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高い熱伝導度を目指したフォノン間相互作用の第一原理計算

研究課題

研究課題/領域番号 13640332
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
研究機関大阪大学

研究代表者

白井 光雲  大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (60178647)

研究分担者 吉田 博  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30133929)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2003年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2002年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2001年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード熱伝導度 / 第一原理計算 / フォノン相互作用 / 分子動力学法 / 線形応答理論 / フォノン計算
研究概要

本研究は、高い熱伝導物質の探索を目指し、様々な物質の熱伝導度の理論予測を可能とすべく、フォノン間相互作用の第一原理計算を確立することを目的としたものである。
平成13〜15年度の研究の結果、まず基本的フォノンの第一原理計算法を確立しプログラムコード化した。その段階のプログラムは非常に汎用性のあるものであるので「Osaka2002_nano」という名で一般公開し誰でも利用できるようにした。
さらにフォノン間相互作用の効果を見るため、構造の圧力依存性、熱膨張係数の評価を行えるようにした。そしてこれらから求まるフォノンの非調和効果から、フォノン寿命を求める手続きについてはモデル計算で良く実証してきており、ほぼ第一原理計算からの手続きもその経験に基づき実行できる見通しを付けた。しかし更なるフォノンの詳細、特にゾーン全体での分散を十分な解像度で行うための線形応答理論の利用に関してはまだ達成されていないことが今後の課題である。
一方、分子動力学シミュレーションにより原子位置や速度の時間相関関数より、輸送係数を評価する方法も第一原理計算で実行可能なレベルまで発展させてきた。但しこれに関しては時間、空間的スケールの点で十分な精度を持つものとはなっていないのが今後の課題である。
そしていくつかの興味ある物質に対してフォノン、及びフォノン間相互作用を計算し、フォノン寿命などの評価を行い、それらが第一原理計算で十分予測可能なものであることを実証してきた。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (45件)

  • [文献書誌] K.Shirai: "Comment on "Peculiar Covalent Bonds of Icosahedral a-Rhombohedral Boron""Solid State Physics (in Japanese).. 35. 508-510 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Effects of the Geometries of Boron-Rich Crystals on the Lattice Dynamics"J.Solid State Chem.. 154. 20-25 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Crystal stability of boron carbide B_<12>(CBC)"Proc.25th Int.Conf.Phys.Semicond., Osaka 2000, eds.N.Miura and T.Ando(Springer). 1673-1674 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Fujita, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Elastic Properties and Pressure-induced Phase Transitions of BNs"Inst.Phys.Conf.Ser.. 170. 617-622 (2000)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Development and Applications of an Ab-initio Molecular Dynamics"Solid State Physics (in Japanese).. 37. 521-525 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamazaki, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Mechanism of suppression of light-induced degradation in amorphous silicon by CN treatment"Proc.26th Int.Conf.Phys.Semicond., Edinburgh 2002, eds.A.R.Long and J.H.Davies, IOP Conf.. 171. L.3.6 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Masago, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "The electronic structure of β-boron and the pressure dependence"Proc.26th Int.Conf.Phys.Semicond., Edinburgh 2002, eds.A.R.Long and J.H.Davies, IOP Conf.. 171. D210 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Fujita, H.Katayama-Yoshida: "Pressure-induced phase transitions of BNs"Physica Status Solidi (b). 235. 526-530 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, Y.Yamazaki, H.Katayama-Yoshida: "Nano-scale Control of Light-Induced Degradation in Amorphous Silicon"Proc.the 2003 Nanotechnology Conference and Trade Show, San Francisco 2003. 12-15 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamazaki, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "A Structural study of CN treated amorphous silicon"Solid State Commun. 126. 597-600 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Fujita, H.Katayama-Yoshida: "Pressure-induced phase transitions of BN"The 6^<th> AsianWorkshop on First-Principles Electronic Structure Calculations (Tsukuba, Nov.10-12, 2003). 62 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Masago, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "The pressure dependence of solid boron"Joint Conference of International Conference of Molecular Simulation (ICMS) and Computational Science Workshop 2004 (CSW2004), (Tsukuba, Jan 13-15, 2004).. (In press). (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Emura, K.Shirai, Y.Kobozono: "Pseudo Jahn-Teller Effects Observed in Eu@C60"12th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure, (Malmo, Sweden June 22-27, 2003).. (In press). (2004)

