会場 A
領域 3, 6A-1

第一原理計算に基づくβ-タンタルの構造安定性および量子輸送特性の評価
九大院理 A

山崎太志郎A , 飯森陸 A , 木村崇 ATa は薄膜化に伴い A15 構造の結晶粒が形成されることが知られている。A15 構造を有する金属は比較的高い超伝導転移温度を持つものが多く、さらに巨大な電流-スピン流変換現象も観測されていることから、スピントロニクスデバイスへの応用の観点から注目を集めている。しかし、βタンタルのスピン流輸送特性に関する報告例は、実験的にも理論的にも未だ少ない。
そこで、今回我々は密度汎関数法に基づいた第一原理計算により、β-Ta の物性を評価した。まず、凝集エネルギーを求め

beta 相の安定性を評価し、更に導出した格子定数が先行研究の XRD 解析の結果をよく再現することを確認した。そして、ホール係数やスピン輸送特性の評価したのでその結果についても報告する。

2

A-2

Ag/Bi 界面におけるラシュバ・エデルシュタイン効果の電気的測定の試み
九大物理 A

神本晋作A , 飯森陸 A , 大日方初良 A , 大西紘平 A , 木村崇 A

非磁性重金属体の界面では、高いスピン軌道相互作用にルシュタイン効果の実験的観測を試みたので報告をする。

伴う高効率なスピン- 電気変換が期待されるため、近年、精力的に研究されている。このような界面スピン軌道相互作
用 を 有 す る 系 に お け る ス ピ ン 流 の 実 験 で は 、強 磁 性 共 鳴を 用 い た ス ピ ン ポ ン ピ ン グ 、い わ ゆ る 動 的 手 法 が 主 流 であった。しかし、この手法では強磁性体の電流磁気効果や
磁 気 熱 電 効 果 な ど 不 要 な 擬 似 信 号 が 重 畳 す る た め 、定 量的な解析が困難という問題点があった。一方で、非局所法を 用 い た 静 的 な 純 ス ピ ン 流 注 入 法 で は 、前 述 の 問 題 が 回避されるが、多端子構造を有する素子の作製が困難と考えられていた。今回、高品質な Ag/Bi 界面を有する横型ス
ピンバルブ素子を作製し、同界面におけるラシュバ・エデ

A-4

スピネル型酸化物フェリ磁性体 CuCr2 O4 ナノ粒子の磁性と電子スピン共鳴
九工大工 A , 福岡大理 B

市来直輝A , 高橋俊介 A , 田尻恭之 B , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 香野淳 B

スピネル型酸化物 CuCr2 O4 は酸素四面体の A サイトをル（下の青色）は，上の 3 つのローレンツ型スペクトルの和+2が占めるフェリ磁（下の赤色）で再現された．講演では，磁気測定結果およびＥ性体である．低温域では結晶構造が斜方晶であるが，磁気転ＳＲスペクトルのサイズ依存，温度依存について報告する．

Cuが, 酸素八面体の B サイトを Cr+3

移温度 TN =135 K で正方晶に変化し，スピン系と結晶格子系が強く結合している．また B サイトはパイロクロア格子

Intensity [arb.unit]を形成し，かつ Cr+3 間の相互作用は反強磁性であるため，スピン系が幾何学的フラストレーションを有する．このような磁性体をナノスケールサイズにした場合，結晶構造および磁気秩序にバルクとは異なるサイズ効果が期待される．ゆえに CuCr2 O4 のナノ粒子を作成し，その磁性を調べて転移温度等のサイズ依存について明らかにした．また，バルクおよびナノ粒子について電子スピン共鳴（ESR）測定を行った．

0
d =9.2 nm-1100

図 1 に 9.2 nm 径のナノ粒子の室温での ESR スペクトルを示す．バルク試料のスペクトルは 2 つのローレンツ型スペ200〇 experiment
simulation
component 1
component 2
component 3

300
400
H [mT]

