| 研究課題/領域番号 |
16605006
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
計算科学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
広瀬 喜久治 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10073892)
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| 研究分担者 |
後藤 英和 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80170463)
稲垣 耕司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50273579)
小野 倫也 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80335372)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2005年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2004年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
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| キーワード | 第一原理電子状態計算 / 電気伝導特性 / ナノストラクチャー / 第一原理電気伝導計算 / 量子化コンダクタンス |
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| 研究概要 |
本研究では、申請者らが独自に考案した第一原理によるナノ構造体の電気伝導計算手法に基づくシミュレーションプログラムを開発するとともに、これを用いて電極間に構築されたナノ構造の電気伝導特性を理論的に予測することを目的としている。
平成16度は、これまで開発を進めてきた第一原理電子状態計算プログラムに、計算量をモデルサイズに比例させることができるオーダーNアルゴリズムの組み込みと、空間に局在したWannier関数を用いて半無限に続く結晶電極に挟まれたナノストラクチャーの電子状態を計算する手法の開発を行った。そして、アルミニウムワイヤーの電気伝導特性を計算することにより、本計算手法の有用性を確認した。また、アルゴリズムを並列計算機に対応したものに書き換え、計算速度を従来よりも最大で20倍程度高速化することに成功した。そして、金原子でできたヘリカルナノワイヤーの電気伝導特性を計算し、コンダクタンスについては、実験結果によく一致する結果が得た。さらに、ナノワイヤーを流れる電流により、内部に磁場が誘導される現象を発見し、ヘリカルワイヤーがナノソレノイドとして利用できる可能性を示した。
平成17度は、前年度開発したWannier関数を用いた電子状態計算プログラムに高精度なノルム保存型擬ポテンシャルを組み込み、高精度化を図った。そして、半無限に続くシリコン基板に挟まれたシリコン/酸化シリコン界面の電子状態計算を行い、界面欠陥の帯電状態を調べた。その結果、ゲート電圧印加により界面付近にたまった電荷の電子状態は、界面欠陥や界面近傍の酸化膜内の欠陥の影響を大きく受けることが分かった。さらに、この界面構造に電極から電子を入射し、酸化シリコン薄膜を流れるリーク電流の経路を調べた。その結果、入射電子は欠陥の部分から酸化シリコン膜に入り込むため、その部分だけ局所的に酸化膜の有効膜厚が薄くなることが分かった。
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