ワイヤー型フォノニック結晶における振動モードとフォノンダイナミクス

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560002
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 水野 誠司 北海道大学, 大学院・工学研究院, 講師 (90222322)
• 研究分担者: 西口 規彦 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40175518) ; 田中 之博 北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (00281791)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: フォノニック結晶 / 量子細線 / フォノン

研究概要

ワイヤー型フォノニック結晶、すなわち周期構造を持つナノワイヤー超格子の振動モードの解析を、変分法に基づくxyzアルゴリズムを用いて行った。ワイヤー断面の形状と振動モードの関係を群論に基づいて整理し、各振動モードに対する分散関係およびフォノン変位を計算した。円形断面を持つGaN/AlNナノワイヤー超格子において、全ての振動モードが存在しない完全フォノニックギャップが出現するパラメータを見いだした。

研究成果

• [雑誌論文] Acoustic phonon modes and phononic bandgaps in GaN/AlN nanowire superlattices (2012)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno
  • 雑誌名: Nanoscale Re-search Letters 巻: 7 ページ: 479/1-5
  • DOI: doi:10.1186/1556-276X-7-479
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rectification of elastic waves in a thin plate (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Tanaka, Takahiro Murai and Norihiko Nishiguchi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 111 ページ: 024507/1-7
  • DOI: doi:10.1063/1.3677997
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of thermal conductivity in quantum wires due to interaction between twolevel systems and phonons (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Toda, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
  • 雑誌名: Pro- ceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: 33 ページ: 301-302
• [雑誌論文] Rectification of elastic waves in nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kono, Yukihiro Tanaka and NorihikoNishiguchi
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: 33 ページ: 417-418
• [雑誌論文] Phonon Modes inWire-type Phononic Crystals Composed of Isotropic Materials with Circular Cross-sections (2011)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno
  • 雑誌名: C. J. Phys 巻: 49 ページ: 84-91
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phonon Effects on Electric and Ther- mal Properties in a Single Electron Transistor (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiguchi and M. N. Wybourne
  • 雑誌名: C. J. Phys 巻: 49 ページ: 221-230
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mode Conversion ofPhonons and Resonance Gap in Sol-id-Liquid Superlattices (2011)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: 32 ページ: 55-56
• [雑誌論文] Propagation of surface acoustic waves in a two-dimensional phononic-crystal layer (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Tanaka and Yoshiki Iida
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: 32 ページ: 323-324
• [雑誌論文] Real-time imaging of acoustic rectication (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Danworaphong, T. A. Kelf, O.Matsuda, M. Tomoda, Y. Tanaka, and N. Nishiguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 99 ページ: 201910/1-3
  • DOI: doi:10.1063/1.3662930
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast vibrations of gold nanorings (2011)
  • 著者名/発表者名: T. A. Kelf, Y. Tanaka, O. Matsuda, E.M.Larsson, D.S. Sutherland, and O. B. Wright
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 11 ページ: 3893-3898
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibrational modes in a square cross-section InAs/InP nanowiresuperlattice (2010)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno and Yushi Nakamura
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (c) 巻: 7 ページ: 370-373
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eigenfrequency and de- cay factor of the localized torsional phonon in a nanowire superlattice with a defect layer (2010)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (c) 巻: 7 ページ: 366-369
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of breathing and oblong mode phonons on transportproperties in a single-electron transis- tor (2010)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Nishiguchi and M. N.Wybourne
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 22 ページ: 065301/1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phonon dispersion rela- tions of GaN/AlN nanowire superlattices with circularcross-sections (2010)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno
  • 雑誌名: Proceedings of Sympo- sium on Ultrasonic Electronics 巻: 31 ページ: 469-470
• [雑誌論文] Phonon propagation in solid-liquid superlattices (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama and Seiji Mizuno
  • 雑誌名: Proceedings of Sympo-sium on Ultrasonic Electronics 巻: 31 ページ: 465-466
• [雑誌論文] Effects of elastic anisotro- py on acoustic-wave rectification (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Murai and Y. Tanaka and N. Nishiguchi
  • 雑誌名: Pro-ceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: 31 ページ: 467-468
• [雑誌論文] Acoustic phonon modes and dispersion relations of nanowire superlattices (2009)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno and Norihiko Nishiguchi
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 21 ページ: 195303/1-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibrational modes in wire-type phononic crystals with square and cir-cular cross-sections (2009)
  • 著者名/発表者名: Yushi Nakamura and Seiji Mizuno
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: 30 ページ: 471-472
• [学会発表] 矩形断面ワイヤーを用いた音響波の整流器 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野大地、 田中之博、西口規彦
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学、厚木市
  • 年月日: 20130327-30