500

図 1 ナノ粒子（9.2 nm 径）の ESR スペクトル（室温）

クトルの和で再現されたのに対して，ナノ粒子のスペクト

3

A-5

ベータ Mn 型格子ハバードモデルの磁気相図とスキルミオン磁気相互作用
琉球大理 A梯祥郎A

最近，従来の B20 型とは異なるベータ Mn 型格子を基本とする CoZn，CoZnMn，FePdMoN などの遍歴電子スキルミオン（Sk）が見出された [1]．これらの合金系では多様な磁気相互作用の競合によって磁気スキルミオンが発生していることが示唆されているが，ベータ Mn 型格子では単位胞に２０個もの原子を含むため，スキルミオンの安定性をミクロな立場から系統的に説明する理論的研究は進んでいない．これらの新しいスキルミオン生成のメカニズムを明らかにするために，今回，ベータ Mn
型格子上のハバードモデル [2] を考え，一般化された Hartree-Fock 理論とリカージョン法を用いて，この系の電子状態，磁気相図，そして，磁気スキルミオン磁気相互作用について調べた．強磁性 (F)，ヘリカル構造 (1QH)，フェリ磁性 (Ferri)，常磁性 (P) を仮定して U（クーロン相互作用）-n（電子数）磁気相図を計算すると，この系では，強磁性とフェリ磁性の間の幅広い

U-n 領域でヘリカル構造が安定化されることが分かった．その結果，一桁小さいジャロシンスキー・守谷 (DM) 相互作用を取り入れると，F 領域は F+DM の競合による Sk 出現領域，1QH 領域は F+AF の競合による Sk 出現領域と解釈できる．構成
磁性元素の d 電子数を nd = 8 (Co), 7 (Fe), 5〜6 (Mn)，U を U 〜 7 とすると，Co10Zn10 と Fe2-xPdxMo3N は F+DM 競
合型 Sk，CoxZnyMnz（x+y+z=20) は F+AF 競合型 Sk と結論できる．

[1] X.Z. Yu et.al., Nature 564, 95 (2018); Karube et.al., PRB 102, 064408 (2020); Qiang et.al., APL 117, 141401 (2020).
[2] Y. Kakehashi, JPSJ 91, 024705 (2022)．

A-6

高スピン分極ホイスラー合金 CoFeCrAl の磁化の圧力効果と電子状態
鹿大院理工 A , 東大物性研 B , 東北学院大院工 C , 東北大金研 D

青島英樹A , 重田出 A , 郷地順 B , 山内徹 B ,鹿又武 C , 梅津理恵 D , 上床美也 B , 藤井伸平 A , 廣井政彦 A

スピンギャップレス半導体は，フェルミエネルギーにおい強 磁 性 体 で あ る こ と を 明 ら か に し た 。発 表 当 日 は ，第 一てアップスピンの状態密度にギャップレスのディップ構造が原理バンド計算の結果についても議論する予定である。

存在し，ダウンスピンではギャップが存在することから，スピ

2.5

ン分極率 P = 100% かつ少数キャリアであると期待されてい

2.0
2.05

M (μB /f.u.)

る機能性材料である。ホイスラー合金 CoFeCrAl は，第一原

1.5れている。そこで，我々は高圧下の磁化測定から磁気特性を2.00

Ms (!B/f.u.)

理バンド計算からスピンギャップレス半導体であると予想さ1.0

評価し，また第一原理バンド計算を用いて電子状態を調べた。

1.90

T = 10.0 K
T = 10.0 K
1.85
dM /dp = –0.006(4) µ /(f.u.·GPa)p = 0.0 GPa
1.80
Ms = 2.02 µB/f.u. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.5

常 圧 下 の 自 発 磁 化 Ms は Ms = 2.02 µB /f.u. と 見 積 も

1.95

s

B

0.0

よ く 一 致 し た 。さ ら に ，高 圧 下 で 磁 化 測 定 を し た と こ

1.0

2.0

3.0

μ0H (T)4.0

図1: CoFeCrAlのT = 10.0 Kかつ常圧下でのMH曲線。挿入図は自発磁化Msの圧力依存性。

ろ ，CoFeCrAl の 自 発 磁 化 が 圧 力 に 依 存 し な い こ と が わ
か っ た 。こ れ ら の 結 果 か ら ，CoFeCrAl が 高 ス ピ ン 分 極

