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2018 年度 実績報告書

ディラック電子系に対する量子ドット導入による熱電性能の増強

研究課題

研究課題/領域番号 15K05120
研究機関茨城大学

研究代表者

青野 友祐  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (20322662)

研究分担者 小峰 啓史  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (90361287)
研究期間 (年度) 2015-10-21 – 2019-03-31
キーワード熱電効果 / 量子微細構造 / 界面効果
研究実績の概要

ディラック分散をもつビスマスの表面効果について、昨年度に引きつづき、議論を行ってきた。そのためにビスマス薄膜構造の電子状態について取り扱った。昨年度研究を開始した、大阪大学のグループによって提案されたビスマスについての新たなタイト・バインディング模型について数値計算を継続して行った。ビスマス薄膜の膜厚を変化させて、スピン分解された状態密度、ラシュバ分裂した表面エネルギーバンド構造、表面スピン分極の向きなどについて計算を行い、ARPESの実験結果との比較を行った。さらに、表面ポテンシャル勾配を考慮したタイトバインディング模型を提唱してきたので、新規に提案されたタイト・バインディング模型への適用も試み、膜厚を変化させたときのスピン分解状態密度などを計算して、実験との比較を行った。
ビスマスナノワイヤについては、これまで石英テンプレートを利用した溶融ビスマスの圧入によってワイヤを作成してきたが、テンプレートに内包されたナノワイヤは、格子圧縮により歪んでいると考えられる。そこで、バルクビスマスで従来から提唱されてきたタイトバインディング模型をもとにして、原子間間隔距離に依存した行列要素を考えることで、テンプレートによる歪みの効果を取りいれた有効モデルを用いた。格子定数を変えて、有効質量やL点電子バンド、T点ホールバンドの相対位置を系統的に調べた。さらに、得られたバンドパラメータを元にして有効質量方程式を解くことで、T点とL点のバンド端とナノワイヤ径との関係を求めた。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Robustness of Voltage-induced Magnetocapacitance2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kaiju, T. Misawa, T. Nagahama, T. Komine, O. Kitakami, M. Fujioka, J. Nishii, and G. Xiao
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 8 ページ: 14709/1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33065-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Biナノワイヤーにおける格子圧縮が量子効果に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      小峰啓史,青野友祐,村田正行,長谷川靖洋
    • 学会等名
      第66回 応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 量子ポイントコンタクトにおける乱れポテンシャルの効果2019

    • 著者名/発表者名
      青野友祐, 高橋基, 平山祥郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
  • [学会発表] Transport measurements of bismuth nanowire embedded in quartz template by nano-fabrication2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Hasegawa, H. Morita, M. Otsuka, T. Arisaka, T. Komine
    • 学会等名
      37th annual international conference on thermoelectrics (ICT)
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclear spin polarization in a quantum point contact2018

    • 著者名/発表者名
      Tomosuke Aono, Peter Stano, Minoru Kawamura
    • 学会等名
      International Symposium on Frontiers of Quantum Transport in Nano Science
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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