2016 Fiscal Year Research-status Report
表面励起電子散乱素過程と応用に関する第一原理電子論
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16K05483
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
渡辺 一之 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 教授 (50221685)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 康光 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 助教 (50756301)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電子散乱 / 交換相関項 / 時間依存密度汎関数法 / レーザー刺激電界蒸発 / レーザー刺激電界放出 / 表面陽電子状態 / 2次電子放出 / 二成分密度汎関数法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
4つの課題、1）ナノ構造表面電子散乱と二次電子放出（SEE）機構の解明、２）フェムト秒レーザー刺激電子放出・原子蒸発とAPTへの応用、３）固体表面の電子と陽電子散乱機構の解明、４）TDDFT法に適合する実効的交換相関項の構築、について研究を進めている。
項目1では、散乱体を有限サイズのナノ構造から無限周期系に変えるために平面波電子散乱用コードKENSを開発した。散乱体としてBNシートとシリセンを選び、KENSを使ってSEEの特性の違いを電子状態から明らかにした。二層グラフェンの電子透過率の積層依存性と入射エネルギー依存性に新しい結果を得、単層のフレネル回折像から解釈することができた。結果は論文として発表した。
項目2では、本プロジェクトの前から実施してきた継続研究のSiクラスターからのレーザー刺激電界蒸発に伴う電荷移動ダイナミクスについてまとまったので論文として発表した。レーザー照射シリセンナノリボンの電子励起と電子放出の相関ダイナミクスと放出電子エネルギースペクトルの多光子吸収の特徴を明らかにし、論文発表した。
項目3では、二成分密度汎関数法（TCDFT）法で使われる交換相関ポテンシャルの調査を行い、表面陽電子状態解析に最適なGGAポテンシャルを特定した。そのGGAポテンシャルを使ってリチュウムと酸素が吸着した鉄(100)磁性表面の陽電子状態を明らかにし、スピン分極陽電子寿命を測定することによって最表面の局所磁性をプローブすることができることを明らかにした。
項目4では、交換相関汎関数改良に向け、数値的に厳密に解ける１次元２電子散乱モデルを設定し、その時間依存交換相関ポテンシャルの計算・解析を行った。その結果、時間依存相関項由来のピーク構造が厳密なポテンシャルに現れることを明らかにし、これらが電子散乱過程の再現に重要であることを明らかにした。
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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
項目1では、平面波電子散乱用コードKENSの開発を完了した。KENSを使って複数の電子乱体についてSEEの特性の違いを電子状態から明らかにし、SEEスペクトルの解析も順調に進んでいる。角度分解SEEの理論解析にも着手しはじめたところである。二層グラフェンの電子透過率の解析では期待以上の成果が得られた。
項目2では、研究計画時に予定したレーザー刺激電界蒸発と電子放出の基本的な問題に対する数値解析は順調に進み論文にも発表してきた。今後はプログラムの高速化も併せて行っていく。
項目3では、上述のとおりTCDFT法で使われる交換相関ポテンシャルの調査を行い、表面陽電子状態解析に最適なGGAポテンシャルを特定できたので、予定どおりに進んでいる。
項目4では、本年度、１次元２電子散乱過程における厳密な交換相関ポテンシャルの解析に成功した。また断熱局所密度近似との比較も行い、それが上述の厳密なポテンシャルがもつピーク構造を再現できないことも明らかにした。これらの成果は年度初めに立てた計画を達成しているものであり、順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
項目1では、多層グラフェン、BNシート、シリセンからのSEE特性についてまとめ、併せて基板上層状物質からのSEE解析も進める。まとまった段階で、論文を執筆する。角度分解二次電子放出（ARSEE）スペクトルの実験報告があるので、我々の数値解析結果と定量的な比較検討を行ってゆく。
項目2では、対象とする系をクラスターや分子から実際に実験で使われるより大きな系に切り替えてゆく。現在は、系をカーボンナノチューブとし、レーザーの照射方向による放出電子スペクトルを計算している。レーザーがプラズモンを励起するか、励起されたプラズモンが電子放出を誘導するか、という問題を明らかにする研究を行ってゆく。
項目3では、当初の計画ではTCDFTを時間依存型に拡張しプログラム開発を行う予定であったが、実験グループとの共同研究を進める関係で、まずTiO2表面の陽電子状態の数値解析を行うことにした。手法は本グループで改良してきたTCDFT法であるので、問題はない。
項目4では、上述の通り、本年度までに１次元２電子散乱過程における厳密な交換相関ポテンシャルの性質の解析ができたので、次年度はそれを再現する近似交換相関項の開発を行う。当初の計画通りのTDOEP法を基とした開発と、近年提案された交換相関項を運動項と電子相互作用項に分ける方法に基づく開発の２通りを行っていく。
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| Causes of Carryover |
「旅費」を当初の予定より241,754円少なく使った。「その他」を当初の予定より57,722円多く使った。合計残高194,804円。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度に、194,804円を旅費に充てる。
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