ストレステンソルエネルギー密度による新エレクトロニクス材料のナノ物性解明

• Project/Area Number: 20035006
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 立花 明知 Kyoto University, 工学研究科, 教授 (40135463)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥4,600,000 (Direct Cost: ¥4,600,000); Fiscal Year 2009: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2008: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
• Keywords: ストレステンソル / エネルギー密度 / ナノ物性

Research Abstract

分子・原子レベルの物性解析の第一原理計算コード開発をした。研究代表者が提案する局所的密度量を用いて、結合状態と物性量の関係に注目して研究した。平成21年度は前年度に開発した計算コードの拡張を行うとともに物性計算を行った。電気伝導を表現す電流存在下の量子状態計算コードにおいて、電気伝導度を局所量かつテンソル量として評価を行うプログラム開発を行った。電場存在条件での局所的電場応答の解析コードは、研究代表者の理論に基づいた誘電率密度・分極率密度といった局所密度量テンソルを用いて誘電材料を解析するものである。今年度は主にハフニウム酸化物の結晶構造による違いと、ハフニウム酸化物とランタン酸化物の誘電特性の違いについて研究した。結合荷数の違いによる誘電特性の違いについての検討を行うとともに、大きなクラスターモデルを用いて結晶構造の違いによる誘電特性への影響について検討し、これらの間での局所的な誘電特性の違いについて明らかにした。スピンに働くトルクの局所的な値の計算コードは電子スピンのダイナミクスをスピントルク・ツェータ力という新たな物理量から解析することが目的である。このコードは、スピントロニクス分野での応用に加えスピンホール効果等の基礎的現象の解析等の多方面で重要である。今年度はこれまでのコードはDirac-Fock法についての計算に限定されていたが、post-SCF計算の波動関数に対する解析へと拡張した。このコードを用いてアルカリ原子の2量体を対象にスピントルク・ツェータ力の解析を行った。2原子間の結合状態やスピン状態とスピンに対するトルクとの関連について解析を行った。

