有限温度磁性体の第一原理計算を応用した室温で高性能な磁気伝導材料の理論設計

应用有限温度磁性材料第一性原理计算进行室温高性能导磁材料的理论设计

• 批准号: 20K15017
• 负责人: 小田 洋平
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Fukushima National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K15017/
• 关键词: 異常ホール効果; スピンホール効果; スピン異常ホール効果; 第一原理計算; 不規則合金; 結晶磁気異方性; キュリー温度; ハード磁性材料; 異方性磁気抵抗効果; ひずみ応答; 磁性材料; 磁気伝導特性; 異常ホール効果; スピンホール効果; スピン異常ホール効果; 第一原理計算; 不規則合金; 結晶磁気異方性; キュリー温度; ハード磁性材料; 異方性磁気抵抗効果; ひずみ応答; 磁性材料; 磁気伝導特性

2022年度は強磁性体におけるスピン異常ホール効果の第一原理計算手法の開発と計算の実行に着手した。久保公式を用いた磁性体の異常ホール伝導度やスピンホール伝導度の計算方法については、ベリー曲率に基づく方法が主要な方法として幅広く用いられているが、本研究ではとグリーン関数に基づく方法を採用した。グリーン関数に基づく方法ではコヒーレントポテンシャル近似との組み合わせにより不規則合金の計算に対応できるようになる他、不規則による電子散乱に起因する緩和時間の効果を自動的に取り入れることが可能となる。本研究者はグリーン関数法に基づいて異常ホール伝導度とスピンホール伝導度を計算するプログラムを既に有していたことから、これを拡張して今回スピン異常ホール伝導度を計算するプログラムを開発した。はじめにプログラムを遷移金属合金に適用して計算精度に関する精査を行ったところ、グリーン関数の計算に必要なエネルギーの虚部については10**(-5)Ry程度の大きさを考慮すれば計算結果が本パラメータに依存しないことを確認した。また伝導度の計算におけるk点数については、10**7個のオーダーを考慮すれば定量的に信頼でき得るデータを得られたが、計算結果の収束が不十分であった。もう一桁k点数を増やして計算した結果を示すことが望ましかったものの、計算機環境の制約のため不可能となった。計算機のメモリ使用がより削減できるプログラムを開発することが課題として残された。

在2022财年，我们开始开发和实施计算，用于第一个原理计算方法，用于铁磁材料中自旋异常霍尔效应。至于使用Kubo公式计算磁性材料的异常孔电导率和自旋孔电导率，基于浆果曲率的方法被广泛用作主要方法，但是在这项研究中，采用了基于Green功能的方法。在绿色的基于函数的方法中，结合了连贯的电势近似，可以适应不规则合金的计算，并自动结合由不规则电子散射引起的松弛时间的效果。该研究人员已经制定了一个程序，可以根据绿色的功能方法计算异常的孔电导率和自旋孔电导率，因此他扩展了该程序以计算自旋孔的异常孔电导率。首先，将程序应用于过渡金属合金以对计算准确性进行详细研究，并确认计算结果不取决于此参数，考虑到大约10 **（-5）计算绿色函数所需的能量的幅度。此外，关于电导率计算中的k点数，考虑到10 ** 7的顺序，数据获得了定量可靠，但是计算结果的收敛性不足。尽管希望通过将K点数量增加另一个数字来显示计算结果，但由于对计算机环境的限制，这是不可能的。剩下的挑战是开发可以进一步减少计算机内存使用量的程序。