41.2

p (GPa)0.0

ら れ ，Slater-Pauling 則 か ら 予 想 さ れ る 2.00 µB /f.u. と

5.0

A-7

ホイスラー合金 Ru2 CrSi の電子状態と磁気特性
鹿大理 A , 鹿大理工 B , 物材機構 C

福井勇佑A , 重田出 B , 三浦良雄 C , 藤井伸平 B , 廣井政彦 B

過去の研究において、第一原理バンド計算から Ru 基ホイは反強磁性状態が最も安定であることが明らかになった。

スラー合金 Ru2 CrSi がハーフメタルであることが予想され

発 表 当 日 は 、磁 気 特 性 の 詳 細 に つ い て も 議 論 す る 。

た。しかし、我々が実際に Ru2 CrSi を合成して磁気特性を評価してみたところ、ネール温度 TN ≈ 13 K 以下で反強磁性を示し、第一原理バンド計算と実験の結果が矛盾することが明らかになった。そこで本研究では、第一原理バンド計算の観点から、Ru2 CrSi の磁気特性をさらに詳しく調べたので報告する。
第 一 原 理 バ ン ド 計 算 に は 、Korringa-Kohn-Rostoker(KKR) グリーン関数法を用いたコードである Akai-KKRを使用した。強磁性状態、LMD (local moment disorder) 状
態および反強磁性状態における全エネルギー ∆E の体積依存性を図 1 に示す。ここで、各曲線は Murnaghan の状態方程式を用いた解析結果である。図 1 からわかるように、
Ru2 CrSi

A-8

Gd5(Ge1-xMx)4 （M=Si, Ga, Sn) の磁気熱量効果
九大理 A

白木陽A , 和田裕文 A

Gd5 Ge4 は 20〜60K で反 強磁 性 から 強 磁性 へ一 次 転 移クが存在しているのが確認できた。講演の際には、これら

す る 物 質 で あ り 、そ の 温 度 付 近 で 大 き な 磁 気 熱 量 効 果 をのデータに加えて Si の代わりに Sn や Ga に置換したと

示 す こ と が 知 ら れ て い る 。磁 気 冷 凍 は 磁 気 熱 量 効 果 を 用

きの磁気熱量効果への影響について報告する予定である。

いた冷凍技術で、近年では天然ガスの液化に利用すること40が考えられている。本研究の目的は Gd5 Ge4 の Ge を Si

x=0.05x=0.10x=0.1535
30-'SM (J/kgK)に 置 換 す る こ と で 、天 然 ガ ス の 液 化 温 度 の 110K 付 近 で大きな磁気熱量効果を生じる物質を作製することである。

Gd5 (Ge1−x Six )4 の x = 0.05、0.10、0.15 の磁気エントロ

Gd (Ge1-xSix)4
5

25
20
15
10

ピ ー 変 化 Δ SM の 温 度 依 存 性 を 図 に 示 す 。Δ SM は ど れ

5も-30J/kg・K を超える大きな値になっており、また、TC

0

0

20

40

60

80

100 120 140

T (K)も置換量に比例して上昇し x=0.15 では 100K 付近にピー

図 Gd5(Ge1-xSix)4の5 Tでの磁気エントロピー変化の温度依存性

5

A-9

遍歴電子メタ磁性体 Co(S1-ｘ Sex)2 のホール効果
九大理 A , 阪大産研 B , 神戸大理 C

田邉 巧祐 A , 和田 裕文A , 前川 佳朗 A , 山内 邦彦 B , 小口 多美夫 B ,播磨 尚朝 C

遍歴電子メタ磁性とは磁場をかけることによってパウリ

では同様に評価した常磁性状態の正常ホール係数の結果と常磁性から強磁性へ一次相転移する現象のことである．こ，バンド計算から求めたホール係数との比較も紹介する．

の磁性体では同じ温度で磁場の有無により，常磁性と強磁性の両方が実現するので両者の電子状態を比較することができる．われわれは電子状態を調べる方法としてホール効果に着目した．磁性体のホール効果は正常ホール効果と異常ホール効果の和で書かれる．このうち，正常ホール効果
はフェルミ面近傍の電子状態を反映し，計算で求めることができる．本研究では Co(S1−x Sex )2 のホール抵抗率と磁化曲線を 0.08≤x≤ 0.14 で測定し，強磁性と常磁性領域での正常ホール係数を求めた．図に強磁性領域の正常ホールff

