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2011 年度 実績報告書

シリコン表面上ビスマス超薄膜の表面・界面物性シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 21560030
研究機関金沢大学

研究代表者

斎藤 峯雄  金沢大学, 数物科学系, 教授 (60377398)

キーワード超薄膜 / 電子状態 / スピン軌道相互作用 / 第一原理計算 / ラシュバ効果 / ナノリボン
研究概要

Bi薄膜はSi(111)表面上に極めて平坦に成長するので、ナノエレクトロニクス材料として注目を集めている。加えて、Biは重い元素であるので、スピン軌道相互作用が極めて強く、この事に由来して、新しい電子物性の発現が期待されている。本研究では、はじめにジグザグ端を持つ1-bilayerの(001)膜が、Bi基板上に存在する場合を研究した。フリースタンディングの1-bilayer膜は、他グループによりトポロジカル絶縁体となうことが理論的に予想されている。本研究では、基板の影響により、反転対称性が破れた系での電子状態を明らかにした。Bi基板の厚さにより、電子状態は変化を受けるが、端に起因した波動関数がフェルミエネルギー近傍に現れる事を明らかにした。基板の影響により、本系は、トポロジカル絶縁体とはならないものの、端に起因する伝導が期待できる事が明らかになった。また、本研究ではBi(001)膜のRashba効果についても、調べた。Bi薄膜は、Si(111)表面上に生じた濡層の上に成長する。この濡層の影響を考慮するため、濡層を直接シミュレートするのいではなく、電場を膜成長方向に印加する計算を行った。電場の印加のため、反転対称性が破れ、電場が濡層と同様の効果をBi膜の電子状態に影響を与えるものと見なす事ができる。最近、光電子分光法により、スピンの方向が面外に向いたRashba効果が観測されているが、本研究は、そのような実験結果を再現する事に成功した。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (31件)

  • [雑誌論文] Edge States of Bi Nanoribbons on Bi Substrates : First-Principles Density Functional Study2012

    • 著者名/発表者名
      H. Kotaka, F. Ishii, M. Saito, T. Nagao, and S. Yaginuma
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 51 ページ: 024201(1)-(4)

    • DOI

      DOI:10.1143/JJAP.51.025201

  • [雑誌論文] First-Principles Calculation of the Interlayer Distance of the Two-Layer Graphene2011

    • 著者名/発表者名
      M. S. Alam, J. Lin, and M. Saito
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 50 ページ: 0802133(1)-(3)

    • DOI

      DOI:10.1143/JJAP.50.080213

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-Principles Calculations of Hydrogen and Hydrogen-Vacancy Pairs in Graphene2011

    • 著者名/発表者名
      N.S.Nurainun
    • 雑誌名

      Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.

      巻: 36 ページ: 619-621

    • 査読あり
  • [学会発表] Electronic Structures of Adatom-vacancy Pair Defects in Nano-carbon Materials2012

    • 著者名/発表者名
      林建波
    • 学会等名
      物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大(兵庫)
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] First-principles calculations of hydrogen impurities in nano-carbon materials2012

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Shafiul Alam
    • 学会等名
      物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大(兵庫)
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] 多層グラフェン/Ni(111)のRashba効果と電気伝導の第一原理計算2012

    • 著者名/発表者名
      石井史之
    • 学会等名
      物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大(兵庫)
    • 年月日
      2012-03-24
  • [学会発表] 第一原理計算によるBi薄膜のRashba効果の解析2012

    • 著者名/発表者名
      小鷹浩毅
    • 学会等名
      物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大(兵庫)
    • 年月日
      2012-03-24
  • [学会発表] First-Principles Study of Rashba Effect in the Graphene on Ni(111)2012

    • 著者名/発表者名
      石井史之
    • 学会等名
      RIKEN-APW-APCTP Joint Workshop "Recent trends in condensed matter physics"
    • 発表場所
      理化学研究所(和光)(崎玉)
    • 年月日
      2012-01-14
  • [学会発表] First-principles calculation of magnetism in graphene nanoribbons2011

    • 著者名/発表者名
      澤田啓介
    • 学会等名
      3rd Kanazawa U-JAIST joint meeting on computational science
    • 発表場所
      北陸先端科学技術大学院大学(石川)
    • 年月日
      2011-12-21
  • [学会発表] Rashba effect of Bi(001) film2011

    • 著者名/発表者名
      小鷹浩毅
    • 学会等名
      3rd Kanazawa U-JAIST joint meeting on computational science
    • 発表場所
      北陸先端科学技術大学院大学(石川)
    • 年月日
      2011-12-21
  • [学会発表] Hydrogen impurities in graphenes and carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      Mineo Saito
    • 学会等名
      Workshop on Carbon Nanotube in Commemoration of the 20th Anniversary of its Discovery
    • 発表場所
      国際文化会館(東京)
    • 年月日
      2011-12-13
  • [学会発表] Rashba effect of Bi(001) structure2011

