2013 Fiscal Year Research-status Report
金属/酸化物ヘテロ界面の第一原理モデリングに関する研究
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25820009
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松中 大介 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60403151)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 第一原理計算 / 界面結合 / 金属/酸化物界面 / 原子間ポテンシャル |
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| Research Abstract |
微細化・集積化が進む電子デバイスや複合化による機能性材料などの信頼性を評価するためには，力学的性質や結合状態が異なる材料間のヘテロ界面の密着特性や界面強度に対する高精度な解析が重要である．本研究では，第一原理計算と分子動力学シミュレーションを用いて電子・原子レベルから金属/酸化物界面に対するモデリング手法を構築することを目的としている．平成25年度は，金属/酸化物界面の密着特性を電子状態から解明して，その界面相互作用を有効的に表現する原子間ポテンシャルの作成を行うために，金属/酸化物界面に対して剥離変形とすべり変形を与える第一原理計算を実行した．まず，金属と酸化物の格子定数のミスフィットが小さいAg/MgO(001)界面を考え，Ag原子がO原子直上に配位する界面とMg原子直上に配位する界面について剥離変形の計算を行った．O原子直上に配位する場合はAg-O間に共有結合的な強い界面相互作用が生じ，Mg原子直上に廃位する場合はAg-Mg間には静電的に誘起された鏡像電荷による弱い界面相互作用が生じる．そのため，O原子直上で配位する場合は剥離変形に対して強い剛性を示すが，Mg原子直上に配位する場合は弱い．また界面のすべり変形に対しては，これらの異なる界面相互作用に起因するポテンシャル曲面が得られた．このような剥離変形とすべり変形に対するエネルギー変化を比較的簡単な原子間ポテンシャルでフィッティングすることを検討し，第一原理計算の結果を定性的に表現することができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実施計画ではミスフィットの効果と酸素欠損を含む界面の結合状態についても解析する予定であったが，数値計算に時間がかかりそれらの解析を終了できていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
大型計算機センターの共同利用によって大きなモデルサイズの数値計算を行っているが，混雑な利用状況やメンテナンス等のために，上記の通り数値計算の実行がやや遅れている．これは研究計画時に予想していたものであり，研究室で保有する計算機環境を増強して併用することで数値計算の遅れを解消する．すでに，増強計算機ノードを他の研究課題と共用することで導入している．これにより本年度は数値計算の実行が加速化され，現在の計算の遅れを解消できると考えられる．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究にやや遅れがでているため研究成果の学会発表や論文発表に当てる予定の経費を使用していないため次年度使用額として繰り越ししている．
今年度実施予定の研究計画と合わせて，平成25年度の研究成果についても学会発表や論文発表を行う．
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