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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

研究課題

研究課題/領域番号 04F04367
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 無機材料・物性
研究機関東北大学

研究代表者

川添 良幸  東北大学, 金属材料研究所, 教授

研究分担者 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
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2005年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2004年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード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
研究概要

[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。

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] Pristine Semiconducting [110] Silicon Nanowires2005

    • 著者名/発表者名
      Abhishek Kumar Singh
    • 雑誌名

      Nano Lett 5[11]

      ページ: 2302-2305

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure of the Thinnest Most Stable Semiconducting and Insulating Nanotubes of SiO_x(x=1,2)2005

    • 著者名/発表者名
      Abhishek Kumar Singh
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 72[15]

      ページ: 1554221-1554225

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Thorium Encapsulated Caged Clusters of Germanium : Th@Ge_n, n=16,18,and 202005

    • 著者名/発表者名
      Abhishek Kumar Singh
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B 109[32]

      ページ: 15187-15189

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Stabilizing the Silicon Fullerene Si_<20> by Thorium Encapsulation2005

    • 著者名/発表者名
      Abhishek Kumar Singh
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 71[11]

      ページ: 1154291-1154296

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Ferromagnetism and Piezomagnetic behavior in Mn-doped Germanium Nanotubes2004

    • 著者名/発表者名
      Abhishek Kumar Singh
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 69

      ページ: 2334061-2334064

    • NAID

      120003780743

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Cluster Assembled Direct Band Gap Semiconducting Nanotube of Germanium with Metal Encapsulation2004

    • 著者名/発表者名
      Abhishek Kumar Singh
    • 雑誌名

      Nanjing China

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2024-03-26  

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