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  • [文献書誌] K.Shirai: "What is the most stable structure of boron nitrides?"Boundary (in Japanese).. 20. 2-7 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai: "Comment on Peculiar Covalent Bonds of Icosahedral a-Rhombohedral Boron"Solid State Physics (in Japanese). 35. 508-510 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Effects of the Geometries of Boron-Rich Crystals on the Lattice Dynamics"J.Solid State Chem.. 154. 20-25 (2000)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Crystal stability of boron carbide B_<12>(CBC)"Proc.25th Int.Conf.Phys.Semicond., Osaka 2000, (eds : N.Miura and T.Ando)(Springer). 1673-1674 (2000)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Fujita, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Elastic Properties and Pressure-induced Phase Transitions of BNs"J.Inst.Phys.Conf.Ser.. 170. 617-622 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Development and Applications of an Ab-initio Molecular Dynamics"Solid State Physics (in Japanese). 37. 521-525 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamazaki, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Mechanism of suppression of light-induced degradation in amorphous silicon by CN treatment"Proc.26th Int.Cohf.Phys.Semicond., Edinburgh 2002, (eds.A.R.Long and J.H.Davies)(IOP Conf.). 171. L36 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Masago, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "The electronic structure of β-boron and the pressure dependence"Proc.26th Int.Conf.Phys.Semicond., Edinburgh 2002(eds. A. R. Long and J.H.Davies)(lOP Conf.). 171. D210 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Fujita, H.Katayama-Yoshida: "Pressure-induced phase transitions of BNs"Physica Status Solidi (b). 235. 526-530 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, Y.Yamazaki, H.Katayama-Yoshida: "Nano-scale Control of Light-Induced Degradation in Amorphous Silicon"Proc.the 2003 Nanotechnology Conference and Trade Show, San Francisco 2003. 12-15 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamazaki, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "A Structural study of CN treated amorphous silicon"Solid State Commun. 126. 597-600 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Fujita, H.Katayama-Yoshida: "Pressure-induced phase transitions of BN"The 6^<th> Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations (Tsukuba, Nov.10-12, 2003). 62 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Masago, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "The pressure dependence of solid boron"Joint Conference of International Conference of Molecular Simulation (ICMS) and Computational Science Workshop 2004 (CSW2004), (Tsukuba, Jan 13-15, 2004). (in press ). (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Emura, K.Shirai, Y.Kobozono: "Pseudo Jahn-Teller Effects Observed in Eu@C60"12th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure, (Malmo, Sweden June 22-27, 2003). (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shirai: "What is the most stable structure of boron nitrides?"Boundary (in Japanese). 20. 2-7 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Fujita, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Elastic Properties and Pressure-induced Phase Transitions of BNs"Inst.Phys.Conf.Ser.. 170. 617-622 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Development and Applications of an Ab-initio Molecular Dynamics"Solid State Physics(in Japanese). 37. 521-525 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yamazaki, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Mechanism of suppression of light-induced degradation in amorphous silicon by CN treatment"Proc.26th Int.Conf.Phys.Semicond., Edinburgh 2002, eds.A.R.Long and J.H.Davies, IOP Conf.. 171. L.3.6 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Masago, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "The electronic structure of β-boron and the pressure dependence"Proc.26th Int.Conf.Phys.Semicond., Edinburgh 2002, eds.A.R.Long and J.H.Davies, IOP Conf.. 171. D210 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Fujita, H.Katayama-Yoshida: "Pressure-induced phase transitions of BNs"Physica Status Solidi (b). 235. 526-530 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shirai, Y.Yamazaki, H.Katayama-Yoshida: "Nano-scale Control of Light-Induced Degradation in Amorphous Silicon"Proc.the 2003 Nanotechnology Conference and Trade Show, San Francisco 2003. 12-15 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yamazaki, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "A Structural study of CN treated amorphous silicon"Solid State Commun. 126. 597-600 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Fujita, H Katayama-Yoshida: "Pressure-induced phase transitions of BN"The 6^<th> Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations (Tsukuba, Nov.10-12, 2003). 62 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shirai, H.Fujita, H.Katayama-Yoshida: "Pressure induced phase transitions of BNs"phys. stat. sol b. 235. 526-530 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Masago, K.Shirai, H Katayama-Yoshida: "The electronic structure of b-boron and the pressure dependence"Proc 26^<th> International Conference on Semiconductor Physics. CD. (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yamazaki, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Mechanism of suppression of light-induced degradation in amorphous silicon by CN treatment"Proc 26^<th> International Conference on Semiconductor Physics. CD. (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 白井 光雲: "第一原理分子動力学方(Osaka 2000)の開発と応用"固体物理. 37. 521-525 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sato, H.Katayama-Yoshida: "Ab intio study on the magnetism in ZnO-, ZnS-, ZnSe-, and ZnTe-based diluted magnetic semiconductors"phys. stat. sol b. 229. 673-680 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nishimatsu, H.Katayama-Yoshida, N.Orita: "Ab initio study of donor-hydrogen complexes for low resitive n-type diamond semiconductor"Jpn. J. Appl. Phys. 41. 1952-1962 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fujita, K.Shirai, H.Katayama-Yoshida: "Elastic properties and pressure-induced phase transitions of BNs"Proc. Int. conf. On Silicon Carbide and Related Materials 2001. (in press).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sato, H.Katayama-Yoshida: "Stabilization of Ferromagnetic States by Electron Doping in Fe-, Co-or Ni-Doped Zn0"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. L334-L336 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kawasaki, H.Katayama-Yoshida: "Valence control method of co-doping for the fabrication of metallic silicon from the first-principles calculation"Physica B. 302-303. 163-165 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2020-05-15  

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