係数 RN の温度依存性を示す．x = 0.11 を除くと RN は
おおむね 30 ∼ 40 × 10−11 m3 /C の値を示している．発表

A-10

高圧下における Fe3−x Mnx Si(x ∼ 1.7) の磁気特性
鹿大院理工 A , 東大物性研 B

赤石幸起A , 重田出 A , 廣井政彦 A , 郷地順 B , 上床美也 B

ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si は広い範囲の組成で研究かった。また TC は圧力をかけることで減少し、約 1 GPa 以

されており、低温で複雑な磁性を示すことが知られている。

上では消滅することが確認された。これらの常圧下と高圧下Fe3 Si(x = 0) は強磁性体であるが、x の量を増やすとキュ

での性質を比較し、各転移点の圧力依存性も考察する。

リー温度 (TC ) が下がっていき、x > 0.75 では TC のさらに

[1] M.Hiroi et al. J.Phys: Conf. Ser. 969 (2018) 012098

低温 (TA ) で強磁性を含む反強磁性的な磁性をもつ AF 相が6現れる。最近の研究で x = 1.7 の近傍では TA よりさらに低5

温 (TA2 ) で新たな反強磁性的な磁性をもつ AF2 相が現れる

4

B (T)

ことが発見された。また等温磁化曲線において磁化が急激に上昇する磁場誘起の転移も発見され、この転移は TA2 におけFe1.3Mn1.7Si
TA2(B) (常圧)TA2(B) (0.3 GPa)
TA2(B) (0.45 GPa)
TA2(B) (0.64 GPa)
TA2(B) (1.2 GPa)
TA2(B) (1.62 GPa)TC (常圧)TC (0.45 GPa)TC (0.64 GPa)

AF
P
TA(B)

3
2

る AF2 相への転移と同様のものであることが確認された [1]。

1

本研究では Fe3−x Mnx Si(x ∼ 1.7) における各磁気相転移の転00

移磁場や転移温度が圧力によってどのように変化するか調べ

F TC

AF2
20

40

T (K)

60

80

100

図：各圧力下におけるFe1.3Mn1.7Siの磁気相図た。その結果、TA は圧力による影響は受けなかったが、TA2は圧力の増加に伴い高温側・高磁場側へシフトすることが分

6

A-11

ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si における磁気熱量効果
鹿大院理工 A , 東大物性研 B

高本翼A , 赤石幸起 A , 重田出 A , 廣井政彦 A , 郷地順 B , 上床美也 B

ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si は低温で複雑な磁気特性をの温度変化の結果を図 1 に示す。常圧下では T C 近傍の温度示すことが知られている。特に x = 1.7 の場合は、ゼロ磁場

で正、T A ,T A2 近傍の温度で負の磁気熱量効果が得られた。

においてキュリー温度 T C ≈ 85 K で強磁性的に秩序化するが、それより低温の T A ≈ 67 K で磁化の減少が見られ、さら参考文献に低温の T A2 ≈ 60 K 以下で磁化が急激に減少し反強磁性的[1] M. Hiroi et al. J.Phys: Conf. Ser. 969 (2018) 012098に秩序化することが分かっている [1]。また、磁気冷凍は正のx = 1.7

磁気熱量効果を利用し断熱的に消磁することによって冷却を

ΔS (J kg-1 K-1)

こる負の磁気熱量効果についても注目が集まっている。今回

Fe3−x Mnx Si の試料において、磁気エントロピーの変化 ∆Sを調べ、磁気熱量効果の正負や程度について評価した。∆Sについては以下の式から求めた。

∆S(T, B) =

! B"
0

∂M
∂T

#

0

-5
0

dB
B

50
T (K)

100

図1

各磁場における Fe1.3 Mn1.7 Si の磁気エントロピーの変化 ∆S

A-12

5T
3T
2T
0.5 T
0.1 T
0.01 T

5

行うことであるが、最近では断熱的な磁化によって冷却が起CoO における正方晶歪みの発現機構の研究
佐賀大理工 A , NSRRCB , 東大物性研 C , 岡山理科大 D , 九大工 E , 熊本大院自然 F , ファインセラミックスセンター G , 理研 H , CEMSI

