微視的トンネル理論

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05245103
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 山口 豪 静岡大学, 工学部, 教授 (50013537)
• 研究分担者: 馬越 健次 姫路工業大学, 理学部, 教授 (10116098) ; 北原 和夫 東京工業大学, 理学部, 教授 (20107692) ; 塚田 捷 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011650) ; 鈴木 増雄 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80013473) ; 吉森 昭夫 岡山理科大学, 工学部, 教授 (50013470)
• キーワード: 第一原理計算 / トンネル物性 / 走査トンネル顕微鏡 / 走査トンネル分光 / スピンボゾン模型 / リカ-ジョン・伝達行列法 / バリスティック / クーロンブロッケード現象

研究概要

山口(静大工)は、第一原理に基づく非経験的計算により、シリコン表面に吸着したフラーレン分子や有機分子の電子状態を求め、これら吸着系を構成する個々の原子のトンネル物性についての知見を得た。得られた電荷密度の空間分布は走査トンネル顕微鏡(STM)像をよく再現するので、第一原理計算の有用性が確かめられた。
吉森(岡山理大)は、金属表面に吸着した有機分子の走査トンネル分光理論の定式化を、ベンゼンを例として試み、金吸着シリコン表面のSTMによる短距離秩序形成のメカニズムの簡単な模型を得た。
鈴木(東大理)は、スピンボゾン模型に指数演算子の分解の方法を用いて、スピンとボゾンの状態をミクロに取り扱い、スピン磁化の時間発展を計算し、ボゾン系が熱浴の働きをする様子を議論した。
塚田(東大理)は、リカ-ジョン・伝達行列法の発展・拡充を行い、種々の表面・探針系への応用を行った。たとえば、Na表面間のNa原子に働く力の、バイアス電圧および表面間の距離による変化の様子を明らかにし、正電極表面付近と負電極表面近傍の振る舞いの違いを、原子上の電子分布の特徴から説明した。また、Al深針Si表面系のトンネル障壁の微視的形状やバリスティック領域への移り変わりの様相を明らかにした。
北原(東工大理)は、トンネル電子源が近接して量子相関をもつとき、化学ポテンシャルの差によって電子流が流れるという熱力学的取り扱いの有効性について議論した。
馬越(姫路工大)は、前年度得たトンネル電流の一般式をより使い易い形にして、2重トンネル障壁のクーロンブロッケード現象に適用し、間の粒子が小さい極限での振る舞いを調べた。

研究成果

• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Electronic States of Fullerenes Adsorbed on Si Surface" Proc. 9th Intern. Conf. on Solid Surfaces. (in press).
• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Electronic States of Fullerenes Adsorbed on Si(111)7×7 Surface" J. Phys. Soc. Jpn.64. 1258-1274 (1995)
• [文献書誌] A.Yoshimori: "Does a Localized Spin of NO Survive on Cu(111)?" Surf. Sci. Lett.(in press).
• [文献書誌] K.Totsuka: "Matrix Formalism for VBS‐type Models and Hidden Order" J. Phys. Condens. Matter. 7. 1639-1662 (1995)
• [文献書誌] M.Suzuki: "New Types of Phase Transitions in Magnetic Materials" Sci. Rep. RITU. A40. 217-217 (1995)
• [文献書誌] Y.Nishiyama: "S=1 Antiferromagnetic Heisenberg Spin Chain with Alternating Interaction" Sci. Rep. RITU. A40. 243-246 (1995)
• [文献書誌] H.Kitatani: "CAM Analysis of Dimensionality Crossover" Sci. Rep. RITU. A40. 283-286 (1995)
• [文献書誌] S.Kimura: "First‐Principle Study of Electronic Structure of SrTiO_3 Surface" Phys. Rev.B51. 11049-11054 (1995)
• [文献書誌] R.Tamura: "Electronic States of Cap Structure in the Carbon Nano‐tube" Phys. Rev.B52. 6015-6024 (1995)
• [文献書誌] M.Tsukada: "Theory of Scanning Tunneling Microscopy‐‐What does it look?" Optoelectronics‐Device and Technologies. 10. 183-192 (1995)
• [文献書誌] S.Watanabe: "Electronic Structure of an Atomic Wire on a Hydrogen‐Terminated Si(111) Surface" Phys. Rev.(in press).
• [文献書誌] M.Tsukada: "Electronic States of Nano‐Structure of Curved Graphitic Carbon Cages" Surf. Rev. Lett.(in press).
• [文献書誌] K.Kitahara: "The Effect of Quantum Interference on Tunneling between Thermal Contacts" Proc. Intern. Symp. on Dynamical Quantum Processes. (in press).
• [文献書誌] T.Mii: "An Interpolation Farmula for Electron Transfer in Atom‐Surface Collision and its Validity" Surf. Sci.(in press).
• [文献書誌] K.Makoshi: "Nonequilibrium Anderson Model, Coulomb Blockade and Scanning Tunneling Spectroscopy" Surf. Sci.(in press).