| 研究課題/領域番号 |
20K05274
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28030:ナノ材料科学関連
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| 研究機関 | 京都先端科学大学 |
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研究代表者 |
中村 康一 京都先端科学大学, 工学部, 教授 (20314239)
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| 研究分担者 |
羽部 哲朗 京都先端科学大学, ナガモリアクチュエータ研究所, 助教 (60737435)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | ポストグラフェン / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 第一原理計算 / 時間依存密度汎関数理論 / 光学物性 / 光伝導性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
非炭素系単体二次元材料と遷移金属ダイカルコゲナイドを中心に種々のポストグラフェン材料の電子構造の詳細を精密な電子状態計算により明らかにし、構成元素の周期や族との関連を定性的・定量的に解析するとともに、得られた電子構造に基づいてポストグラフェン材料の諸物性を予測することを目的に、下記の研究を行う。
A. 非経験的電子状態計算に基づく光伝導性シミュレーション手法の創出
B. ポストグラフェン材料モデルの電子状態計算と電子物性シミュレーション
C. 機械学習によるポストグラフェン材料ヘテロ接合構造の設計と特性予測
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| 研究成果の概要 |
遷移金属ダイカルコゲナイドを中心に種々のポストグラフェン材料の励起状態も含めた電子構造の詳細を精密な電子状態計算により明らかにし、構成元素の周期や族との関連を定性的・定量的に解析するとともに、得られた電子構造に基づいてポストグラフェン材料の諸物性を予測した。
電子励起状態の計算には時間依存密度汎関数法を導入し、光伝導性、誘電関数、I-V特性、ピエゾ抵抗物性、ピエゾ光学特性、熱電変換特性等に関するシミュレーションを実施し、ポストグラフェン材料によるヘテロ接合構造の作製方針や期待される新奇機能について理論的な指標を示して、優れた電子物性をもつ高性能二次元材料の開発についての指針を与えた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ホーエンベルク・コーンの定理に基づく密度汎関数法は電子基底状態で成立する手法であり、価電子帯のエネルギーやバンドギャップが過小評価される等、電子励起状態に基づく材料特性の予測シミュレーションにはに対応できなかったが、材料系において時間依存密度汎関数法による電子状態計算を導入し、適正な電子励起状態のエネルギーバンドやコーン・シャム波動関数から材料物性を予測する手法の開発について先鞭をつけた。
本研究で開発されたシミュレーション手法は、電子励起状態への遷移を伴う材料物性を利用した小型デバイス等を開発する際における材料選択に活用できる。
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