2018 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, 講師 (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 / 表面陽電子状態 / 二次電子放出 / 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、多層グラフェンの二次電子放出を解析し、二次電子放出の層数依存性と入射電子エネルギー依存性とその電子状態起源を明らかにした。また、多層グラフェンの二次電子放出量から無限数の層数グラフェン、つまり、グラファイトからの二次電子放出量をはじめて決定した。計算値は複数ある実験結果と近い値になっている。結果は論文に発表した。
項目２では、表面からの原子蒸発に及ぼす有限温度条件化の熱効果を調べる目的で、電子温度と格子温度をTDDFT法に個別に導入し、それぞれの原子蒸発への影響をSi表面を対象に明らかにした。結果は論文として投稿中である。
項目３では、電子‐陽電子相関ダイナミクス解析に向けた時間依存多成分密度汎関数理論(TD-MCDFT)の基礎理論とプログラムの開発を行い、レーザー場中の陽電子とLiH分子の動的な相互作用機構を解析した。結果は論文に発表した。
項目４では、電子散乱効果を記述する交換相関項開発に向け、He+イオン模型と電子波束の弾性散乱および非弾性散乱における厳密な交換相関項を解析した。結果は論文に発表した。また、TDDFT法により低次元物質と光の相互作用を正しく記述することを目指し、Bootstrap交換相関項の精度を調べた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
項目1では、グラフェン、多層グラフェン、グラファイトを対象に二次電子放出機構とその電子状態起源を明らかにすることができ、当初の目的を達成したと言える。二次電子放出シミュレーションに用いたTDDFT法は過渡的な電子散乱を記述する方法であるので、すでに現在は定常的電子散乱を記述する方法論のプログラム開発に着手した。この研究は当初の計画になかった新しいものである。
項目２では、原子蒸発に及ぼす熱効果の解析を完了し、APTで観測される原子像と有限温度の関係を明らかにすることができたので、当初の目的を達成したと言える。
項目３では、電子‐陽電子相関ダイナミクス解析に向けたTD-MCDFTの基礎理論とプログラムの開発が完了し、レーザー場中の陽電子吸着分子への適用まで行った。当初の予定通り順調に進んでいる。
項目４では、実時間あるいは線形応答TDDFTで電子散乱を記述するための交換相関項の性質を、He+イオン模型と電子波束の弾性散乱および非弾性散乱過程において明らかにした。また、低次元物質の誘電関数計算に対するBootstrap交換相関項の精度を明らかにした。おおむね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
項目1では、進捗状況で説明したように、新しい研究として定常的電子散乱を記述する電子放出複素ポテンシャル法のプログラム開発に着手しており、電子の二重スリット散乱シミュレーションを始めている。散乱過程の他電気伝導にも応用する計画である。
項目２では、光照射によるナノ構造からの電子放出機構を角度分解光電子分光（ARPES）シミュレーションを実行することで明らかにしてゆく計画である。予備計算は済んでいるので、今後は様々なナノ構造に応用してゆくことになる。
項目３では、原子核を固定した系の電子‐陽電子ダイナミクスの計算手法開発と適用は完了したので、今後電子・陽電子と原子核の相関ポテンシャル理論を完成させ、固体表面での陽電子散乱機構解析に適用する。
項目４では、これまでに電子散乱効果および励起子効果の記述のために交換相関項が持つべき性質を明らかにしてきているので、それらの情報を基に、機械学習に基づく方法を導入した交換相関項の開発を行う。
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| Causes of Carryover |
学会発表旅費が低く抑えられた。
数値解析データ保存のための記憶媒体を購入予定である。
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