密度汎関数法とKKR-Green関数法を基礎とする第一原理計算による合金相図予測

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11123211
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 星野 敏春 静岡大学, 工学部, 教授 (70157014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅田 寿生 静岡大学, 工学部, 教授 (90022269)
• Keywords: 第一原理計算 / GGA-KKR-Green関数法 / クラスター変分法 / 物質定数 / 原子穿孔形成エネルギー / 不純物溶解度限 / 材料設計

Research Abstract

密度汎関数法を基礎とするKKR-Green関数法の材料設計用計算プログラムの基礎的部分の開発とその計算プログラムの計算精度の点検と応用を行った。
具体的には,
1 密度汎関数法の局所密度近似,LSDA)を超えた一般化密度勾配を取り入れた計算(Generalized Gradient Approximation)は遷移金属を含む完全結晶の平衡格子定数と弾性定数の実験値をそれぞれ,1%,10%以内の誤差で再現する.LSDAは格子定数を3〜4%過小評価,体積弾性率を50%ほど過大評価する.
2 金属中の原子空孔形成エネルギーの実験結果を再現した。実験は高温での結果であるので,絶対0度での格子定数が0.05〜0.01α.u.のびている効果を取り入れる必要がある。取り入れない場合は,少し実験結果を過小評価する。温度による格子定数の膨張を取り入れると,LSDAは実験値をかなり過大評価するが,GGAは実験の誤差内で,実験値を再現する.
3 金属中の不純物対相互作用エネルギーの大きさと符号で,母体元素と不純物元素からなる2元合金相図の定性的予測に成功した。
4 上記の不純物対相互作用エネルギーで内部エネルギーを記述し,配置エントロピーをクラスター変分法で求める自由エネルギー計算で,Pd中のRh不純物溶解度限の温度依存性を定量的に再現した.

Research Products

• [Publications] 安里光裕 他: "Cu,Ni,Ag,Pd中の不純物対相互作用エネルギーと2元合金の相図"日本金属学会誌. 63・6. 676-684 (1999)
• [Publications] M. Asato et al.: "Full Potential KKR-calculations for Metals and Semiconductors"Phys. Rev. B. 60. 5202-5210 (1999)
• [Publications] T. Hoshino et al.: "First Principles Calculations for Vacancy Formation Energies in Cu and Al"Comput. Mater. Sci.. 14. 56-61 (1999)
• [Publications] T. Hoshino: "Magnetism in Ni-based binary alloys"Mat. Res. Soc. Jpn.. 24. 56-61 (1999)