赤瀬慶祐A , 川原岳 A , 冨永泰佑 A , 宮崎駿 A , 石井啓文 B , 松尾晶 C , 金道浩

一 C , 稲垣祐次 D , 河江達也 E , 木田徹也 F , 末廣智 G , 南任真史 H , 石橋幸治 H,I , 石渡洋一 A

CoO は NaCl 構造 (立方晶) をとり、290 K で反強磁性転移

ズに依存しないことが期待される。実験の結果、2 つの転移を起こす。その際、Co のみで構成される (111) 面内のスピン温度は分離することなく、ナノ結晶のサイズの低下に伴って、が揃い、隣り合う (111) 面間のスピンが反平行となり磁化をともに減少する様子が示された。これにより磁気秩序の形成

打ち消しあう。類似の磁気構造は MnO、NiO でも実現され、がトリガーとなって正方晶歪みが発生することが分かった。

これらは磁気秩序に従って、[111] 方向に収縮した三方晶への構造転移が示される。対して CoO は [001] 方向に収縮した正方晶に構造転移するという異常が示される。これについて、
ヤーンテラー変形の影響が議論されてきたが、その解明には至っていない。今回、CoO の正方晶歪みを理解することを目的に、CoO ナノ結晶の磁性と構造を調べた。一般的にナノ結晶では磁気相転移温度がサイズの低下に伴い減少することがCoOナノ結晶（約10 nm; 約 30 nm）およびミクロン粒子の格子定数の温度依存性。

知られているが、ヤーンテラー変形は Co2 価イオン周囲の局所的な環境で決まる現象であるために、転移温度が結晶サイ

7

A-13

マルチフェロイク構造と磁気熱電効果を用いた強誘電体基板の熱伝導率の測定
九大物理 A

小谷悠太A , 井上建吾 A , 一兜博人 A , 胡少杰 A , 大西紘平 A , 山田和正 A , 木村崇 A

強磁性体と強誘電体を積層した界面にて発現する界面マ
ルチフェロイク構造では、磁化の電気的制御や強誘電体ド
メインの磁場制御など、応用的にも興味深い物性が報告されている。今回、我々は、界面マルチフェロイク構造における熱伝導特性の評価、およびそれらの電気的制御を試みたので報告する。図に示すように、我々は、強磁性体 NiFe
細線を強誘電体基板 PMN-PT 上に作製し、この基板の熱伝導特性を、第二高調波ロックイン検波法を用いた NiFeの磁気熱電効果の角度依存性から評価した。更に、サイドゲートを用いて、強誘電体の分極ドメインを制御した際の系統的実験を行い、分極と熱伝導の相関を実験的に調べた。

A-14

低温水素吸蔵を利用した Pd 薄膜の電気抵抗測定
九大工 A , 九大院工 B , 九大院理 C

吉田展一朗A , 加藤遼馬 B , 古賀陸生 B , 飯森陸 C , 大日方初良 C , 大西紘平 C , 木村崇 C , 河江達也 B
パラジウム水素化物 ( PdHx ) は、水素濃度 ( x = H/Pd ) が x = 0.75 以上になると超伝導が出現する。しかし水素脱離の影響で、その超伝導特性が十分解明されたとは言い難い。そこで我々は低温で水素吸蔵すれば高濃度の水素化物が作製できるという先行研究を参考に [1]、T ≦ 200 K において水素吸蔵、低温冷却、測定を連続的に行うことで、水素脱離を抑制した上でその超伝導特性を調べている [2, 3]。
実験は MPMS に研究室自作 3He インサートを組み合わせ、その内部に試料をセットして LR700 ブリッジを用いて電気抵抗測定を行なっている。膜厚 1.5 μ m の Pd 膜における電気抵抗測定を行ったところ、転移点近傍では抵抗が急激に減少する一方、十分低温側では転移がブロードになりゼロ抵抗が観測されなかった。その原因として水素濃度の不均一性が考えられるため、水素濃度の不均一性を低減した上でその超伝導特性を調べることを目的に、本実験ではスパッタリング法によって成膜した
厚さ 100 nm の Pd 薄膜を試料として用いた。T = 120 K で水素吸蔵させ、電気抵抗測定を行った。磁場依存性などの詳細については本講演で発表する予定である。

[1] H. Akiba et al., Phys. Rev. B 92, 064202 (2015).
[2] Y. Inagaki et al., J. Phys. Soc. Jpn, 87, 123701 (2018).
[3] T. Kawae et al., J. Phys. Soc. Jpn, 89, 051004 (2020).

