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多成分量子モンテカルロ法を用いた電子正孔系の研究

公募研究

研究領域半導体における動的相関電子系の光科学
研究課題/領域番号 23104714
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

前園 涼  北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (40354146)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード電子相関 / 電子正孔系 / 半導体二層膜 / エキシトン / エキシトン・モット転移 / 量子モンテカルロ法 / 電子状態計算 / 拡散モンテカルロ法
研究実績の概要

電子正孔系が織りなす多彩な物性相発現と、その量子相制御を念頭に、中間領域を含めた相図の大域的様相や、その内部構造に及ぼす電子相関の効果を、信頼性の高い拡散量子モンテカルロ法を用いて明らかにする。本課題は、電子の交換相関に対する励起子効果の基礎的知見開拓や、励起子を素材とした量子凝縮の様相を探る基礎研究にも相当する。当該手法に従来用いられる節固定近似を超えた信頼性を確保し、国際的にも最尖鋭の成果を達成すべく、バックフロー自由度を含めた多体試行関数を高い精度で数値最適化し、二体の密度行列値から、秩序パラメタを直接算定して相境界を同定する。
最終年度となる当該年度においては、流体相とペアリング相を統一的に記述する多体波動関数と、二体密度行列から非対角長距離秩序の凝縮率を直接算定して秩序相の出現を同定する枠組みの実装を終え、rs=0.5~8.0までの濃度域に対する広範なサーベイを完了した。これらにより、励起子相の出現範囲を同定するのみならず、広く予想はされながらも、理論的同定には事例の少ない励起子分子相の出現範囲を特定することに成功した。特に励起子分子相出現の同定手法は方法論的にも新しく、類似の先行研究の誤りや同定不能な相出現を明らかにした。励起子相については、同相が、より高密度領域にまで安定に存在することを明らかにした。また、励起子分子相については、層間距離が十分小さい場合においても、高濃度領域において消失する事を明らかにした。これら新規性の高い結果は、原著論文にとりまとめ、Phys. Rev. Lett.誌に投稿された。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (25件) (うち招待講演 20件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Excitons and biexcitons in symmetric electron-hole bilayers2013

    • 著者名/発表者名
      Ryo Maezono
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: -

    • NAID

      120005447541

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Importance of Electron Correlation on Stacking Interaction of Adenine-Thymine Base-Pair Step in B-DNA: A Quantum Monte Carlo Study2013

    • 著者名/発表者名
      K. Hongo, N.T. Cuong, and R. Maezono
    • 雑誌名

      J. Chem. Theory Comput.

      巻: 34 号: 2 ページ: 1081-1086

    • DOI

      10.1021/ct301065f

    • NAID

      120006723466

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GPGPU for orbital function evaluation with a new updating scheme2013

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Uejima and R. Maezono
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem.

      巻: 34 号: 2 ページ: 83-94

    • DOI

      10.1002/jcc.23106

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Monte Carlo (QMC) study of Pressure-induced B3-B1 phase transition in GaAs2012

    • 著者名/発表者名
      C.N.M. Ouma
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 86 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.104115

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Monte Carlo study of high-pressure cubic TiO22012

    • 著者名/発表者名
      M. Abbasnejad
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 100 号: 26

    • DOI

      10.1063/1.4730608

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A benchmark quantum Monte Carlo study of the ground state chromium dimer2012

    • 著者名/発表者名
      Kenta Hongo
    • 雑誌名

      Int.J.Quant.Chem.

      巻: 112 号: 5 ページ: 1243-1255

    • DOI

      10.1002/qua.23113

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural, electronic, and dynamical properties of Pca21-TiO(2) by first principles2012

    • 著者名/発表者名
      M. Abbasnejad
    • 雑誌名

      Europhys. Lett.

      巻: 97 号: 5 ページ: 56003-56003

    • DOI

      10.1209/0295-5075/97/56003

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acceleration of a QM/MM-QMC simulation using GPU2011

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Uejima
    • 雑誌名

      J.Comput.Chem.

      巻: 32 号: 10 ページ: 2264-2272

    • DOI

      10.1002/jcc.21809

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio quantum Monte Carlo study of the binding of a positron to alkali-metal hydrides2011

    • 著者名/発表者名
      Yukiumi Kita
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys.

