Structure modeling of defects and impurities in GaN using large-scale DFT calcualtionss

• Project/Area Number: 23K26564
• Project/Area Number (Other): 23H01871 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 宮崎 剛 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, グループリーダー (50354147)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三石 和貴 国立研究開発法人物質・材料研究機構, マテリアル基盤研究センター, 副センター長 (40354328) ; 小田 将人 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (70452539)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2025: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2024: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2023: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
• Keywords: 大規模第一原理計算 / 欠陥構造 / 窒化ガリウム / 密度汎関数法 / 機械学習

Outline of Research at the Start

本研究では申請者が開発してきた大規模第一原理計算手法を用い、パワー半導体窒化ガリウム(GaN)におけるMgイオン注入によって生じる様々な欠陥構造とMg原子から形成される複合構造の探索と安定性の研究を行う。特に空隙、積層欠陥、ピラミッド型極性反転領域等とMg原子で構成される大規模系に対する全原子第一原理計算を行い、これら欠陥と不純物の複合構造モデリングを行う。構造モデリングでは、構造探索の際に現れる多様な局所構造を教師なしの機械学習に基づいた最新の解析手法を用いた分類、解析を行う。