8

A-15

点接合アンドレエフ反射法を用いた強磁性体/超伝導体界面の 電子状態測定
九大工 A , 九大院工 B , 東大物性研 C , 東大 TQSID

草場将人A , 寺本翼 B , 高橋拓也 B , 志賀雅亘 B , 坂本

祥哉 C , 三輪真嗣 C,D , 河江達也 B

超伝導体/常伝導体界面では、超伝導体中のクーパー対が常によりエピタキシャル成長していることを確認した。講演で伝導体に染み出すことで、常伝導体が超伝導状態になる。こは、点接合アンドレエフ反射法によって得られた実験結果にの現象は近接効果と呼ばれ、これまで様々な超伝導体/常伝導ついて報告する。[1] A. I. Buzdin, Rev. Mod. Phys. 77,

体界面での研究が行われている。その結果、s 波超伝導体/強935 (2005). [2] S. Komori et al., Sci. Adv. 7, eabe0128

磁性体 (sS/F) 界面では、強磁性体中の交換相互作用により(2021). [3] S. Diesch et al., Nat. Commun. 9, 5248 (2018)

クーパー対の染み出し距離が極端に短くなることが分かっている [1]。一方、近年いくつかの sS/F 界面において、スピン三重項超伝導の発現を示唆する長距離の近接効果が報告された[2]。しかしながら、スピン三重項超伝導状態の電子状態などの微視的な実験研究の報告は非常に限られている [3]。そこで我々は、点接合アンドレエフ反射法を用いたスピン三重項超伝導状態の電子状態の直接観測を目指している。

本実験で

図 1本実験に使用したエピタキシャル多層膜の膜構造は先行研究 [2] を参考に、s 波超伝導体/Cr/Fe 多層膜を用いた (図 1)。多層膜は分子線エピタキシー法で作製し、RHHED

A-16

低温水素吸蔵を用いた PdHx の超伝導転移の研究
九大院工 A , 九大工 B , 九大院理 C

加藤遼馬A , 古賀陸生 A , 吉田展一朗 B , 飯森陸 C , 大日方初良 C , 大西紘平 C , 木村崇 C , 河江達也 A

PdHx は水素濃度 x ( x = H / Pd) が 0.75 以上になる[1] Y. Inagaki et al.,J. Phys. Soc. Jpn, 87, 123701 (2018).

と T ≦ 10 K で常圧でも超伝導が出現する。この水素化物超[2] T. Kawae et al., J. Phys. Soc. Jpn, 89, 051004 (2020).

伝導の発見以降、多くの実験が行われてきたが、水素脱離の影響などで十分に物性が解明されたとは言い難い。そこで、
我々は T ≦ 200 K で水素吸蔵させ連続的に低温測定を行う
ことで、水素脱離が抑制された均一な試料における超伝導特性を調べている [1,2]。
実験は MPMS に研究室自作 3He インサートを組み合わせ、その内部に試料をセットして行なっており、粒径 2 μ mの Pd 粉末での磁化率測定や、膜厚 1.5 μ m の Pd 膜での電気抵抗測定より、図 1 に示す温度ー磁場相図などを明らかにしてきた。今回の学会では、これらの超伝導特性について報告する予定である。

9

A-17

FeCr2S4-CuCr2S4 系硫化スピネルの熱輸送特性
鹿児島大学理工学研究科 A , 鹿児島大学理学部 B , 鹿児島大学共通教育センター C

坂井奎太A , 井元達郎 B , 伊藤昌和 C

化学式 AB2X4 で表されるスピネル構造を持つ化合物は興るフィッティング結果．

味深い物性を示すものが多く，活発に研究が行われている．

参 考 文 献 [1] T. Rudolf, K. Pucher, F. Mayr, D.

