2017 Fiscal Year Research-status Report
ディラック電子系に対する量子ドット導入による熱電性能の増強
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15K05120
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
青野 友祐 茨城大学, 工学部, 准教授 (20322662)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小峰 啓史 茨城大学, 工学部, 准教授 (90361287)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | 熱電効果 / 量子微細構造 / 界面効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ディラック電子型の分散を持つビスマスの界面効果を考察するために、薄膜構造における電子状態についての議論を継続した。まず、ビスマス薄膜からの拡張として、ビスマスとアンチモンの合金薄膜構造を扱い、アンチモン含有量が小さい領域を中心として議論を行った。このために、バルク結晶のビスマスおよびアンチモンのバンド構造を再現するタイト・バインディング模型を薄膜構造に適用した。われわれのグループでは、さらに表面におけるポテンシャル勾配を考慮した効果を取り入れた模型を提唱してきたので、今年度もこのモデルに従って取り扱いを行った。この模型により、スピン分解された状態密度、ラシュバ分裂した表面エネルギーバンド構造、スピン分極の向きについて計算を行い、ARPESの実験結果との比較を行った。さらに、最近になり、ビスマスがトポロジカル物質であるかどうかについての議論が進み、この議論に関連して、大阪大学のグループにより、新たなタイト・バインディング模型が提唱され、エネルギーバンド構造について議論が行われた。われわれはこの模型について、薄膜の表面状態密度およびスピン状態の解析を行った。
本研究の対象としているビスマスナノワイヤにおいては、ナノワイヤを作成する過程において格子ひずみが生じている可能性がある。そこでバルクのビスマス結晶において格子ひずみによってエネルギーバンド構造がどの程度影響を受けるかについて、上記に述べたタイト・バインディング模型にもとづいて議論を行った。特に、ビスマスのバンド構造を特徴付けるT点とL点付近のエネルギーギャップや有効質量を格子定数の変化させて詳しく調べた。
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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
ディラック電子系の代表物質としてのビスマス薄膜および細線における電子状態についてについて解明することを本研究の目的のひとつとしているが、平成２９年度は予定していたこれらの研究計画について着手して、数値計算を主とした解析を進めることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も研究計画に基づき研究を遂行する。ビスマス系薄膜における電子状態や熱電特性の解析を進めていき、量子ドット構造における熱電特性の解析をひきつづき進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
旅費に予定していた一部が次年度に繰越となった。主として研究打ち合わせや学会発表のための旅費や計算機環境の補強のために使用していく予定である。
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