2008 Fiscal Year Annual Research Report
第一原理計算手法を用いたナノグラフェン・デバイスの理論設計
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19310094
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
草部 浩一 Osaka University, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (10262164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
若林 克法 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教 (50325156)
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| Keywords | グラフェン / ナノグラファイト / 炭素材料 / FET / 電子デバイス / 量子伝導現象 / 物質設計 / 第一原理電子状態計算 |
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| Research Abstract |
新型多機能ナノグラフェン・デバイスの提案に向けて,以下のような成果が得られた.
・ナノグラフェン・デバイス形成において、グラフェンとNi電極或いはSr0基板との界面における固体化学反応を通した機能化が、スピントロニクスデバイスをもたら自発的局所磁化発生したグラフェン形成に有用な手法であることを、第一原理電子状態計算と強結合近似した模型計算の双方の検討から明らかにした。この機能化の方法を用いて特異的なトンネル伝導やメモリ効果が期待できるデバイスの理論設計を行った。
・ナノグラフェン・デバイスの基本構成材料であるナノグラフェンにおける電子伝導機構の解明を、強結合模型を利用することによって理論的に検証を行った。不純物散乱の強さや広がりが、伝導機構に与える影響を大規模数値解析により行った。ジグザグ型エッジを有するナノリボンでは、長距離型不純物に対して電子伝導の影響を受けにくく、完全伝導チャネルを有することを示した。また、アームチェア型のエッジを有するナノリボンでも、低エネルギー領域で、不純物散乱がほとんど電子輸送に影響を与えない特異な性質を有することを見いだした。また、任意のエッジ形状での伝導特性についても解析を行い、グラフェン結晶軸と伝導度の相関を数値的に明らかにした。
・ナノグラフェン・デバイスの伝導度計算に用いることができる第一原理計算と接続した強結合模型において、草部が提案した電子相関効果を第一原理的に自己無撞着決定する方法により得られる相関パラメータを原子や物質構造に応じて与えることにより、有効相互作用模型として変形して用いる応用が可能であることを、欧州におけるデバイスシミュレータ開発の第一人者との間で確認し、将来の利用に関する契約を行った。
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