金属人工格子に関する理論と設計指針の構築

金属人工晶格理论和设计指南的建立

• 批准号: 03240104
• 负责人: 前川 禎通
• 金额: $ 6.4万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03240104/
• 关键词: 金属人工格子; 巨大磁気抵抗; 電子構造; 分子動力学; 人工格子界面; 電気抵抗; Fe; Cr人工格子; 磁気構造

金属人工格子の巨大磁気抵抗効果に対し、人工格子の界面近傍の不規則配列した磁性原子の存在が重要であることが、前年度の研究に於いて指摘された。この点をふまえ、今年度は、巨大磁気抵抗効果に関し、微視的モデルを用いた計算が重点的になされた。第一に、不規則配列した磁性原子を不純物とみなし、磁気抵抗比の物質依存性が調べられた。Cuを含む人工格子においては、FeとCoの合金属とCu層とからなる人工格子において、大きな磁気抵抗比が得られることが示された。また、遷移金属元素からなる人工格子においては、Fe/Crで巨大磁気抵抗が、Co/RuおよびFe/Ruで比較的大きな磁気抵抗が得られることが示された。以上の計算において、不規則配列した磁性原子の磁気モ-メントとd電子数が、磁気抵抗に対して、重要なパラメ-タであることが指摘された。第二子、界面近傍の不規則配列した原子によるランダムポテンシャルを、層に依存するコヒ-レントポテンシャル近似を用いて取り扱い、磁気抵抗の磁場依存性が調べられた。これらの計算結果は、実験事実と一致しており、したがって、界面近傍の不規則配列した磁性原子が、巨大磁気抵抗に対し重要な役割をはたしていることが確かめられたといえる。第三に、Fe、Co又はNiとCrからなる人工格子に対し、人工格子固有の周期性を取り入れたバンド計算がなされ、それらの電子構造及び磁気的性質が調べられた。この計算においても、界面における不規則性が、磁気抵抗に影響を及ぼすことが指摘された。最後に、Fe3原子層、Cr3原子層とからなるFe/Cr人工格子のフェルミ面がバンド計算によって得られ、フェルミ面の効果のみでも磁気抵抗効果が生じ得ることが指摘された。その定量性については、今後の課題である。磁気抵抗効果以外の研究結果については次の通りである。窒素やボロン(Xと記す)が強磁性鉄(001)面に侵入した人工格子(FeX)_1ー(Fe)_5に対する第一原理からのバンド計算が行われた。その結果、FeX面から離れたFe原子の磁気モ-メントが増加することが示された。遷移金属を含む系に、第一原理分子動力学法を拡張する定式化及びプログラムの拡張、開発が行われた。前段階として、Alが吸着したSi(111)面の構造が、この方法により調べられた。

上一年的研究指出，在人工晶格界面附近存在不规则布置的磁原子，对于金属人工晶格的巨型磁场效应很重要。考虑到这一点，今年的财政年度着重于使用微观模型的巨磁效果的计算。首先，不规则排列的磁原子被视为杂质，并研究了磁化率的材料依赖性。已经表明，可以在包含Cu的人工晶格中获得较大的磁倍率，该晶格由Fe和Co和Cu层组合组成。还显示，在由过渡金属元件组成的人工晶格中，可以在Fe/Cr处获得巨型磁磁性，并且可以在CO/RU和FE/RU处获得相对较大的磁路线。在上述计算中，指出的是，不规则排列的磁原子的磁矩和D电子的数量是磁倍率的重要参数。使用层依赖性相干电位近似处理界面附近的不规则原子引起的随机电势，并研究了磁场敏感的磁场依赖性。这些计算结果与实验事实是一致的，因此可以说，界面附近的不规则布置的磁原子在巨型磁场上起着重要作用。第三，进行了频带计算，以结合人工晶格的人工晶格的内在周期性，并检查了其电子结构和磁性。在此计算中还指出，界面处的不规则性会影响磁势。最后，有人指出，由Fe3原子层组成的Fe/Cr人工晶格的费米表面可以通过频段计算获得CR3原子层，并且单独使用费米表面的效果会产生磁势效应。定量是未来的问题。除磁阻效果以外的研究结果如下。对人工晶格（FEX）_1-（fe）_5进行了第一个原理的频带计算，其中氮和硼（表示为X）穿透了铁磁铁（001）表面。结果表明，远离FEX平面的Fe原子的磁动量增加。配方和程序已被扩展和开发，以将第一原则分子动力学方法扩展到含有过渡金属的系统。作为初步步骤，通过该方法研究了Si（111）表面的结构。

项目成果

H.Hasegawa: "Effect of Interface Randomness on Electronic and Magnetic Structures of Fe/Cr Multilayers" J.Phys.Cond.Matters. 4. 169-175 (1992)

H.Hasekawa：“界面随机性对 Fe/Cr 多层电子和磁性结构的影响”J.Phys.Cond.Matters。

T.Sasaki: "Li Impurity in ZnSe:Electronic Structure and the Stability of the Acceptor" Phys.Rev.B. 43. 9362-9364 (1991)

T.Sasaki：“ZnSe 中的 Li 杂质：电子结构和受体的稳定性”Phys.Rev.B。

J.Kanamori: "Possibility of the Advent of Giant Magnetic Moment" Prog.of Intl.Symposium on 3d Transition - Semi Metal Thin Films - Magnetism and Processing-. 39-44 (1991)

J.Kanamori：“巨磁矩出现的可能性”Prog.of Intl.Symposium on 3d Transition - 半金属薄膜 - 磁性与加工 -。

T.Oguchi: "Density-Functional Molecular Dynamics Method" Prog.Theor.Phys.Suppl.103. 93-117 (1991)

T.Oguchi：“密度泛函分子动力学方法”Prog.Theor.Phys.Suppl.103。

J.Inoue: "Theory of Magnetoresistance in Magnetic Superlattices" Prog.Theor.Phys.Suppl.106. 187-193 (1991)

J.Inoue：“磁超晶格中的磁阻理论”Prog.Theor.Phys.Suppl.106。