硫化スピネル FeCr2S4 は，半導体的性質な電気抵抗率の温Samusi, V. Tsurkan, R. Tidecks, J. Deisenhofer, and

度依存性を示す．一方，FeCr2S4 の Fe を Cu で置き換えた

A. Lodrl, Phys.

CuCr2S4 は，金属的振る舞いを示し，両者で大きく異なる．

藤 昌 和, 山 下 敏 広, 日 本 熱 電 学 会 (2013) [3] J. B.

本研究では両者の物性の違いの起源を調べるため，硫化スピ

Goodenough, Solid State Commun.

Rev.

B 72, 014450 (2005) [2] 伊5, 577 (1967)

ネル Fe1-xCuxCr2S4 の電気抵抗率ρ，熱伝導率κ，ゼーベッ
ク係数 S を測定した．また，これらから無次元性能指数 ZTを導き出した．図-1 に x=0.3 のゼーベック係数 S の温度 T,-20
S (µV/K )依存性を示す．全温度域で負の値を取っておりキャリアが電子であることが分かる．S(T) はデバイ温度は 328K としたMatoba, Anzai and Fujimori の半経験式でフィッティング-40

することができた．講演では Fe1-xCuxCr2S4 の ZT についても報告する．
図−１-6-60 x10

Fe0.7Cu0.3Cr2S4 のゼーベック係数 S の温度依

0

存性．破線は Matoba, Anzai and Fujimori の半経験式によ

A-18

50

100 150 200 250 300
T (K)PMN-PT 基板を用いた超伝導 Nb 細線における準粒子緩和過程の電界制御
九大物理 A

入倉大輔A , 岩堀拓真 A , 大西紘平 A , 木村崇 A

常伝導体から超伝導体に電子を注入する際、超伝導ギャッ

準粒子を用いた新奇な物性応用への展開が期待できる。そプより高いエネルギーを有する電子は瞬時にクーパー対をこで本研究では強誘電体 PMN-PT 基板上に Nb 細線を作

作らず、暫くの間、準粒子として拡散する。この準粒子の製し、電気的に制御された基板の歪が準粒子緩和過程にど流れは超伝導体内において電圧降下を生じさせ、非局所的のような影響をもたらすかについて調べたので報告する。

に配置された電極に電圧を発生させる。このような準粒子
伝導を理解することは超伝導体における輸送現象を記述するために重要であり、理論・実験双方から長年に渡り研究されており、近年、この準粒子を用いたトリプレット・クー
パー対の形成や巨大なスピン-電気変換現象などが注目されている。もし、この準粒子緩和過程を外的パラメータにより制御できれば、準粒子伝導特性のより深い理解に加え、

10

A-19

分子性液体の粘度と局所構造緩和
大分大学工学研究科 A , 大分大学理工学部 B

森川光太郎A , 岩下拓哉 A,B

液体の流動特性である粘度は，液体中の原子・分子の運動状態を反映している物性の一つである．高温領域においては，その粘度は特徴的な温度依存性であるアレニウス則を示す. これは，一見不規則な構造変化に見える液体中にも，粘性緩和における熱活性化過程が存在していることを示唆している．粘性の微視的起源と動的構造との関係を見出すことが，物性物理学の課題のひとつであるが，いまだに満足いく関係が見出されてはいない．
近年，単純な原子から成る液体金属のような単純液体において，液体の粘度と局所構造緩和の関係が見出された [1]．ここで
局所構造緩和とは，原子の最近接粒子の数，つまり，原子の配位数が± 1 変化するイベントに着目した構造緩和の素過程である．そのイベントにかかる平均的な緩和時間が，粘性緩和を特徴づける巨視的なマクスウェル緩和時間 (τ m = η⁄G∞ ) と等しいことが分子動力学シミュレーションにより明らかにされた.ここで、ηは粘度、G∞ は高周波極限での剪断弾性をあらわす．本研究では，単純液体で発見された関係を，シリカのような分子性液体までに拡張し，その妥当性について検証する．
参考文献[1] T. Iwashita, D. M. Nicholson, and T. Egami , Elementary Excitations and Crossover Phenomenon in Liquids ,Phys. Rev. Lett. 110, 205504 (2013).