      巻: 135 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.3620151

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Monte Carlo simulations with RANLUX random number generator2011

    • 著者名/発表者名
      Kenta Hongo
    • 雑誌名

      Progress in NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY

      巻: 2 ページ: 51-55

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Non-additivity in metallic tri-wire binding2013

    • 著者名/発表者名
      Ryo MAEZONO
    • 学会等名
      International Symposium of Computational Science 2013
    • 発表場所
      金沢大学(石川)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多成分量子モンテカルロ法を用いた電子正孔系の研究2013

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      第3回産業科学研究所共同研究会
    • 発表場所
      有馬温泉メープル有馬(神戸)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum Monte Carlo study of high-pressure cubic TiO22013

    • 著者名/発表者名
      R. Maezono
    • 学会等名
      物性研共同利用・CCMS・元素戦略合同研究会「計算物性物理学の新展開」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 多成分量子モンテカルロ法を用いた電子正孔系の研究2012

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      科研費新学術領域研究「動的相関光科学」最終シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学浅野キャンパス(東京)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法による電子状態計算2012

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      JAISTシンポジウム2012
    • 発表場所
      富士ソフトアキバプラザ(東京)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-additivity in metallic tri-wire binding2012

    • 著者名/発表者名
      Ryo MAEZONO
    • 学会等名
      Taiwan-Japan QMC2012
    • 発表場所
      中央研究院・原子興分子科学研究所(Taipei, Taiwan)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum Monte Carlo study of high-pressure cubic TiO22012

    • 著者名/発表者名
      R. Maezono
    • 学会等名
      15th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations (ASIAN-15)
    • 発表場所
      中央研究院・原子興分子科学研究所 (Taipei, Taiwan)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Anomalous Three-body dispersion and other curiosities2012

    • 著者名/発表者名
      Alston Misquitta
    • 学会等名
      Towards First-Principles Description of van der Waals Interactions in Complex Materials
    • 発表場所
      CECAM-HQ-EPFL (Lausanne, Switzerland)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-additivity in metallic tri-wire binding2012

    • 著者名/発表者名
      Ryo MAEZONO
    • 学会等名
      International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (ISC-QSD)
    • 発表場所
      Osaka University (Osaka)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法による電子状態計算2012

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      第一回MPCワークショップ
    • 発表場所
      北陸先端科学技術大学院大学・情報科学研究科(石川)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 半導体二層膜の中密度域におけるバイエキシトン気体2012

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法電子状態計算による計算科学2012

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      第4回金沢大-JAIST 計算物質科学研究会
    • 発表場所
      金沢大学(石川)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] GPGPU acceleration of CASINO blip routine2012

    • 著者名/発表者名
      Ryo MAEZONO
    • 学会等名
      Quantum Monte Carlo in the Apuan Alps VII
    • 発表場所
      The Towler Institute(Vallico Sotto, Tuscany, Italy)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electronic Structure Calculations using Quantum Monte Carlo method2012

    • 著者名/発表者名
      Ryo MAEZONO
    • 学会等名
      2nd African School on 'Electronic Structure Methods and Applications' (ASESMA 2012)
    • 発表場所
      Chepkoilel University College, Department of Physics (Eldoret, Kenya)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法を用いた電子状態計算2012

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      HPCI 戦略プログラム 分野2×分野5 異分野交流研究会
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法電子状態計算コード「CASINO」2012

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      第1回 CMSI 「京」利用情報交換会
    • 発表場所
      理化学研究所計算科学研究機構(AICS)(兵庫)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electron-Hole Bilayer system; Quantum Monte Carlo study2012

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費補助金・新学術領域研究「動的相関光科学」、「コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス」領域合同講演会
    • 発表場所
      京都大学化学研究所/京都
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属ナノワイヤにおける分散力の非加算性2012

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      新学術領域「コンピューティクスによる非平衡・相関科学の開拓」
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス/東京
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] GPUを用いたFMO-QMC計算の高速化2011

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      「物性とアーキテクチャ勉強会」
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス/東京
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多成分量子モンテカルロ法を用いた電子正孔系の研究2011

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費補助金・新学術領域研究 「動的相関光科学」第5回シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学化学研究所/京都
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法による電子状態計算2011

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      理研セミナー
    • 発表場所
      理化学研究所大河内記念ホール/埼玉
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法による電子状態計算2011

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      文部科学省「革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラ(HPCI)の構築」HPCI戦略分野2 「新物質・エネルギー創成」計算物質科学イニシアティブ(CMSI)計算分子科学研究拠点(TCCI)第2回研究会
    • 発表場所
      理化学研究所 計算科学研究機構(AICS)/兵庫
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-additivity in metallic tri-wire binding2011

    • 著者名/発表者名
      Ryo Maezono
    • 学会等名
      Graphene Roadmap Consultation Workshop: First-Principles Computational Methodologies for Two-Dimensional Materials
    • 発表場所
      Lancaster University, Lancaster(UK)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法による電子状態計算2011

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費補助金・新学術領域研究「動的相関光科学」、「コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス」領域合同講演会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス/大阪
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-additivity in metallic tri-wire binding2011

    • 著者名/発表者名
      Ryo Maezono
    • 学会等名
      3rd Kanazawa U-Jaist joint meeting on computational science
    • 発表場所
      北陸先端科学技術大学院大学/石川
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 赤井久純、白井光雲編「密度汎関数理論の発展とマテリアルデザインへの応用」§I.2.3,「量子モンテカルロ法」2011

    • 著者名/発表者名
      前園涼
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      シュプリンガージャパン/丸善
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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