研究課題
基盤研究(C)
本研究では、研究代表者・分担者のこれまでの研究成果を活用・発展させ、超高速・大容量通信デバイスに用いられるナノ構造化高周波材料の基礎物性値高精度予測シミュレーション手法を開発し、高周波デバイス用ナノ構造セラミック・半導体材料の電子状態・磁気特性へ与える欠陥・粒界・不純物の効果の解明へ適用した。研究期間内に開発した研究手法ならびに適用研究は以下の通りであった:1.タイトバインディング近似に基づく時間依存シュレディンガー方程式の数値解法による電子輸送係数計算法を開発し、Siナノワイヤにおけるバリスティック伝導やそのワイヤ径依存性を求めた;2.Si結晶・粒界における不純物水素の拡散過程をハイブリッド量子/古典分子動力学法により解析し、これまで不明であった1000K付近での活性化エネルギーの変化が、欠陥・粒界構造の安定性に起因している可能性を見出した。3.ダイヤモンド中の強磁性不純物関連欠陥の電子構造と磁気特性解析により、格子間位置にNi不純物が挿入される場合に残留磁化が局所的に発生する可能性を見出した。また、ダイヤモンド結晶中ならびに点欠陥・転位中の水素原子拡散過程・活性化エネルギーを定量的に解析した。4.古典写像法による低次元電子系の相関構造とスピン分極率の評価を行い、ナノ構造半導体ヘテロ界面への適用検討を行った。5.並列分子動力学法により、クーロン微結晶系の安定構造と熱的安定性の解析、ならびにスペクトル解析・分子動力学解析を行い、融解現象との対応関係を解析した。6.新規高周波デバイスへの応用が期待されるメタマテリアルの電磁応答特性に関する時間領域差分法を高度化・並列化し、金属・絶縁体多層構造におけるスパーレンズ効果の発現のシミュレーションに成功した;これらの成果は多数の国内学会、ならびに内外からの4つの招待講演において発表した。
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すべて 雑誌論文 (24件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (77件) 備考 (1件)
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