2022 Fiscal Year Annual Research Report
Design and property prediction of post-graphene thin-film materials based on first-principles electronic-state calculation
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20K05274
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| Research Institution | Kyoto University of Advanced Science |
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Principal Investigator |
中村 康一 京都先端科学大学, 工学部, 教授 (20314239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽部 哲朗 京都先端科学大学, ナガモリアクチュエータ研究所, 助教 (60737435)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ポストグラフェン / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 第一原理計算 / 時間依存密度汎関数理論 / 光学物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主に下記の1～3について実施した。
1. 【非経験的電子状態計算に基づく光伝導性シミュレーション手法の開発と実行】2020～2021年度に開発・改良した光伝導性を定性的・定量的に予測するシミュレーション手法により、モリブデン・タングステン・ジルコニウム・ハフニウムの二硫化物多層積層構造や単層湾曲構造のモデルを用いて光伝導性や電子物性のドープ濃度依存・温度依存に関する応用計算を実行した。また、多重縮退ホップ半金属の光伝導性を線形応答理論に基づいて最小理論モデルで解析する研究も実施した。研究成果は国際学会・国内学会および学術論文誌にて発表した。
2. 【機械学習によるポストグラフェン材料ヘテロ接合構造の設計】2021年度に引き続き、遷移金属ダイカルコゲナイドのヘテロ接合構造を想定して層間相互作用を含む局所構造モデルを多数導入し、これらの励起状態を含めた第一原理電子状態計算による構造最適化や電子物性シミュレーションを実行して、人工ニューラルネットワークの記述子となるヘテロ接合デバイスのパーツ物性データベース構築を進めた。
3. 【ポストグラフェン材料ヘテロ接合におけるスピン-バレー結合の解析】2.と関連して、モリブデン・タングステンの二セレン化物と二硫化ニオブとの1H-遷移金属ダイカルコゲナイド金属-半導体-金属面内接合のモデルを導入し、横方向ヘテロ接合の電子構造と輸送特性の理論的解析により、ゲート電極などの結晶対称性を壊す外部加工を行うことなく、本質的にスピン-バレーロッキングに基づく電子の伝導チャネルを有することを明らかにした。研究成果は国内学会および学術論文誌にて発表した。
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