| 研究実績の概要 |
本研究では，２次元物質ヘテロ構造の電子・フォノン連成シミュレータを実現し，デバイス開発の指針を早期に得る環境を構築するこを目的にしている．本年度は，以降の研究の基盤となるよう，電子輸送，フォノン輸送を独立に扱う非平衡グリーン関数法に基づく電子輸送，熱輸送解析プログラムを開発した．
電子輸送シミュレーションに関しては，単一２次元物質における層内・バンド間トンネル電流および２次元物質ヘテロ構造における層間・バンド間トンネル電流を計算するプログラムを開発し，トンネル電流の材料依存性などについて解析を行った．開発した電子輸送プログラムは，密度汎関数理論に基づくバンド構造から出発するため，チャネル材料を容易に変更可能である．その特徴を活かして，種々の遷移金属ダイカルコゲナイド(MoS2, WS2, MoSe2, WSe2, MoTe2, WTe2)に対して，バンド間トンネル電流を計算し，大きなトンネル電流が得られる条件などを解析した．その結果，層内トンネルの場合，トンネル電流の大小は，トンネル有効質量と禁止帯幅の大小で概ね理解できることなどがわかった．また，層間トンネルの場合，衛星谷がトンネルに寄与する場合，大きなトンネル電流が得られることなどがわかった．また，得られた結果をモデル化するため，層間・バンド間トンネル電流を表現する有効質量近似に基づく簡易解析式を導いた．さらに，既開発の高速化手法と比べ，メッシュ点のとり方などがより柔軟な，新たな高速化計算手法を開発した．
熱輸送シミュレーションに関しては，低振動数におけるフォノン振動数の波数依存性が熱コンダクタンスの長さ依存性に及ぼす影響などを解析した．その結果，フォノン振動数が波数の１乗に比例する場合は，超拡散となるが，２乗に比例する場合は，通常の拡散となることなどを見出した．
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