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2012 Fiscal Year Research-status Report

局所誘電率と局所電気伝導率による量子物性解析

Research Project

Project/Area Number 24760028
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

瀬波 大土  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40431770)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Keywords量子物理学 / 局所誘電率 / 局所電気伝導率 / QED
Research Abstract

局所誘電率と局所電気伝導率による量子物性解析における基礎研究を行った。
局所誘電率に対する初年度の取り組みとしては、原子核の量子的時間発展を電子同様に場の理論的に取り扱う数値計算コードの開発を行った。高誘電率材料中の誘電率には原子核の振動からの寄与が重要であると知られているからである。
局所電気伝導率についての研究としては、電気伝導を担う電子そのものを量子状態として表現する計算コードの開発を進めた。平面波に基づく電流状態を摂動的に取り入れる方法と非平衡グリーン関数法に基づきつつ局所的な電流を表現する計算コードの2種類のコード開発を行った。摂動的に電流状態を取り込む計算コードのターゲットとしては、シリコンナノワイヤーモデルを取り上げた。シリコンナノワイヤー内部の複雑な電気伝導状態を初めて図示することに成功した。非平衡グリーン関数に基づく方法としては、ベンゼンジチオールとその水素置換体の内部での局所電流の様相を図示し、π電子とσ電子の電動への寄与の違いを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は局所誘電率・局所電気伝導率の2種類の局所物性量に基づく物性解析のように研究テーマを2つに分けて考えられる。
そのうち局所電気伝導率については、計画していた結果は全て出すことができ、出版もされた。また、予想を超えて非平衡グリーン関数法に基づく計算コード開発も行い、次年度に向けて計画以上の準備ができている。
局所誘電率の方は、計画外の部分が進み計画部分は遅れが生じた。計画していた高誘電率材料であるハフニウム酸化物のは酸素空孔の影響についての理論的研究は十分には進まなかった。それ以外の部分については論文投稿中の状態まで進展している。プログラムコードの開発は計画範囲を超えて進んでいて良好な状態である。25年度の予定であった、誘電率の周波数依存性の局所的解析についても進み始めている。
これらを総合的に勘案すると順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

局所誘電率の研究としては、高誘電率材料であるハフニウム酸化物の物性解析に重心を戻す。原子核の量子状態発展を場の理論に基づいて計算するコードの開発が進んでいるので、このコードを基にハフニウム酸化物中の原子核の運動について基礎研究を進める。
研究テーマとしては、結晶構造・アモルファス構造により誘電特性がどう異なるのかの物理の解明、ハフニウム酸化物へのランタン原子の添加の効果の研究、ゲート絶縁膜とチャネル材料のシリコンの界面での誘電特性の研究となる。
局所電気伝導率としては、計算コードの準備が整ったのでシリコンナノワイヤーのナノワイヤー半径依存性や表面処理の効果を研究する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

研究費の申請後に申請した民間の研究助成金を獲得したため、研究費が予想より潤沢となり、計画に変更を生じ、余裕が生じた。
限られた資金の範囲では計画していなかった参考書籍・文献の収集費とする予定である。

  • Research Products

    (25 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (21 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Time Evolution of Heisenberg Operators of Nuclei and Electrons of QED System Based on Field Theory2013

    • Author(s)
      Masato Senami, Toshihide Miyazato, Soujirou Takada, Yuji Ikeda, Akitomo Tachibana,
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Non-Hermitian Coupled Perturbed Hartree-Fock Method for Complex Potentials and Calculations of Electronic Structures with Electric Currents2013

    • Author(s)
      Yuji Ikeda, Masato Senami and Akitomo Tachibana
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Local electric conductive property of Si nanowire models2012

    • Author(s)
      Yuji Ikeda, Masato Senami, and Akitomo Tachibana
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 2 Pages: 042168 (16)

    • DOI

      10.1063/1.4769887

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電気伝導状態における電子構造の摂動論的計算手法を利用した局所的な伝導特性の解析2013

    • Author(s)
      池田 裕治
    • Organizer
      第18回ゲートスタック研究会
    • Place of Presentation
      ニューウェルシティー湯河原 (静岡県)
    • Year and Date
      20130125-20130126
  • [Presentation] Effects of a surrounding medium of quantum systems on Rigged QED Simulation2012

    • Author(s)
      Masato Senami
    • Organizer
      Conference on Computational Physics (CCP2012)
    • Place of Presentation
      Nichii Gakkan (兵庫県)
    • Year and Date
      20121014-20121018
  • [Presentation] Perturbative Approach for Calculating Electronic Structures with Electric Currents2012

