| 研究課題/領域番号 |
15K20953
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
薄膜・表面界面物性
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
笠松 秀輔 東京大学, 物性研究所, 助教 (60639160)
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| 研究協力者 |
杉野 修
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 第一原理計算 / 統計熱力学 / 誘電率 / 界面 / 格子欠陥 / バイアス電圧 / 第一原理熱力学計算 / レプリカ交換モンテカルロ法 / モンテカルロ法 / 分極 / イオン伝導 / 酸化物 / 誘電体 / 強誘電体 / 負のキャパシタンス / 量子キャパシタンス |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、金属／酸化物／金属キャパシターに電圧を印加した状況をシミュレーションするための「軌道分離法」プログラムの高速化を進め、開回路および閉回路条件に対応するための機能追加を行った。これを使って、理想的な結晶構造を有する強誘電体・常誘電体2層キャパシタに電圧を印加したシミュレーションを行い、「負のキャパシタンス」が発現すること、その起源は強誘電体分極ドメインのダイナミクスにあることを突き止めた。
さらに、界面の欠陥分布を熱力学的に予測するため、レプリカ交換モンテカルロ法と第一原理計算を直接組み合わせるプログラムを開発し、界面の欠陥分布の予測精度を飛躍的に向上した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
「負のキャパシタンス」は従来の半導体のスケーリング則を打ち破り、ナノエレクトロニクスのさらなる発展を実現するための有望な現象とされている。本研究によってその起源を明らかにしたことで、実用化により一層近づいたと言える。
また、欠陥分布の予測ソフトウェアは今後、欠陥を積極的に利用した機能材料の開発に不可欠なものになると考える。
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