2002 年度実績報告書

表面ナノ構造での量子論に基づく新機能の探索

研究課題

研究課題/領域番号	14550021
研究機関	筑波大学
研究代表者	押山淳筑波大学, 物理学系, 教授 (80143361)
研究分担者	大谷実筑波大学, 物理学系, 助手 (50334040)
キーワード	ナノサイエンス / 密度汎関数法 / Si / SiO_2 / ナノチューブ / ナノワイヤー / コンダクタンス
研究概要	14年度の本研究課題の成果は二つに大別できる。第一は、密度汎関数法に基づく全エネルギー・電子構造計算により、各種ナノ構造の生成機構及び得られたナノ構造の新物性を明らかにしたことである。具体的には以下の3点が主要成果である。(1)半導体デクノロジーの根幹を支えているSiO_2絶縁膜中のボロン不純物の拡散機構を解明した。Siと接合を形成した際のフエルミ準位の位置により、ボロンは-1価、中性、+1価の荷電状態を取り、拡散の経路、活性化エネルギーはその荷電状態に敏感であることが見出された。またSi/SiO_2界面でのボロンの安定配置拡散経路についての知見も得られた。(2)水素で被覆されたSi(111)面上から、ナノメートルの精度で水素を引き抜き、ダングリングボンドのネットワークを形成すると、磁気的秩序が発現することが見出された。これは半導体表面のダングリングボンドの電子には強い相関効果があり、ダングリングボンドのネツトワークをデザインすることにより、新物性が期待できることを例示したものである。(3)炭素ナノチューブ、ナノピーポッドにおいては、これらのナノ構造に特徴的な内部空間の広がり、端形状の特異性により、フェルミ準位近傍の電子状態をチューブ径によって制御し得ること、端にスピン偏極が起こり得ること、などを予測した。第二には、ナノワイヤーの第一原理コンダクタンス計算プログラムの開発に成功したことである。波動関数のマッチング法により、透過率、反射率を求め、Landauerの公式より、コンダクタンスを求める手法である。Si及びAlワイヤーについて具体的な計算を実行し、特にAlワイヤーの場合は、ワイヤーを伸張するとコンダクタンスが増加するという特異な振る舞いを見出した。

研究成果
(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] A.OSHIYAMA: "First-Principles Calculations for Mechanisms of Semiconductor Epitaxial Growth"Journal of Crystal Growth. 237-239. 1-7 (2002)
[文献書誌] A.Oshiyama, S.Okada, S.Saito: "Prediction of Electronic Properties of Carbon-Based Nanostructures"Physica B. 323. 21-29 (2002)
[文献書誌] T.Akiyama, A.Oshiyama: "Microscopic Structures of the Negative Cluster in Crystalline Si"Trans. Material Research Society of Japan. 27. 189-192 (2002)
[文献書誌] S.Okada, K.Shiraishi, A.Oshiyama: "Magnetic Ordering of Dangling Bond Networks on Hydrogen Deposited Si(111) Surfaces"Physical Review Letters. 90. 026803 (2003)
[文献書誌] M.Otani, K.Shiraishi, A.Oshiyama: "Mechanisms of Boron Difusion in SiO2"Physical Review Letters. 90. 075901 (2003)
[文献書誌] M.Otani, K.Shiraishi, A.Oshiyama: "Theoretical Study on Stable Structures and Diffusion Mechanisms of B in SiO2"Applied Surface Science. (印刷中). (2003)
[文献書誌] A.OSHITAMA, S.ONADA, S.SAITO: "AIP Conference Proceedings 633 Structural and Electronic Properties of Molecular nanostrcutures"AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. 635 (2002)

2002 年度 実績報告書

表面ナノ構造での量子論に基づく新機能の探索

研究代表者

押山 淳 筑波大学, 物理学系, 教授 (80143361)

研究成果

[文献書誌] A.OSHIYAMA: "First-Principles Calculations for Mechanisms of Semiconductor Epitaxial Growth"Journal of Crystal Growth. 237-239. 1-7 (2002)

[文献書誌] A.Oshiyama, S.Okada, S.Saito: "Prediction of Electronic Properties of Carbon-Based Nanostructures"Physica B. 323. 21-29 (2002)

[文献書誌] T.Akiyama, A.Oshiyama: "Microscopic Structures of the Negative Cluster in Crystalline Si"Trans. Material Research Society of Japan. 27. 189-192 (2002)

[文献書誌] S.Okada, K.Shiraishi, A.Oshiyama: "Magnetic Ordering of Dangling Bond Networks on Hydrogen Deposited Si(111) Surfaces"Physical Review Letters. 90. 026803 (2003)

[文献書誌] M.Otani, K.Shiraishi, A.Oshiyama: "Mechanisms of Boron Difusion in SiO2"Physical Review Letters. 90. 075901 (2003)

[文献書誌] M.Otani, K.Shiraishi, A.Oshiyama: "Theoretical Study on Stable Structures and Diffusion Mechanisms of B in SiO2"Applied Surface Science. (印刷中). (2003)

[文献書誌] A.OSHITAMA, S.ONADA, S.SAITO: "AIP Conference Proceedings 633 Structural and Electronic Properties of Molecular nanostrcutures"AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. 635 (2002)

2002 年度実績報告書

押山淳筑波大学, 物理学系, 教授 (80143361)