電子励起による原子分子操作の理論

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11222204
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 萱沼 洋輔 大阪府立大学, 工学部, 教授 (80124569)
• 研究分担者: 篠塚 雄三 和歌山大学, システム工学部, 教授 (30144918) ; 吉田 博 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30133929) ; 田中 智 大阪府立大学, 総合科学部, 助教授 (80236588)
• キーワード: 電子励起原子移動 / 原子分子操作 / 励起状態ダイナミックス / 内殻励起 / ワイドギャップ半導体 / マテリアルデザイン / 2次量子過程スペクトル / 欠陥反応制御

研究概要

1 内殻励起状態での分子ダイナミッタス(萱沼・田中)
分子の中殻励起状態における原子移動のダイナミックスを、共鳴オージェ電子などの2次量子過程スぺタトルを通じて解析するためのバイプロニック理論を構築し、実験研究者との共同により、4沸化炭素分子に関して内殻励起による分子解離過程の詳細を明らかにした。また、プロトン移動による強誘電性相転移を持つ物質の相転移と光吸収端におけるUrbach Tailの異常な振る舞いの関係を明らかにした。
2 ワイドギャップ半導体における同時ドーピングの理論(吉田)
ワイドギャップ半導体ZnOにおいて、p型ドーピング時に起きる電子励起原子移動(補償効果)の起源を第一原理計算により解明し、これらを制御するための同時ドーピング法のマテリアルデザインを行った。Ga、Al、InドナーとNアクセプターの同時ドーピング法による低抵抗p型半導体創製のデザインを行い、GaとNのレーザーMBEによる同時ドーピングによりZnOの低抵抗p型化が実現された。ZnO:Mnに対する第一原理計算を行い、キャリアーがドープされないため、基底状態は反強磁性体であるが、同時ドーピングによりホールドープを行うと強磁性状態となることを明らかにした。また、ワイドギャップ半導体べースの磁性半導体が高い強磁性転移温度を有することを予言した。
3 半導体中の不純物・点欠陥における原子移動のダイナミクス(篠塚)
不純物・点欠陥におけるキャリアのコヒーレントな捕獲・再結合における過渡的原子移動プロセスをシミュレーションし、原子移動に使われる最大エネルギーの見積もりを行った。また、4配位結合型不純物・点欠陥における荷電・スピン状態と安定配置との関係を与える―般理論を構築した。

研究成果

• [文献書誌] 田中 智 他: "見えてきた内殻励起状態での原子移動"日本物理学会誌. 54・1. 18-25 (1999)
• [文献書誌] K. Noba 他: "Urbach Tail for Ferro electric Materials with an Order-Disorder-Type Phase Transition"Phys. Rev. B. 60・1. 4418-4421 (1999)
• [文献書誌] T. Takagi 他: "Spatial Coherence of Core-Holes in Resonaut X-Ray Emission for a Model of Diatomic Molecule with Dephasing"J. Phys. Soc. Jan.. 68・2. 434-439 (1999)
• [文献書誌] S. Itoh 他: "Vibronic Theory for the X-Ray Absorption Spectrum of CF_4 Mdeues"Phys. Rev. Ays. Rev. A. 60・6. 4488-4493 (1999)
• [文献書誌] K. Ueda 他: "Correlation between Naclear Motion in the Core-Excited CF_4 Molecular Dissociation after Resonaid Auger Decay"Phys. Rev. Letters. 83・19. 3800-3803 (1999)
• [文献書誌] 吉田 博 他: "半導体における第一原理からの物質設計"まてりあ. 38・2. 134-143 (1999)
• [文献書誌] T. Yamamoto 他: "Solution Using a Cocloping Method to Unipolarity for the Fabrication of P-type ZnO"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. L166-L169 (1999)
• [文献書誌] T. Yamamoto 他: "Effects of Oxygen Incorporation in p-Type AeN Crystal Doped with Carbon Species"Physica B. 273. 113-115 (1999)
• [文献書誌] T. Yamamoto 他: "Differences in Electronic Structures and Compensation Mechanism between n-type Zn-and Cd-Doped Cu InS_2 Crystal"Physica B. 273/274. 927-929 (1999)
• [文献書誌] K. Shirai 他: "Anharmonicities in Optical Spectra of a-Rhomk medral Boron"Physica B. 263/264. 791-794 (1999)
• [文献書誌] Y. Shinozuka 他: "Transieut Lattice Vibration Lncluced by Cobereut Carries Captures at a Deep-Level Defect and the Effect on Defect Reaction"Physica B. 273/274. 999-1002 (1999)
• [文献書誌] Y. Shinozuka: "Defect in Opto electronic Matericels, chap, 2. 1"Gordon and Bleacle Publisher, eds. K. Wada and W. Pang. (2000)