    • 著者名/発表者名
      小鷹浩毅
    • 学会等名
      International Sympozium on Surface Science
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2011-12-13
  • [学会発表] Ca3CoMnO6における三角格子の交換相互作用と電気分極の第一原理計算2011

    • 著者名/発表者名
      西田美穂
    • 学会等名
      第25回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2011-12-05
  • [学会発表] グラフェン・ナノチューブ上の固有欠陥における第一原理計算2011

    • 著者名/発表者名
      西田和永
    • 学会等名
      第25回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2011-12-05
  • [学会発表] First-priciples calculations of hydrogen dimers in graphene and carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      M.S.Alam
    • 学会等名
      第25回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2011-12-05
  • [学会発表] First-principles calculation of healing of adatom-vacancy pair on carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      J.Lin
    • 学会等名
      第25回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2011-12-05
  • [学会発表] Magnetism and Transport Property of Graphene on Substrates2011

    • 著者名/発表者名
      澤田啓介
    • 学会等名
      The 14th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      東京大学武田先端知ビル(東京)
    • 年月日
      2011-11-01
  • [学会発表] Fully relativistic calculation of Bi(001) films without inversion symmetry2011

    • 著者名/発表者名
      小鷹浩毅
    • 学会等名
      The 14th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      東京大学武田先端知ビル(東京)
    • 年月日
      2011-11-01
  • [学会発表] Spin-Polarized Electronic States and Rashba Effect in the Graphene on Ni(111)2011

    • 著者名/発表者名
      石井史之
    • 学会等名
      The 14th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      東京大学武田先端知ビル(東京)
    • 年月日
      2011-11-01
  • [学会発表] Magnetism and Transport Property of Graphene on Substrates2011

    • 著者名/発表者名
      澤田啓介
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Simulators and Design 2011
    • 発表場所
      Max-Planck-Institut fur Physik komplexer Systeme (Dresden)
    • 年月日
      2011-09-27
  • [学会発表] Edge state of zigzag Bi Nanoribbon and Bi substrate2011

    • 著者名/発表者名
      小鷹浩毅
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Simulators and Design 2011
    • 発表場所
      Max-Planck-Institut fur Physik komplexer Systeme (Dresden)
    • 年月日
      2011-09-27
  • [学会発表] グラフェン・ナノチューブにおけるアドアトム関連欠陥の第一原理計算2011

    • 著者名/発表者名
      西田和永
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2011-09-24
  • [学会発表] First-principles study of healing of adatom-vacancy pair in carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      林建波
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2011-09-23
  • [学会発表] First-principles calculation of the interlayer distance of the two-layer graphene2011

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Shafiul Alam
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2011-09-23
  • [学会発表] シリコン中10原子空孔の特異な電子構造2011

    • 著者名/発表者名
      斎藤峯雄
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] Ca3CoMnO6の三角格子における磁気秩序と電気分極の第一原理計算2011

    • 著者名/発表者名
      西田美穂
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] カーボンナノチューゾの電気伝導の第一原理計算:水素不純物と磁性電極の影響2011

    • 著者名/発表者名
      石井史之
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] 磁性電極を用いたグラフェンにおける伝導特性の第一原理計算2011

    • 著者名/発表者名
      澤田啓介
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] ナノカーボン材料のナノシミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      斎藤峯雄
    • 学会等名
      第21回格子欠陥フォーラム
    • 発表場所
      立山国際ホテル(富山)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-20
  • [学会発表] First-Principles Calculations of Hydrogen Impurities in Graphenes and Carbon Nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      M.S.Alam
    • 学会等名
      XVIth International Workshop on Quantum Systems in Chemistry and Physics
    • 発表場所
      石川県立美術館(石川)
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] First-Principles Calculations of Defects in Graphenes and Carbon Nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      Mineo Saito
    • 学会等名
      XVIth International Workshop on Quantum Systems in Chemistry and Physics
    • 発表場所
      石川県立美術館(石川)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-13
  • [学会発表] First-principles calculation of adatom-vacancy pair on carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      林建波
    • 学会等名
      第41回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      首都大学(東京)
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] First-Principles Calculations of Di-Hydrogen on Graphene2011

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Shafiul
    • 学会等名
      第引回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      首都大学(東京)
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] カーボンナノチューブにおける電気伝導の第一原理計算:水素吸着の効果2011

    • 著者名/発表者名
      川崎智代
    • 学会等名
      第41回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      首都大学(東京)
    • 年月日
      2011-09-05

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公開日: 2013-06-26  

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