Research Products

• [Journal Article] Energy density concept : a stress tensor approach (2010)
  • Author(s): A.Tachibana
  • Journal Title: Journal of Molecular Structure : THEOCHEM 943 Pages: 138-151
  • NAID: 120002398658
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On reversible bonding of hydrogen molecules on platinum clusters (2009)
  • Author(s): P.Szarek
  • Journal Title: Journal of Chemical Physics 130 Pages: 1-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regional DFT-Electronic Stress Tensor Study of Aluminum Nanostructrues for Hydorgen Storage (2009)
  • Author(s): P.Szarek
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings 1102 Pages: 299-305
• [Journal Article] A Theoretical Study on a Raction of Iron (III) Hydroxide with Boron Trichloride by Ab Initio Calculation (2009)
  • Author(s): K.Ichikawa
  • Journal Title: Journal of Molecular Structure : THEOCHEM 915 Pages: 1-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stress tensor of the hydrogen molecular ion (2009)
  • Author(s): K.Ichikawa
  • Journal Title: Physical Review A 80 Pages: 1-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Theoretical study for AlB nanowire as hydrogen adsorption material (2008)
  • Author(s): Akinori Fukushima
  • Journal Title: Journal of Power Sources 184 Pages: 60-76
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 水素分子イオンの電子ストレステンソル (2010)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 第65回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 局所的な電気伝導率を利用したシリコンナノワイヤーの電子輸送特性に関する解析 (2010)
  • Author(s): 池田裕治
  • Organizer: 第65回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 局所誘電率を用いた誘電特性に関する理論的研究 (2010)
  • Author(s): 福島啓悟
  • Organizer: 第57回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] ナノワイヤーモデル中を流れる電流を表現する電子状態計算 (2010)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第57回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] 高誘電率酸化物の誘電特性と化学結合状態に関する理論的研究 (2010)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第15回ゲートスタック研究会
  • Place of Presentation: 東レ研修センター
  • Year and Date: 2010-01-22
• [Presentation] 相対論的電子状態計算におけるスピントルクについての理論的研究 (2010)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第15回ゲートスタック研究会
  • Place of Presentation: 東レ研修センター
  • Year and Date: 2010-01-22
• [Presentation] 局所的な電気伝導を表現する第一原理計算 (2010)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第15回ゲートスタック研究会
  • Place of Presentation: 東レ研修センター
  • Year and Date: 2010-01-22
• [Presentation] 局所的な電気伝導率を利用したシリコンナノワイヤーの電子輸送特性に関する解析 (2010)
  • Author(s): 池田裕治
  • Organizer: 第15回ゲートスタック研究会
  • Place of Presentation: 東レ研修センター
  • Year and Date: 2010-01-22
• [Presentation] New Theory of Chemical Bonds in terms of Stress Tensor Energy Density (2010)
  • Author(s): K.Ichikawa
  • Organizer: International Symposium on "Molecular Theory for Real Systems"
  • Place of Presentation: Kyoto University
  • Year and Date: 2010-01-07
• [Presentation] Chirality Control with Spin Torque and Zeta Force in Relativistic Quantum Chemistry (2009)
  • Author(s): K.Ichikawa
  • Organizer: APCTCC-4
  • Place of Presentation: Port Dickson, Malaysia
  • Year and Date: 2009-12-21
• [Presentation] 化学結合に対する電流の効果の研究 (2009)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第3回分子科学討論会2009
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] 相対論的電子状態計算におけるスピントルクとキラリティー (2009)
  • Author(s): 立花明知
  • Organizer: 第3回分子科学討論会2009
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] H2+分子のストレステンソルによる解析 (2009)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 第3回分子科学討論会2009
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-23
• [Presentation] 第一原理計算によるスピンに対するトルク (2009)
  • Author(s): 西川潤
  • Organizer: 第3回分子科学討論会2009
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-21
• [Presentation] 物質中の局所的な電気伝導を表現する第一原理計算 (2009)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] アルミニウムナノワイヤー表面に吸着した水素原子の挙動に関する理論的研究 (2009)
  • Author(s): 福島啓悟
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] Stress Tensor of Chemical Bonds (2009)
  • Author(s): K.Ichikawa
  • Organizer: DFT09
  • Place of Presentation: Lyon, France
  • Year and Date: 2009-09-01
• [Presentation] Role of aluminum atoms for hydrogen adsorption on graphene sheets (2009)
  • Author(s): A.Fukushima
  • Organizer: DFT09
  • Place of Presentation: Lyon, France
  • Year and Date: 2009-09-01
• [Presentation] Electronic stress tensor study of aluminum nanostructures for hydrogen storage (2009)
  • Author(s): A.Tachibana
  • Organizer: THERMEC 2009
  • Place of Presentation: Berlin, Germany
  • Year and Date: 2009-08-29
• [Presentation] 電流存在下での化学結合の研究 (2009)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 第12回理論化学討論会2009
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-05-30
• [Presentation] ストレステンソルエネルギー密度による化学結合の新理論 (2009)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 特定領域研究「実在系の分子理論」第4回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-05-30
• [Presentation] 水素化パラジウムクラスターにおける化学結合のストレステンソルに基づく研究 (2009)
  • Author(s): 我妻歩
  • Organizer: 第12回理論化学討論会2009
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-05-29
• [Presentation] スピントルクの数値計算に関する研究 (2009)
  • Author(s): 原誉明
  • Organizer: 第12回理論化学討論会2009
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-05-29
• [Presentation] スピントルクとキラリティー (2009)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 第12回理論化学討論会2009
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-05-28
• [Presentation] グラフェンへの水素吸着に対する金属の影響に関する理論的考察 (2009)
  • Author(s): 福島啓悟
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2009-03-30
• [Presentation] 第一原理計算を用いたスピン平衡状態と潜在的トルクの記述 (2009)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第64回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] Siナノワイヤーの伝導特性に関する第一原理解析 (2009)
  • Author(s): 池田裕治
  • Organizer: 第14回ゲートスタック研究会
  • Place of Presentation: 東レ研修センター
  • Year and Date: 2009-01-23
• [Presentation] Theoretical study of La and Hf oxiside as the gate insulator (2008)
  • Author(s): Akinori Fukushima
  • Organizer: IUMRS-ICA 2008
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] First-principles Study on the Conduction Properties of Si Nanowire (2008)
  • Author(s): Yuji Ikeda
  • Organizer: IUMRS-ICA 2008
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] Theoretical Study of Local Dielectric Properties of La and Hf Oxide (2008)
  • Author(s): Akinori Fukushima
  • Organizer: IWDTF 2008
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2008-11-06
• [Presentation] GaN(0001)表面におけるGa-Ga結合の電子状態に関する理論的研究 (2008)
  • Author(s): 大森則史
  • Organizer: 第2回分子科学討論会2008
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-09-27
• [Presentation] 新しい絶縁膜としての高誘電体材料に関する理論的研究 (2008)
  • Author(s): 福島啓悟
  • Organizer: 第2回分子科学討論会2008
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-09-27
• [Presentation] Siナノワイヤーの伝導特性に関する第一原理解析 (2008)
  • Author(s): 池田祐治
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] 水素吸着材料としてのAl及びAlBナノワイヤーに関する理論的研究 (2008)
  • Author(s): 福島啓悟
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] Alをドープしたグラフェンへの水素吸着に対する理論的研究 (2008)
  • Author(s): 福島啓悟
  • Organizer: 第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2008-09-02
• [Presentation] Al及びAlBナノワイヤーに関する理論的研究 (2008)
  • Author(s): 福島啓悟
  • Organizer: 日本機械学会2008年度年次大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2008-08-06
• [Presentation] Al及びAlBナノワイヤーへの水素吸着に関する理論的研究 (2008)
  • Author(s): 福島啓悟
  • Organizer: 第11回理論化学討論会2008
  • Place of Presentation: 慶応大学
  • Year and Date: 2008-05-23