)および(6)は、QSGW法の2元磁性合金、3元磁性合金への応用であり自己エネルギーを乱雑位相近似水準で取り入れているQSGW法の有用性を検証することができるとして研究成果が期待されるが、引き続き研究を継続中である。昨年度の研究実績(3)において軌道運動量密度を実験データと比較しながら検証することの有用性を見出せないとの結論に達した。

在这项研究中，第一步是引入一种不仅可以施加电场而且可以施加磁场的方法，并开发一种可以分析局部电极化、磁化极化和原子位移极化之间固有的互相关性的方法.去年，我们（1）开发了一种系统估计自旋电子器件界面处的拉什巴常数的方法，（2）实现了准粒子自洽引力波（QSGW）方法的偏振计算部分的并行加速演示。 , (3) 旋转通过在密度泛函理论（SDFT）等框架内考虑轨道-轨道相互作用（OOI），开发了一种自洽确定电子和自旋密度的轨道运动推导的动量密度（轨道动量密度）的方法。执行。今年，针对（1），我们将（4）改进磁各向异性能量的估计方法，作为（2）的应用，（5）应用于宽禁带半导体中的薄膜排列，（6）金属磁材料 (7) 磁性形状记忆合金。研究结果(1)中开发的方法已被认为是一种通用方法，可以估计电极化层和磁化层之间界面处的Rashba常数，我们将结合研究结果继续进行这项研究（4）。在研究结果（5）中，我们认识到，由于计算代码的高度并行加速，我们能够开始将 QSGW 方法应用于夹在真空层之间的薄膜形状，这是一个巨大的进步。这将导致研究结果证明该方法的有用性。特别是，其特点是基于介电常数第一原理的高精度评估。研究结果（5）和（6）是将QSGW方法应用于二元磁性合金和三元磁性合金，并且可以验证在随机相近似水平上结合自能的QSGW方法的有用性。研究结果是预期的结果，研究仍在进行中。在去年的研究结果（3）中，我们得出的结论是，我们无法通过与实验数据的比较来验证轨道动量密度的有用性。