2016 Fiscal Year Annual Research Report
First principles study on the electric field induced superconductivity at surfaces and interfaces
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26400325
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
濱田 幾太郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主任研究員 (80419465)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 表面・界面 / 超伝導 / 格子振動 / 電子・格子相互作用 / 応答関数 / 誘電関数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フォノン機構による超伝導転移温度の計算には電子・格子相互作用に加え、遮蔽クーロンポテンシャルの計算も必要である。遮蔽クーロンポテンシャルを計算するためには誘電行列とその逆行列の計算が必要である。本研究課題で対象とする表面・界面などの大規模系での誘電行列、その逆行列、そして遮蔽クーロンポテンシャルの計算を可能とするために、静的誘電行列の固有ベクトルを基底関数とし、ランチョス法を用いて動的誘電行列を非占有状態を用いる事無く計算する高効率な手法を採用している。これまでに表面・界面などの周期系での計算を可能にするために有限の波数ベクトルを導入し、それらに対応する波動関数、誘電関数、グリーン関数を計算コードに導入を行ってきた。
これまでに本研究課題で実装されたコードの精度を検証するために、固体に対してGW近似の元での準粒子エネルギーの計算を行った。先ずはシリコンやダイアモンドなどの典型的な半導体に対して、ガンマ点のみを用いたスーパーセルの計算と、それと等価なユニットセルとk点サンプリングを行って準粒子の計算を行い、開発した有限の波数ベクトルに対応する計算コードの精度の検証を行った。さらにより多くの半導体・絶縁体についてのベンチマーク計算を行い、コードの問題点を検証し、改善を行ってきた。今年度はベンチマーク計算とコードの問題を解消するためにほとんどの時間が費やされたため、金属系への拡張を達成することが出来なかった。計算手法に関しては一部定式化が為されているため、継続して金属系への拡張を行う予定である。
また、表面系の計算に対して、クーロンカットオフの導入も必要であることが分かり、新たに導入を行った。
電圧印加下におけるフォノン振動数の計算のための有効遮蔽媒質法の導入は現在も検討中である。研究課題が終了後も引き続き開発と研究を継続し、完成したコードを一般に公開する予定である。
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