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多成分量子モンテカルロ法を用いた電子正孔系の研究

Publicly Offered Research

Project AreaOptical science of dynamically correlated electrons in semiconductors
Project/Area Number 23104714
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

前園 涼  北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (40354146)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2011: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords電子相関 / 電子正孔系 / 半導体二層膜 / エキシトン / エキシトン・モット転移 / 量子モンテカルロ法 / 電子状態計算 / 拡散モンテカルロ法
Outline of Annual Research Achievements

電子正孔系が織りなす多彩な物性相発現と、その量子相制御を念頭に、中間領域を含めた相図の大域的様相や、その内部構造に及ぼす電子相関の効果を、信頼性の高い拡散量子モンテカルロ法を用いて明らかにする。本課題は、電子の交換相関に対する励起子効果の基礎的知見開拓や、励起子を素材とした量子凝縮の様相を探る基礎研究にも相当する。当該手法に従来用いられる節固定近似を超えた信頼性を確保し、国際的にも最尖鋭の成果を達成すべく、バックフロー自由度を含めた多体試行関数を高い精度で数値最適化し、二体の密度行列値から、秩序パラメタを直接算定して相境界を同定する。
最終年度となる当該年度においては、流体相とペアリング相を統一的に記述する多体波動関数と、二体密度行列から非対角長距離秩序の凝縮率を直接算定して秩序相の出現を同定する枠組みの実装を終え、rs=0.5~8.0までの濃度域に対する広範なサーベイを完了した。これらにより、励起子相の出現範囲を同定するのみならず、広く予想はされながらも、理論的同定には事例の少ない励起子分子相の出現範囲を特定することに成功した。特に励起子分子相出現の同定手法は方法論的にも新しく、類似の先行研究の誤りや同定不能な相出現を明らかにした。励起子相については、同相が、より高密度領域にまで安定に存在することを明らかにした。また、励起子分子相については、層間距離が十分小さい場合においても、高濃度領域において消失する事を明らかにした。これら新規性の高い結果は、原著論文にとりまとめ、Phys. Rev. Lett.誌に投稿された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (36 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (25 results) (of which Invited: 20 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Excitons and biexcitons in symmetric electron-hole bilayers2013

    • Author(s)
      Ryo Maezono
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett

      Volume: -

    • NAID

      120005447541

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  • [Journal Article] The Importance of Electron Correlation on Stacking Interaction of Adenine-Thymine Base-Pair Step in B-DNA: A Quantum Monte Carlo Study2013

    • Author(s)
      K. Hongo, N.T. Cuong, and R. Maezono
    • Journal Title

      J. Chem. Theory Comput.

      Volume: 34 Issue: 2 Pages: 1081-1086

    • DOI

      10.1021/ct301065f

    • NAID

      120006723466

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  • [Journal Article] GPGPU for orbital function evaluation with a new updating scheme2013

    • Author(s)
      Yutaka Uejima and R. Maezono
    • Journal Title

      J. Comput. Chem.

      Volume: 34 Issue: 2 Pages: 83-94

    • DOI

      10.1002/jcc.23106

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  • [Journal Article] Quantum Monte Carlo (QMC) study of Pressure-induced B3-B1 phase transition in GaAs2012

    • Author(s)
      C.N.M. Ouma
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 86 Issue: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.104115

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    • Author(s)
      M. Abbasnejad
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 100 Issue: 26

    • DOI

      10.1063/1.4730608

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    • Author(s)
      Kenta Hongo
    • Journal Title

      Int.J.Quant.Chem.

      Volume: 112 Issue: 5 Pages: 1243-1255

    • DOI

      10.1002/qua.23113

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    • Author(s)
      M. Abbasnejad
    • Journal Title

      Europhys. Lett.

      Volume: 97 Issue: 5 Pages: 56003-56003

    • DOI

      10.1209/0295-5075/97/56003

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    • Author(s)
      Yutaka Uejima
    • Journal Title

      J.Comput.Chem.

      Volume: 32 Issue: 10 Pages: 2264-2272

    • DOI

      10.1002/jcc.21809

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    • Author(s)
      Yukiumi Kita
    • Journal Title

      J.Chem.Phys.

