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2016 Fiscal Year Annual Research Report

第一原理に基づく革新的半導体材料の予測手法の開発

Research Project

Project/Area Number 15H05541
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

熊谷 悠  東京工業大学, 元素戦略研究センター, 特任准教授 (00722464)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords第一原理計算 / 半導体材料 / 点欠陥
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、第一原理計算を用いて革新的半導体材料探索を達成するのに必要な手法及び環境を構築することを目的としている。本年度では、主に次の4つに関する研究成果を得るに至った。
1. 昨年度行った、半導体点欠陥計算のさらなる自動化を行った。これにより、従来では不可能であった、数百の物質を対象とした点欠陥のハイスループット計算が可能となった。
2. イオン化ポテンシャルの理論を構築し、分子モデルを用いたイオン化ポテンシャルの高速計算手法の検討を行った。そして得られた成果をPhys. Rev. B誌に出版した。
3. ICSDデータベース中の既知物質を対象に網羅的計算な計算を行った。このデータに関しては、次年度以降に詳細な解析を行い、半導体材料としての応用が期待出来る材料の再発見につなげる予定である。
4. 窒化亜鉛や窒化銅などの窒化物化合物を対象に様々な点欠陥計算を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本年度行った研究の中でも、既知物質を対象に網羅的計算な計算を行うことで、様々な有望材料が再発見されつつある。次年度には、計算手法のさらなる構築とともに、革新的半導体の提案を行っていく。

Strategy for Future Research Activity

次年度は次の3つに関して研究を遂行する。
1. 窒化物化合物の点欠陥計算結果に関して、論文を執筆する。
2. 既知物質を対象に行った網羅的計算な計算を、「バンドギャップ」、「有効質量」、「光吸収係数」、「点欠陥特性」の4つの観点から革新的半導体としての応用が期待される材料の探索を行う。
3. 高速かつ高精度な点欠陥計算手法の開発を行う。
4. ペロブスカイト酸化物などに、点欠陥計算手法の適用を行う。

  • Research Products

    (13 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Bath/Imperial College London(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Bath/Imperial College London
  • [Journal Article] Band alignment of semiconductors and insulators using dielectric-dependent hybrid functionals: Toward high-throughput evaluation2017

    • Author(s)
      Yoyo Hinuma, Yu Kumagai, Isao Tanaka, Fumiyasu Oba
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 95 Pages: 075302-1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.95.075302

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Band structure diagram paths based on crystallography2017

    • Author(s)
      Yoyo Hinuma, Giovanni Pizzi, Yu Kumagai, Fumiyasu Oba, Isao Tanaka
    • Journal Title

      Computational Materials Science

      Volume: 128 Pages: 140-184

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2016.10.015

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Unusual magnetic structure of the high-pressure synthesized perovskites ACrO3 (A=Sc , In, Tl)2017

    • Author(s)
      Lei Ding, Pascal Manuel, Dmitry D Khalyavin, Fabio Orlandi, Yu Kumagai, Fumiyasu Oba, Wei Yi, Alexei A Belik
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 95 Pages: 054432-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.95.054432

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Theory of ionization potentials of nonmetallic solids2017

    • Author(s)
      Theory of ionization potentials of nonmetallic solids
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 95 Pages: 125309-1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.95.125309

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Functional electronic inversion layers at ferroelectric domain walls2017

    • Author(s)
      J. A. Mundy, J. Schaab, Y. Kumagai, A. Cano, M. Stengel, I. P. Krug, D. M. Gottlob,H. Doganay, M. E. Holtz, R. Held, Z. Yan, E. Bourret, C. M. Schneider, D. G. Schlom, D. A. Muller, R. Ramesh, N. A. Spaldin, D. Meier
    • Journal Title

      Nature Materials

      Volume: ADVANCE ONLINE PUBLICATION Pages: 1-7

    • DOI

      10.1038/nmat4878

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Electronic Structure and Defect Chemistry of Tin (II) Complex Oxide SnNb2O62016

    • Author(s)
      S Katayama, H Hayashi, Y Kumagai, F Oba, I Tanaka
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 120 Pages: 9604-9611

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b01696

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discovery of earth-abundant nitride semiconductors by computational screening and high-pressure synthesis2016

    • Author(s)
      Yoyo Hinuma, Taisuke Hatakeyama, Yu Kumagai, Lee A Burton, Hikaru Sato, Yoshinori Muraba, Soshi Iimura, Hidenori Hiramatsu, Isao Tanaka, Hideo Hosono, Fumiyasu Oba
    • Journal Title

      Nature communications

      Volume: 7 Pages: 11962-1-9

    • DOI

      10.1038/ncomms11962

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic Structure and Defect Physics of Tin Sulfides: SnS, Sn2S3, and SnS22016

    • Author(s)
      Y Kumagai, LA Burton, A Walsh, F Oba
    • Journal Title

      Physical Review Applied

      Volume: 6 Pages: 014009-1-14

    • DOI

      10.1103/PhysRevApplied.6.014009

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Ligancy-Driven Controlling of Covalency and Metallicity in a Ruthenium Two-Dimensional System2016

    • Author(s)
      Satoshi Toyoda, Katsutoshi Fukuda, Koji Horiba, Masaharu Oshima, Kazuhiro Kumagai, Yu Kumagai, Fumiyasu Oba, Yoshiharu Uchimoto, Eiichiro Matsubara
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: 28 Pages: 5784-5790

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.6b02019

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] First-principles investigation of point defects in non-metallic materials2016

    • Author(s)
      熊谷 悠
    • Organizer
      第26回日本MRS年次大会
    • Place of Presentation
      神奈川県
    • Year and Date
      2016-12-19 – 2016-12-20
    • Invited
  • [Presentation] 硫化スズ中の点欠陥に関する 第一原理計算2016

    • Author(s)
      熊谷 悠,Lee Burton,Aron Walsh,大場 史康
    • Organizer
      日本金属学会 2016年秋期講演大会
    • Place of Presentation
      大阪府
    • Year and Date
      2016-09-21 – 2016-09-23
  • [Presentation] Ab Initio Study of Point Defects in Tin Sulfides2016

    • Author(s)
      Yu Kumagai, Lee A. Burton, Aron Walsh and Fumiyasu Oba
    • Organizer
      AMTC5
    • Place of Presentation
      愛知県
    • Year and Date
      2016-05-11 – 2016-05-13
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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