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2010 年度 実績報告書

ナノ構造体電気伝導特性シミュレーションプログラムの開発と低消費電力回路の設計

研究課題

研究課題/領域番号 21510133
研究機関大阪大学

研究代表者

広瀬 喜久治  大阪大学, 工学研究科, 特任教授 (10073892)

研究分担者 後藤 英和  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (80170463)
稲垣 耕司  大阪大学, 工学研究科, 助教 (50273579)
キーワード時間依存密度汎関数法 / 電子デバイス / エネルギー回生 / 微細トランス / 実空間差分法 / 鈴木トロッター公式 / レールウェイアルゴリズム
研究概要

本研究では、時間依存シュレーディンガー方程式および密度汎関数法に基づいた時間発展計算を長いシミュレーション時間にわたって安定に実行するための計算プログラムの開発を行っている。これまでに開発した時間発展計算プログラムは主に次の2つを特徴とする。1.ハミルトニアン演算子の指数演算の実行において、これまで開発している実空間差分法(中心差分)に加えて鈴木・トロッターのスプリットオペレータを適用することにより、ベッセル関数で表現された高精度時間発展スキームを作成しこれを用いていること。2.レールウェイアルゴリズムを用いてタイムステップΔtの半分の時点でのハミルトニアン推定精度を向上させ、セルフコンシステント計算を高精度化した方法を採用したこと。これらに基づく計算精度向上により0.01a.u.程度の大きなタイムステップでも波動関数のノルムが長計算時間にわたって保存する計算を実現した。このような高いノルム保存性の実現は実際のシミュレーションを実行するうえで非常に重要であり、量子力学的時間スケールと古典電気回路的時間スケールの間の領域を解析するのにきわめて重要である。水素原子に交播電場を加えた計算において時間発展計算の印加電磁場の周波数と励起エネルギーがうまく合致しない問題が生じ、その検討を主に行った。時間発展計算で起こる電荷密度変化に伴うポテンシャル変化が交換相関ポテンシャルとうまくキャンセルしないことが原因と考えた。電子数が多い系ではその効果が相対的に小さいため、誤差は抑制できるものと考えられることから、今後は計算時間が長くなるが電子数の多い系での計算を実施していく予定である。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Time-saving first-principles calculation method for electron transport between jellium electrodes2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Egami, Kikuji Hirose, Tomoya Ono
    • 雑誌名

      Phys.Rev.E

      巻: 82 ページ: 056706(1-9)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Breaking the 10nm barrier in hard-X-ray focusing2010

    • 著者名/発表者名
      H.Mimura, (6名略), K.Inagaki, (5名略) T.Ishikawa, K.Yamauchi
    • 雑誌名

      NATURE PHYSICS

      巻: 2 ページ: 122-125

    • 査読あり
  • [学会発表] 非直交基底による電子相関エネルギーの高精度計算手法2011

    • 著者名/発表者名
      佐々木晃, 広瀬喜久治, 後藤英和
    • 学会等名
      日本物理学会2011年年次大会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      20110325-28
  • [学会発表] 第一原理計算によるGaN(0001)表面の終端原子構造の解析2011

    • 著者名/発表者名
      大上まり, 稲垣耕司, 森川良忠
    • 学会等名
      日本物理学会2011年年次大会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      20110325-20110328
  • [学会発表] HによるSi表面エッチングにおけるH終端Si(001)表面上でのH拡散の寄与2011

    • 著者名/発表者名
      稲垣耕司, 広瀬喜久治, 森川良忠, 安武潔
    • 学会等名
      日本物理学会2011年年次大会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      20110325-20110328
  • [学会発表] カーボンアロイ触媒によるCO酸化反応の第一原理シミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      井関信太郎, 稲垣耕司, 森川良忠
    • 学会等名
      日本物理学会2011年年次大会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      20110325-20110328
  • [学会発表] 水素終端化Si(001)2x1表面に過剰吸着したHの拡散2010

    • 著者名/発表者名
      稲垣耕司、広瀬喜久治、安武潔
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市
    • 年月日
      20100923-20100926
  • [学会発表] カーボンアロイ触媒によるCO酸化反応の第一原理シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      井関信太郎、稲垣耕司、森川良忠
    • 学会等名
      第4回分子科学討論会2010大阪
    • 発表場所
      大阪府豊中市
    • 年月日
      20100914-20100917
  • [学会発表] H終端2x1Si(001)表面に過剰吸着したH原子の拡散過程2010

    • 著者名/発表者名
      稲垣耕司、広瀬喜久治、安武潔
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      長崎市
    • 年月日
      20100914-20100917
  • [学会発表] First-Principles study of electron transfer from 4H-SiC(0001) to Pt2010

    • 著者名/発表者名
      S.Iseki, K.Inagaki, K.Yamauchi, Y.Morikawa
    • 学会等名
      International Conference on Core Research and Engineering Science of Advanced Materials
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      20100530-20100604
  • [学会発表] Electronic Structure of Quantum Dots : Direct Energy Minimization Approach2010

    • 著者名/発表者名
      Akira Sasaki, Kikuji Hirose, Hidekazu Goto
    • 学会等名
      International Conference on Core Research and Engineering Science of Advanced Materials
    • 発表場所
      Suita, Japan
    • 年月日
      20100530-20100604
  • [学会発表] First-principles Analysis Silicon Etching by Hydrogen Radical-Diffusion of Absorbed Hydrogen Atom on Si(001)2x1 Surface-2010

    • 著者名/発表者名
      K.Inagaki, K. Hirose, Y. Morikawa, K.Yasutake
    • 学会等名
      Third International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • 発表場所
      Suita, Japan
    • 年月日
      2010-11-24
  • [学会発表] Electron-Electron Interactions in Few-Electron Quantum Dots : Direct Energy Minimization Approach2010

    • 著者名/発表者名
      A.Sasaki, K.Hirose, H.Goto
    • 学会等名
      Third International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • 発表場所
      Suita, Japan
    • 年月日
      2010-11-24
  • [学会発表] First-Principles Study of CO Oxidation on Carbon Alloy Catalysts2010

    • 著者名/発表者名
      S.Iseki, K.Inagaki, Y.Morikawa
    • 学会等名
      Third International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • 発表場所
      Suita, Japan
    • 年月日
      2010-11-24
  • [学会発表] Role of Correlation Effects in Many-Electron System : Toward Overcoming Unreliability Problems of Density Functional Theory2010

    • 著者名/発表者名
      M.Kojo, K.Hirose
    • 学会等名
      Third International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • 発表場所
      Suita, Japan
    • 年月日
      2010-11-24

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公開日: 2012-07-19  

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