第一原理分子動力学法によるシリコン中のポロンクラスターの安定構造と電子状態

• Project/Area Number: 06740259
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
• Research Institution: Seikei University
• Principal Investigator: 坂本 昇一 成蹊大学, 工学部, 助手 (80235176)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1994: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: Car-Parrinello法 / MD法 / クラスター

Research Abstract

本研究では、第1原理分子動力学方による計算機シミュレーションを実行し、現実にできるだけ忠実な系を計算機の中に構築した。電子状態の計算は局所密度近似を取り入れた密度汎関数法で行ない、ノルム保存型の擬ポテンシャルを用いた。
主要設備は計算機で、現有のワークステーションIBM R/6000 3BTを使用した。本研究ではB_<12>クラスターを内包するサイズの大きな系を扱うため、高速に計算を実行する必要があり、現有のワークステーションに設備備品の1MB L2キャッシュを加えてシミュレーションを行なった。
これまでに、水素化アモルファスシリコンのシミュレーション用に作製したプログラムを、本研究の主目的であるシリコン、ボロンを含む系を扱うことができように拡張することはできたが、実際に計算を行なうと、一辺が11Åのスーパーセルでは物理的に意味のある結果を得ることはできなかった。周期的境界条件による内包B_<12>クラスター同士の干渉が予想より大きくなったためである。
電子の波動関数の展開には平面波を用いているので、計算機のメモリーおよび実行時間の制約から、スーパーセルのサイズをこれ以上大きくすることは困難であった。これを解決するため展開基底を局所的なガウス型に変更した。この場合には少なくともメモリーの問題はなくなるが、プログラムを全面的に書き直さねばならなかった。
このため本年度の研究は当初の予定より、シミュレーションプログラムの開発に時間がかかり、現在プログラムのデバッグを行ないつつシミュレーションを実行し、Si中でB_<12>クラスターが安定化する要因およびキャリア数増加の起源を明らかにするため解析を進めている。