東京大学の新屋ひかり特任准教授、大矢忍教授らは産業技術総合研究所、大阪大学と共同で、ガリウムマンガンヒ素からなる強磁性半導体が示す電気伝導特性の特異な振る舞いを第一原理計算によって明らかにした。３０年にわたって不明だった振る舞いの原因を解明した。強磁性半導体を使った次世代デバイス開発などにつながる。

研究チームは、新たに開発した有限温度における電気伝導特性を予測可能な第一原理計算手法を使い、低温ではスピンゆらぎが、高温では原子振動の効果がそれぞれ優位に働いていることを突き止めた。

同手法は強磁性半導体以外の材料系にも適用できるため、あらゆる分野で材料開発の時間短縮や低コスト化に寄与できる。

半導体と磁性体の両方の特性を同時に持つ強磁性半導体は、信号の制御だけでなく、情報も記憶できる高機能デバイスとして応用可能。その際、動作温度における電気伝導特性が重要な指標となる。

ガリウムマンガンヒ素の強磁性半導体は変わった電気伝導特性を持つことが知られており、低温では金属的な振る舞い、高温では半導体的な振る舞いを示す。

だが、なぜこのような特異な振る舞いをするのかは未解明だった。成果は国際科学誌ＡＰＬマテリアルズ電子版に掲載された。