A-20

Al13Fe4 への Pt 微量添加に関する第一原理計算
鹿児島大学大学院理工学研究科 A , 中央大学理工学部物理学科 B

岩戸翔太A , 石井靖 B , 野澤和生 A

準結晶の近似結晶である Al13 Fe4 は、Pt を微量添加することでプロピンの水素付加反応に対し高い触媒活性を示す [1]。金属
原子は、孤立した環境に置かれることでバルクとは異なる化学的特性を有することがあることから、このプロピンの水素付加反応に対する高い触媒活性も、Al13 Fe4 合金中に孤立した Pt に起因するものであることが期待される。本研究は、Pt を微量添加した Al13 Fe4 の構造を理解し、Al13 Fe4 合金中に孤立した Pt の触媒活性を理論的に解明することを目的としている。計算には VASP(Vienna Ab initio Simulation Package) を使用した。電子とイオン芯の相互作用は PAW(Projector AugmentedWave) 法で近似し、交換相関汎関数には Perdew-Burke-Ernzerhof による一般化勾配近似を用いた。
Al13 Fe4 は単斜晶 mS102 構造であり、単位胞内に 102 個の原子及び 20 個の原子サイトが存在する [2]。実験では、Pt がFe(1) サイトを優先的に置換することが報告されている [1]。そこで 20 個の原子サイトの原子のうち 1 つを Pt に置換して、構造緩和計算を行ったところ、実験で得られている Fe(1) サイトではなく、Al(7) サイトを置換することで最安定な構造になるという結果が得られた。一方で、有限温度においては Al(5)、Al(7)、Al(9) サイトが Fe に置き換わる可能性が指摘されている[3]。このことから、Al サイトを Fe 原子に置き換えたうえで Pt を各原子サイトに置換し、構造緩和計算によって安定性の検証を行なっている。詳細は当日報告する。
【参考文献】[1]T. Yamada et al., J. Am. Chem. Soc. 140, 3839 (2018).
[2]J. Grin et al., Cryst. Mater. 209, 479 − 487 (1994).
[3]C. M. Fang et al., J. Phys. Mater. 2, 015004 (2019).

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A-21

機械学習ポテンシャルを用いた Ag2 S のせん断変形シミュレーション
熊大院自然 A , 熊大院先端 B

法橋陽A , 高良明英 A , 島村孝平 B , 下條冬樹 B

室温下で Ag2 S は半導体でありながら金属的な延性をもつ。この延性の微視的機構を解明するため、我々は第一原理分子動力学法に基づき、(100)[010], (100)[001], (010)[100], (010)[001], (001)[100], (001)[010]（(KLM)[klm]: 結晶の (KLM) 面を [klm]
方向にスライドさせる）計 6 種類の単純せん断変形シミュレーションを行い、変形過程における硫黄副格子の構造回復について議論してきた。しかし、第一原理分子動力学法の計算コストの高さから、原子数は 192 原子に限られていた。そこで、この計算コストの問題を解決し、より大きな系でのシミュレーションを実施するため、第一原理計算のデータを学習させた機械学習ポテ
ンシャルの利用を試みた。
今回、(001)[100] せん断変形の第一原理データを学習したポテンシャルを用いて、192 原子系、1536 原子系での 6 方向への
単純せん断変形を行った。192 原子系では、計算コストが大幅に削減されたことにより、十分なシミュレーション時間を確保することができ、より明確に硫黄副格子の構造回復を再現することができた。1536 原子系でも 6 方向全ての構造回復を確認する
ことができたが、192 原子系とは異なる回復機構が現れた。(100)[010] せん断変形において、192 原子系では、(100) 面内の原子移動により構造を回復させたのに対し、1536 原子系では、(001) 面内での原子移動により構造回復が起こる。構造回復過程
における硫黄原子の平均移動距離は、192 原子系では 5.2 Åであったのに対し、1536 原子系では 2.8 Åであり、192 原子系の場
合より原子の移動距離が小さい緩和機構で起こることが分かった。
講演では、系のサイズにより構造回復機構が異なる理由について議論する。

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