• [学会発表] pH dependence of REEs bio- minerali- zation using Saccharomyces cerevisiae (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiguchi, T. Saito and T. Ohnuki
  • 学会等名: REIMEI work shop
  • 発表場所: U. Birmingham,UK
  • 年月日: 20130218-19
• [学会発表] Temperature dependenceof thermal conductivity in quantum wires due to interaction between twolevelsystems and phonons (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Toda, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
  • 学会等名: 第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 千葉大学、千葉市
  • 年月日: 20121113-15
• [学会発表] Rectification of elastic waves in nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kono, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
  • 学会等名: 第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 千葉大学、千葉市
  • 年月日: 20121113-15
• [学会発表] Acoustic phonon modesand phononic bandgaps in GaN/AlN nanowire superlattices (2012)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno
  • 学会等名: International Conference on Superlattices,Nano-structures,and Nanodevices(ICSNN 2012)
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 20120722-27
• [学会発表] 基板に取付けられた 2 次元フォノニック結晶層における表 面および界面弾性波 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大柏宣栄、 田中之博
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮市
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Model study of nano-precipitates formation on cell surfacer (2012)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Nishiguchi
  • 学会等名: The 4th ASRC International Workshop
  • 発表場所: JAEA, Tokai-mura
  • 年月日: 2012-03-12
• [学会発表] Mode Conversion of Pho- nons and Resonance Gap in Sol-id-Liquid Superlattices (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Mizuno
  • 学会等名: 第32回超音波 エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 京都大学, 京都市
  • 年月日: 20111108-10
• [学会発表] Propagation of surface acoustic waves in a two- dimen- sional phononic-crystal layer (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka and Y. Iida
  • 学会等名: 第32回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 京都大学, 京都市
  • 年月日: 20111108-10
• [学会発表] Effects of Island Vibrations on Transport Properties in a Single Electron Tran- sistor (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiguchi, M. N. Wybourne
  • 学会等名: The 2nd Chungbuk National Univ. - Hokkaido Univ. Joint Sympo- sium on Fusing Engineering, Chungbuk Nat'l Univ
  • 発表場所: Korea
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] Phonon propagation in solid-liquid superlattices (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama and Seiji Mizuno
  • 学会等名: 第31回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 明治大学、東京
  • 年月日: 20101206-08
• [学会発表] Effects of elastic anisotropy on acous- tic-wave rectification (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Murai, Y. Tanaka and N. Nishiguchi
  • 学会等名: 第31回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 明治大学、東京
  • 年月日: 20101206-08
• [学会発表] Phonon dispersion rela- tions of GaN/AlN nanowire superlattices with circularcross-sections (2010)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno
  • 学会等名: 第31回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 明治大学、東京
  • 年月日: 20101206-08
• [学会発表] Phonon modes in wire-type phononic crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Mizuno
  • 学会等名: 13th International Conference on Phonon Scattering in Condensed Matter, National TaiwanUniversity
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20100419-23
• [学会発表] Phonon effects on transport and ther- mal properties in a single electron transistor (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiguchi and M. N. Wybourne
  • 学会等名: 13th International Confer- ence on Phonon Scattering in Con- densed Matter, National Taiwan Uni-versity
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20100419-23
• [学会発表] Rectification of surface acoustic waves (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka
  • 学会等名: 13th International Conference on Phonon Scattering in Condensed Matter, National Taiwan University
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20100419-23
• [学会発表] Rectification of Lamb waves (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Murai and Y. Tanaka
  • 学会等名: 13th International Conference on Phonon Scattering in Condensed Matter, National Taiwan University
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20100419-23
• [学会発表] Vibrational modes in wire-type phononic crystals with square and cir- cular cross-sections (2009)
  • 著者名/発表者名: Yushi Nakamura and Seiji Mizuno
  • 学会等名: 第30回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学、京都市
  • 年月日: 20091118-20
• [学会発表] Vibrational modes in a square cross-section InAs/InP nanowiresuperlattice (2009)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno and Yushi Nakamura
  • 学会等名: 12th International Con- ference on the Formation of Semicon- ductor Interfaces
  • 発表場所: Weimar, Germany
  • 年月日: 20090705-10
• [学会発表] Eigenfrequency and de- cay factor of the localized torsional phonon in a nanowire superlattice with a defect layer (2009)
  • 著者名/発表者名: Seiji Mizuno
  • 学会等名: 12th International Con- ference on the Formation of Semicon-ductor Interfaces
  • 発表場所: Weimar, Germany
  • 年月日: 20090705-10
• [図書] Sciyo books (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, T. Murai and N. Nishiguchi
  • 総ページ数: 47-56
  • 出版者: Rectifying Acoustic Waves" in"Acoustic Waves
• [図書] IUTAM (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Tanaka
  • 総ページ数: 193-200
  • 出版者: IUTAM Symposium on Recent Advances of Acoustic Wavesin Solids