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シリコンナノチューブの構造と物性に関する第一原理シミュレーション計算

Research Project

Project/Area Number 04F04367
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionTohoku University
Host Researcher 川添 良幸  東北大学, 金属材料研究所, 教授
Foreign Research Fellow SINGH Abhished Kumar  東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
SINGH ABHISHEK KUMAR  東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords半導体ナノワイヤー / ナノエレクトロニクス / 密度汎巻数法 / ナノセンター / 表面再構成 / 水素化シリコンナノワイヤー / オプトエレクトロニクス / フォトニクス / 第一原理計算 / クラスター / ナノチューブ / ナノワイヤー / 表面物理 / 半導体表面 / 電子状態 / バンドギャップエンジニアリング
Research Abstract

[110]に配向したシリコンナノワイヤーの第一原理計算を行い、これらのシリコンナノワイヤーは間接遷移型のバンドギャップを持つことを初めて明らかにした。これらのナノワイヤーはバルクシリコンの構造をコアに持ち、(100)と(110)面の結合を二つもっている。さらに(100)面はバルクの(100)面と同じダイマー化を起こすことを示した。そのダイマーは互いに垂直な方向を向いている。これらの情報はシリコンナノワイヤーの性質を理解する上で有益で、この興味深い結果は太いナノワイヤーの多形(同質異像)の可能性を示した。しかしこれは半導体の性質には影響を与えない。これらの結果はナノデバイスの要素としてシリコンナノワイヤーを使う上で有益な情報である。
平均直径、形状、配向によって変化させた水素化シリコンナノワイヤーの電子状態と原子構造について計算を行った。多くのシリコンナノワイヤーは大きな間接遷移バンドギャップを持ち、シリコンベースのナノオプトエレクトロニクス材料となる可能性を示した。直径の減少とともにバンドギャップは大きくなり、それはシリコンナノワイヤーの形状に強く依存することを明らかにした。実験による正確な形状の決定は光学材料として重要である。[112]方向のシリコンナノワイヤーの計算結果は最近の実験結果と一致していた。さらに水素濃度を調整することにより、p型n型の半導体の実現が可能となることを示せた。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report

Research Products

(6 results)

All 2005 2004

All Journal Article (6 results)

  • [Journal Article] Pristine Semiconducting [110] Silicon Nanowires2005

    • Author(s)
      Abhishek Kumar Singh
    • Journal Title

      Nano Lett 5[11]

      Pages: 2302-2305

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structure of the Thinnest Most Stable Semiconducting and Insulating Nanotubes of SiO_x(x=1,2)2005

    • Author(s)
      Abhishek Kumar Singh
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 72[15]

      Pages: 1554221-1554225

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thorium Encapsulated Caged Clusters of Germanium : Th@Ge_n, n=16,18,and 202005

    • Author(s)
      Abhishek Kumar Singh
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B 109[32]

      Pages: 15187-15189

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Stabilizing the Silicon Fullerene Si_<20> by Thorium Encapsulation2005

    • Author(s)
      Abhishek Kumar Singh
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 71[11]

      Pages: 1154291-1154296

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ferromagnetism and Piezomagnetic behavior in Mn-doped Germanium Nanotubes2004

    • Author(s)
      Abhishek Kumar Singh
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 69

      Pages: 2334061-2334064

    • NAID

      120003780743

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cluster Assembled Direct Band Gap Semiconducting Nanotube of Germanium with Metal Encapsulation2004

    • Author(s)
      Abhishek Kumar Singh
    • Journal Title

      Nanjing China

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-03-31   Modified: 2016-04-21  

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