2016 Fiscal Year Annual Research Report
格子振動の非調和効果に関する第一原理的予測精度と計算効率の向上
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15H03601
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岩田 潤一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (70400695)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 和之 京都産業大学, 理学部, 准教授 (10393810)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 第一原理計算 / 電子状態 / 密度汎関数法 / 格子振動 / 誘電率 / 線形応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物質の振る舞いを量子論の第一原理に立脚して記述するための、密度汎関数理論に基づく「第一原理計算」は、物質科学の広範な分野において、その重要性が益々高まっている。それに伴い、より現実的なデバイスや材料への応用に向けた計算の大規模化の需要も増しており、近年著しい発展を遂げる超並列計算機において高い性能を発揮する実空間法に基づく第一原理計算プログラム「RSDFT」のさらなる発展は、旧来の平面波法に基づく第一原理計算の限界を突破する一つの鍵となっている。RSDFTの重要な機能拡張の一つとして、密度汎関数摂動理論に基づく線形・非線形応答計算手法の実装、および、現実的なデバイス・材料への応用を視野に入れた、格子振動に関わる物性の大規模計算ツールとしての整備を進めてきた。特に、非調和格子振動の効果に伴う格子変形に関する第一原理計算手法として、応力テンソルとそれを利用した格子最適化の機能は、今後重要になると考えられる。密度汎関数摂動理論そのものの応用は非常に広く、同じ計算手法を、ナノデバイスの特性を左右する重要な物理量である、誘電率の第一原理計算にも適用できるよう拡張を行った。
また、密度汎関数摂動理論による格子振動の計算の、計算効率、精度、適用範囲等を明らかにする目的で、電界効果トランジスタや熱電デバイスとして注目を集めるシリコンナノワイヤを対象として、第一原理分子動力学法による計算を開始し、水素終端モデルや酸化膜モデルといった違いが構造や電子状態にどのような影響を及ぼすといった、基本的なデータの取得を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度の研究開始時の大幅な陣容の変更に伴う遅れを引きずっているという事の他に、当初予定していなかった、格子変形等に関わる計算手法の重要性が判明し、広く利用されるツールとしての今後を鑑み、その整備にも時間を費やしたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
プログラムの実装に関する部分は、引き続き外部業者への委託をうまく活用し、その傍ら具体的な物質への応用を進める。
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