第一原理計算によるマルチフェロイックChern絶縁体の探索

使用第一原理计算搜索多铁性陈绝缘体

基本信息

批准号：
20J13011
负责人：
澤端日華瑠
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は高効率熱電変換物質の自動探索を目指し、(1)異常ホール伝導度の計算コード開発及び応用、(2)結晶構造探索のコード開発及び応用について取り組んだ。加えて、(3)分子性結晶のトポロジカル相転移に関する計算について実験グループとの共同研究に取り組んだ。(1)異常ホール伝導度の計算コードについて、前年度中に提案した高速計算の手法を第一原理計算コードOpenMXに実装した。二次元磁性物質の異常ホール伝導度の計算結果は既存コードを用いたものと同等の計算結果が得られた。実装した計算コードを用いて二次元強磁性薄膜FeCl2の熱電変換効率について第一原理計算を行った所、従来よりも大きな異常Nernst効率を示すことが計算によって示された。本結果は共著として論文に纏め出版した。また、本計算コードの幅広い物質系への応用を目指し、適応メッシュによる計算値の改善手法を実装した。ベンチマーク物質となるFe(bcc構造)に対してテスト計算を行った所、先行研究と同等の計算結果を得た。本結果に関する論文及び計算コードのリリースを現在準備中である。(2)結晶構造探索コードCrySPYに第一原理計算コードOpenMXへのインターフェースを作成した。CrySPYは様々な大域的最適化手法を備えた汎用的な結晶構造探索コードである。現在磁性合金などを対象に室温下で動作可能な熱電変換物質の自動探索を行っている。本ソフトウェアに関する論文は共著としてSTAM methodsへと提出し、現在査読中である。(3)準備期間中にリリースされたZ2不変量の計算コードを利用し、分子性結晶のトポロジカル相転移に関するトポロジカル相の計算を行なった。α－(BETS)2I3の分子性結晶が圧力誘起でDirac点が誘起し、トポロジカルに非自明な相が出現することをZ2不変量の計算コードを用いて示した、本結果は共著として論文を出版した。

今年，我们以自动搜索高效热电转换材料为目标，开展了（1）反常霍尔电导率计算代码的开发和应用，以及（2）晶体结构搜索代码的开发和应用。此外，（3）我们与实验组共同研究了分子晶体拓扑相变的计算。（1）关于反常霍尔电导率计算代码，我们将前一年提出的高速计算方法实现到第一性原理计算代码OpenMX中。二维磁性材料反常霍尔电导率的计算结果与现有代码等效。利用所实现的计算代码对二维铁磁薄膜FeCl2的热电转换效率进行了第一性原理计算，计算结果表明反常能斯特效率大于传统能斯特效率。结果作为共同撰写的论文发表。此外，为了将该计算代码应用于广泛的材料系统，我们实现了一种使用自适应网格来改进计算值的方法。当我们对基准材料Fe（bcc结构）进行测试计算时，我们获得了与之前研究相当的计算结果。我们目前正准备发布与这些结果相关的论文和计算代码。 (2)为晶体结构搜索代码CrySPY创建了第一原理计算代码OpenMX的接口。 CrySPY 是一款通用晶体结构搜索代码，配备了各种全局优化方法。我们目前正在自动寻找可以在室温下工作的热电转换材料，包括磁性合金。一篇关于该软件的论文已被共同撰写并提交给 STAM 方法，目前正在接受同行评审。 (3)利用准备期间发布的Z2不变量计算代码，计算了与分子晶体拓扑相变相关的拓扑相。使用 Z2 不变计算代码，我们表明在 α-(BETS)2I3 分子晶体中诱导了压力诱导的狄拉克点，并出现了拓扑非平凡相。该结果已在一篇论文中共同发表。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ambient-pressure Dirac electron system in the quasi-two-dimensional molecular conductor α-(BETS)2I3

准二维分子导体α-(BETS)2I3中的环境压力狄拉克电子系统

DOI：
10.1103/physrevb.103.035135
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3.7
作者：
Kitou Shunsuke;Tsumuraya Takao;Sawahata Hikaru;Ishii Fumiyuki;Hiraki Ko;Nakamura Toshikazu;Katayama Naoyuki;Sawa Hiroshi
通讯作者：
Sawa Hiroshi

Ambient-pressure Dirac electron system in the quasi-two-dimensional molecular conductor α-(BETS)2I3

准二维分子导体α-(BETS)2I3中的环境压力狄拉克电子系统

DOI：
10.1103/physrevb.103.035135
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3.7
作者：
Kitou Shunsuke;Tsumuraya Takao;Sawahata Hikaru;Ishii Fumiyuki;Hiraki Ko;Nakamura Toshikazu;Katayama Naoyuki;Sawa Hiroshi
通讯作者：
Sawa Hiroshi

First-principles study of anomalous Nernst effect in half-metallic iron dichloride monolayer

半金属二氯化铁单层反常能斯特效应的第一性原理研究