ナノ物質の電子構造とキャパシタンス

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20740216
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 内田 和之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (10393810)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: ナノ物質 / ナノデバイス / キャパシタンス / 電子構造計算 / 密度汎関数法 / 第一原理計算

研究概要

密度汎関数法に基づく第一原理的な電子状態計算の枠組みにおいて、ナノスケール系のキャパシタンスを計算する理論手法を確立し、プログラムに実装した。プログラムを用いて、カーボンナノチューブ等の具体的な物質からなるキャパシタの電子状態を計算し、キャパシタンスの定量的な値、ナノキャパシタ特有の量子効果、さらにそれらがキャパシタを構成する物質の電子構造とどのように相関しているのかを明らかにした。得られた知見は、次世代のナノスケール・エレクトロニクスにおける効率的なデバイス設計に重要である。

研究成果

• [雑誌論文] Atomic and electronic structures of alpha-Al_2O_3 surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kurita, K. Uchida and A. Oshiyama
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: 82
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.82.155319
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetry and Spin of the Decavacancy in Crystalline Si (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida and A. Oshiyama
  • 雑誌名: J. Phys. Soc 巻: 79
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.79.093711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic-Structure Calculations for Carbonnanotube Capacitor with a Dielectric Medium (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida and A. Oshiyama
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: 79
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.79.235444
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic properties of a carbon nanotube in a field-effect transistor structure : A first-principles study (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida and S. Okada
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: 79
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.79.085402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Effects of Capacitnace in Nano-Scale Devices (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 雑誌名: ECS transactions Volume 13, Issue 巻: 2 ページ: 51-56
  • URL: http://www.ecsdl.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal & id=ECSTF8000013000002000051000001 & idtype=cvips & gifs=yes & ref=no
• [学会発表] Twisted Bilayer GrapheneのRSDFTコードを用いた大規模電子状態計算,文部科学省科学研究費新学術領域「コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内田和之、古家真之介、岩田潤一、押山淳
  • 学会等名: 平成24年度研究会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20120316-0317
• [学会発表] 微少ねじれ角で積層した2層グラフェンの大規模電子状態計算による解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内田和之、古家真之介、岩田潤一、押山淳
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Fermi-velocity reduction in twisted bilayer graphene : large-scale density-functional calculations (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, S. Furuya, J.-I. Iwata, and A. Oshiyama
  • 学会等名: APS March Meeting 2012
  • 発表場所: Boston Convention Center, Boston, Massachusetts, US
  • 年月日: 2012-02-27
• [学会発表] 密度汎関数法によるナノ構造の電子機能予測: RSDFTの開発と応用,東京大学物性研究所共同利用スーパーコンピュータ成果報告会+次世代ナノ情報機能・材料 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩田潤一、内田和之、京極真也、小泉健一、重田育照、古家真之介、押山淳
  • 学会等名: 計算科学の課題と展望
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
  • 年月日: 2012-02-20
• [学会発表] 実空間密度汎関数法に基づいたCar-Parrinello分子動力学法の開発, Implementation of Car-Parrinello molecular dynamics based on real-splace density functional theory (2012)
  • 著者名/発表者名: 重田育照、岩田潤一、古家真之介、内田和之、小泉健一、Mauro Boero、押山淳
  • 学会等名: 第2回CMSI研究会
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 2012-01-30
• [学会発表] 実空間密度汎関数法プログラムHP-RSDFTの開発と固体系への適用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 古家真之介、内田和之、岩田潤一、押山淳
  • 学会等名: 第2回次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェア説明会
  • 発表場所: 学士会館(東京)
  • 年月日: 2012-01-26
• [学会発表] Electronic Structure Calculation of Twisted Bilayer Graphene, Workshop on Carbon Nanotube in Commemoration of The 20th Anniversary of its Discovery (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, S. Furuya, J.-I. Iwata, and A. Oshiyama
  • 学会等名: The International House of Japan
  • 発表場所: The International House of Japan, Minato-ku, Tokyo, Japan
  • 年月日: 20111212-1213
• [学会発表] A brief review on first-principles calculations and its application to nano-capacitance (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 学会等名: The High Performance Computing and Applications Workshop
  • 発表場所: Beijing(China)
  • 年月日: 2010-12-03
• [学会発表] Structure, spin, and charge of decavacancy V10 in crystalline silicon (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida and A. Oshiyama
  • 学会等名: ICPS2010
  • 発表場所: Seoul(Korea)
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] h-BNシート中の原子空孔のエネルギー論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内田和之、押山淳
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] Atomic and Electronic Structures of the Deca-vacancy V10 in Crystalline Silicon (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida and A. Oshiyama
  • 学会等名: ICDS25
  • 発表場所: Petersburg(Russia)
  • 年月日: 2009-07-20
• [学会発表] シリコン結晶中の格子欠陥V10の原子構造と電子構造の第一原理的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 内田和之、押山淳
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] Quantum Effects of Capacitance in Nano-Scale Devices (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 学会等名: 133th ECS Meeting, Phoenix
  • 発表場所: Arizona(USA)
  • 年月日: 20080518-0523
• [学会発表] ナノキャパシタの電気容量における静電遮蔽の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内田和之、押山淳
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] Screening of Electrostatic Field by Dielectric Carbonnanotube (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida and A. Oshiyama
  • 学会等名: The 1st International Conference of the Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience
  • 発表場所: Tokyo(Japan)
  • 年月日: 2008-07-05
• [学会発表] Multi-Walled Carbonnanotube Capacitor (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida and A. Oshiyama
  • 学会等名: QSD2008
  • 発表場所: Tokyo(Japan)
  • 年月日: 2008-07-02