論文

実際に存在するグラファイトは半金属であるが、２次元のグラファイト格子は半導体になると予想されている。劈開によって、極薄のグラファイト単結晶を作り、電気抵抗の測定を行ってその可能性を確かめた。

バンド計算の結果に基づき、ルテニウム薄膜を種々の単結晶基板上に作成し、得られる相を対応づけた。たとえば、モリブデン上に成長すると予想された体心立方相は実際には体心正方晶となることが分かった。

巨大磁気抵抗効果はバンド計算によって得られる電子状態から見積もれることを示した。これを利用して、新たな巨大磁気抵抗効果物質を予測した。Co-Mn系などに可能性があることを、見いだした。

強磁性薄膜における磁化過程の履歴をなくし、バルクハウゼン雑音を抑制するには、磁界の印加方向と直交するバイアス磁界を加えておくことが効果的であることをシミュレーションにより求めた。

鉄に窒素を添加した場合の電子状態の変化を、種々の結晶構造、原子配置を仮定してバンド計算によって調べた。一電子近似の範囲ではFe16N2の巨大磁気モーメントは出現する可能性がないことを確かめた。

ニオブを鉄またはニッケルに添加すると、ニオブは磁気モーメントを示すが、ルテニウムほどは強くない。その理由はニオブ自身が自発分極するのでなく、周囲の強磁性状態からモーメントが誘起されるためである。

少量のルテニウムを面心立方格子のニッケル中に入れると、ルテニウムは磁気モーメントを持つ。しかし、添加量を増やすとルテニウムの磁気モーメントは消失し、ニッケル自身のモーメントも低下する。この様子は鉄中のルテニウムとは異なる。

Fe16N2が示す巨大磁気モーメントは、従来の一電子近似に基づくバンド計算では説明できない。一電子近似を自己エネルギー補正した結果、磁気モーメントはエンハンスされる方向にあることを明らかにした。

磁性薄膜の磁化過程をマイクロマグネティックシミュレーションにより調べた。磁性膜に磁気異方性の角度分散があると、磁化過程にヒステレシスを生じ、バルクハウゼン雑音の原因となることが分かった。

一次元スピン鎖の有限温度におけるスピン状態をモンテカルロ法を使ってシミュレーションした。その結果、一次元であっても秩序状態が出現する可能性を見いだした。

大量の欠陥を含む物質は、完全結晶とはまた、違った性質を示す場合がある。通常は非磁性であるPdに大量の欠陥を導入すると、強磁性を示すことをバンド計算によって示した。これは実験結果をよく説明している。

体心立方格子のルテニウムは準安定で、2％程度歪んだ状態では自発磁化を持つことをバンド計算の結果明らかにした。適当な格子定数を持つ基板上に ルテニウム薄膜をエピタキシャル成長させれば、新しい強磁性薄膜が得られる可能性があることを示した。

強磁性体の一部に欠陥がある場合の磁化状態をマイクロマグネティックなシミュレーションにより調べた。欠陥は不可逆的な磁化過程を生じることを明らかにした。

合金のバンドを計算するCPA法において、電荷中性条件の取り方について、検討した。中性条件には任意性があるが、鉄ーニッケル合金のような遷移金属合金では原子ごとではなく、結晶全体で満足する必要がある。

ルテニウム元素は通常、単体では六方晶構造を取り非磁性であるが、体心立方構造で強磁性の鉄元素の一部を置換すると、ルテニウム自身が磁気モーメントを持つと同時に鉄の磁気モーメントを高める。

銀をドープしたYBCO超電導体試料について、粒内及び粒間を流れる臨界電流密度を評価した。