2016 Fiscal Year Annual Research Report
Interface atomic structure and electronic structure of adsorbed nano-molecular systems
| Project Area | Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function |
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25110006
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
石田 浩 日本大学, 文理学部, 教授 (60184537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐甲 徳栄 日本大学, 理工学部, 准教授 (60361565)
濱本 雄治 大阪大学, 工学研究科, 助教 (30584734)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 表面・界面物性 / 物性理論 / 量子井戸 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) van der Waals密度汎関数法を用いてグラフェン上におけるナフタレンの吸着構造および電子状態を調べた。ナフタレンはグラフェン上で2√3x2√3周期の分子層を形成し傾いた吸着構造をとることで安定化することが分かり、ナフタレンを吸着させたHOPG表面のSTM観測と一致する結果が得られた。またナフタレン分子層上にグラフェンと同様の鏡像状態が誘起され、これがグラフェンの鏡像状態と混成することによって異方的な有効質量を持つ特異な層間状態が現れることが分かった。
(2)A02高木グループとの共同研究により、光電子分光を用いて高木グループにより観測されたグラフェン単原子層/Ir(111)表面上の鏡像準位のRashba分裂を、1x1表面構造を仮定して計算した。
(3)Bi(111)表面のバンドギャップ中の表面バンド波動関数の減衰長の2次元波数依存性を解析した。波動関数の減衰長が、射影バンドギャップの大きさのみならず、表面垂直方向のエネルギーバンドの有効質量に強く影響されることを示した。
(4)ドイツ・ユーリッヒ研究センターとの共同研究により、2次元Rashba電子気体上の孤立不純物によって誘起される残留電気抵抗の一般表式を線形応答理論により導いた。
(5)前年までに開発を行った低次元ナノ構造体における電子波束の時間発展計算計算コードを用いて、複数の電極に接合した量子井戸に着目し、バイアス電圧および外部電磁場によって誘起される過渡電流の動的過程を調べた。その結果、量子井戸のポテンシャル障壁を透過するトンネル電流の大きさは、バイアス電圧の大きさよりも、量子井戸内のエネルギー準位構造を鋭敏に反映することが示された。また、このトンネル過渡電流の電子スピン構造依存性を調べたところ、初期状態の軌道配置が同じ場合においても、大きなスピン状態依存性を持つことが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年の研究実施計画に記述した研究課題である(1)vdW密度汎関数法を用いた吸着有機分子の第一原理計算、(2)エムベッディッドGreen関数法を用いた半無限表面の電子状態計算、(3)量子井戸からのトンネル過渡電流に関する理論計算について、いずれも研究を実施して、興味ある結果が得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度までの研究を継続・発展させて、領域内の実験グループとの共同研究を推進しつつ、次の3つの計算手法を用いて研究を実施する。(1)vdW密度汎関数法に基づく第一原理計算により、有機分子吸着系の原子構造、電子構造、反応過程を理論解析する。(2)通常の薄膜近似では表面垂直方向のエネルギー準位が離散化してしまうため、エムベッディッドGreen関数法を用いて半無限結晶の電子構造を計算して、表面バンド、吸着子準位を精密に計算する。(3)量子井戸中の多電子系の時間依存外場への応答、外部電極へのトンネル過渡電流を、シュレーディンガー方程式を時間積分することにより計算する。
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