      Volume: 135 Issue: 5

    • DOI

      10.1063/1.3620151

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    • Author(s)
      Kenta Hongo
    • Journal Title

      Progress in NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY

      Volume: 2 Pages: 51-55

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    • Organizer
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      金沢大学(石川)
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      有馬温泉メープル有馬(神戸)
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      R. Maezono
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      物性研共同利用・CCMS・元素戦略合同研究会「計算物性物理学の新展開」
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  • [Presentation] 多成分量子モンテカルロ法を用いた電子正孔系の研究2012

    • Author(s)
      前園涼
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      科研費新学術領域研究「動的相関光科学」最終シンポジウム
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      東京大学浅野キャンパス(東京)
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      前園涼
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      JAISTシンポジウム2012
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      富士ソフトアキバプラザ(東京)
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      Ryo MAEZONO
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      Taiwan-Japan QMC2012
    • Place of Presentation
      中央研究院・原子興分子科学研究所(Taipei, Taiwan)
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  • [Presentation] Quantum Monte Carlo study of high-pressure cubic TiO22012

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      R. Maezono
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      15th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations (ASIAN-15)
    • Place of Presentation
      中央研究院・原子興分子科学研究所 (Taipei, Taiwan)
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      Alston Misquitta
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      Towards First-Principles Description of van der Waals Interactions in Complex Materials
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      CECAM-HQ-EPFL (Lausanne, Switzerland)
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  • [Presentation] Non-additivity in metallic tri-wire binding2012

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      Ryo MAEZONO
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      International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (ISC-QSD)
    • Place of Presentation
      Osaka University (Osaka)
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  • [Presentation] 量子モンテカルロ法による電子状態計算2012

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      前園涼
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      第一回MPCワークショップ
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      北陸先端科学技術大学院大学・情報科学研究科(石川)
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      前園涼
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      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川)
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      金沢大学(石川)
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      Ryo MAEZONO
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      2nd African School on 'Electronic Structure Methods and Applications' (ASESMA 2012)
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      Chepkoilel University College, Department of Physics (Eldoret, Kenya)
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  • [Presentation] 量子モンテカルロ法を用いた電子状態計算2012

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      前園涼
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      HPCI 戦略プログラム 分野2×分野5 異分野交流研究会
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所(千葉)
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  • [Presentation] 量子モンテカルロ法電子状態計算コード「CASINO」2012

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      前園涼
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      第1回 CMSI 「京」利用情報交換会
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      理化学研究所計算科学研究機構(AICS)(兵庫)
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  • [Presentation] Electron-Hole Bilayer system; Quantum Monte Carlo study2012

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      前園涼
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      文部科学省科学研究費補助金・新学術領域研究「動的相関光科学」、「コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス」領域合同講演会
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      京都大学化学研究所/京都
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  • [Presentation] 金属ナノワイヤにおける分散力の非加算性2012

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      前園涼
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      新学術領域「コンピューティクスによる非平衡・相関科学の開拓」
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      東京大学本郷キャンパス/東京
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    • Author(s)
      前園涼
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      「物性とアーキテクチャ勉強会」
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      東京大学本郷キャンパス/東京
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      前園涼
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      文部科学省科学研究費補助金・新学術領域研究 「動的相関光科学」第5回シンポジウム
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      京都大学化学研究所/京都
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  • [Presentation] 量子モンテカルロ法による電子状態計算2011

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      前園涼
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    • Place of Presentation
      理化学研究所大河内記念ホール/埼玉
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      前園涼
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  • [Presentation] Non-additivity in metallic tri-wire binding2011

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      Ryo Maezono
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      Graphene Roadmap Consultation Workshop: First-Principles Computational Methodologies for Two-Dimensional Materials
    • Place of Presentation
      Lancaster University, Lancaster(UK)
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  • [Presentation] 量子モンテカルロ法による電子状態計算2011

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      前園涼
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    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス/大阪
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  • [Presentation] Non-additivity in metallic tri-wire binding2011

    • Author(s)
      Ryo Maezono
    • Organizer
      3rd Kanazawa U-Jaist joint meeting on computational science
    • Place of Presentation
      北陸先端科学技術大学院大学/石川
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    • Invited
  • [Book] 赤井久純、白井光雲編「密度汎関数理論の発展とマテリアルデザインへの応用」§I.2.3,「量子モンテカルロ法」2011

    • Author(s)
      前園涼
    • Total Pages
      16
    • Publisher
      シュプリンガージャパン/丸善
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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