    • Author(s)
      Yuji Ikeda
    • Organizer
      Conference on Computational Physics (CCP2012)
    • Place of Presentation
      Nichii Gakkan (兵庫県)
    • Year and Date
      20121014-20121018
  • [Presentation] Local Quantity Analysis of Nanosize Electronics and spintronics Material2012

    • Author(s)
      Masato Senami
    • Organizer
      Pacific Rim Meeting on Electrochemcial and Solid-State Science (PRiME 2012)
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (USA)
    • Year and Date
      20121007-20121012
  • [Presentation] Analysis of Local Electric Conductive Property for Si Nanowire Models2012

    • Author(s)
      Yuji Ikeda, Masato Senami, Akitomo Tachibana
    • Organizer
      Pacific Rim Meeting on Electrochemcial and Solid-State Science (PRiME 2012)
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (USA)
    • Year and Date
      20121007-12
  • [Presentation] Local Quantity Analysis of Nanosize Electronics and spintronics Material2012

    • Author(s)
      Masato Senami
    • Organizer
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM 2012)
    • Place of Presentation
      Pacifico Yokohama (神奈川県)
    • Year and Date
      20120923-20120928
  • [Presentation] Analysis of Local Electric Conductivities for Si Nanowire Models2012

    • Author(s)
      Yuji Ikeda
    • Organizer
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM 2012)
    • Place of Presentation
      Pacifico Yokohama (神奈川県)
    • Year and Date
      20120923-20120928
  • [Presentation] Rigged QEDに基づく原子核・電子の量子状態の時間発展2012

    • Author(s)
      瀬波 大土
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] 摂動法に基づいた電流存在下での電子構造計算手法の研究2012

    • Author(s)
      池田 裕治
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] 外場中に置かれた原子系のRigged QEDシミュレーション2012

    • Author(s)
      宮里 敏秀
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] Rigged QEDに基づいた原子核場の量子統計性とその挙動の関係の理論的研究2012

    • Author(s)
      高田 崇二郎
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] Rigged QEDを用いた分子系の時間発展シミュレーション2012

    • Author(s)
      瀬波大土
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学 (神奈川県)
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] 摂動法に基づいた電気伝導状態の電子構造計算手法2012

    • Author(s)
      池田裕治
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学・松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] 遷移金属原子内での電子スピントルク2012

    • Author(s)
      瀬波大土
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学・松山大学(愛媛県)
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] Electron spin torque in transition element atoms2012

    • Author(s)
      Masato Senami, Masahiro Fukuda, and Akitomo Tachibana
    • Organizer
      The conference on Theory and Applications of Computational Chemistry (TACC 2012)
    • Place of Presentation
      University of Pavia (Italy)
    • Year and Date
      20120902-07
  • [Presentation] Electron spin torque in atoms2012

    • Author(s)
      Masato Senami
    • Organizer
      The 17th International Workshop on Quantum Systems in Chemistry and Physics (QSCP-XVII)
    • Place of Presentation
      the Abo Akademi University (Finland)
    • Year and Date
      20120819-20120825
  • [Presentation] Local spin torque of electron in atoms2012

    • Author(s)
      Masahiro Fukuda
    • Organizer
      ISSP-CMSI international workshop/symposium on MAterial Simulation in Petaflops era (MASP2012)
    • Place of Presentation
      ISSP, the University of Tokyo (千葉県)
    • Year and Date
      20120712-20120713
  • [Presentation] Rigged QED に基づく原子核・電子の時間発展シミュレーション2012

    • Author(s)
      瀬波 大土
    • Organizer
      第15回理論化学討論会
    • Place of Presentation
      仙台市福祉プラザ(宮城県)
    • Year and Date
      20120524-20120526
  • [Presentation] 局所的な電気伝導特性の計算のための伝導状態の電子構造計算手法について2012

    • Author(s)
      池田 裕治
    • Organizer
      第15回理論化学討論会
    • Place of Presentation
      仙台市福祉プラザ(宮城県)
    • Year and Date
      20120524-20120526
  • [Presentation] Rigged QED に基づく原子・分子の誘電応答に関する数値シミュレーション2012

    • Author(s)
      宮里 敏秀
    • Organizer
      第15回理論化学討論会
    • Place of Presentation
      仙台市福祉プラザ(宮城県)
    • Year and Date
      20120524-20120526
  • [Presentation] Rigged QED に基づく原子核場の挙動とその統計性の関係についての理論的研究2012

    • Author(s)
      高田 崇二郎
    • Organizer
      第15回理論化学討論会
    • Place of Presentation
      仙台市福祉プラザ(宮城県)
    • Year and Date
      20120524-20120526
  • [Remarks] QEDynamics

    • URL

      http://www.tachibana.kues.kyoto-u.ac.jp/qed/index.html

URL: 

Published: 2014-07-24  

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