第一原理計算の多重実行と統計力学に基づいた酸化物固溶体の構造と物性

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23246111
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田中 功 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70183861)
• 連携研究者: 大場 史康 京都大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90378795) ; 世古 敦人 京都大学, 大学院工学研究科, 助教 (10452319)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 第一原理計算 / セラミックス固溶体 / 平衡状態図 / 熱力学 / 統計力学

研究概要

本研究では，高精度第一原理計算と統計力学計算を組み合わせて，酸化物の固溶体構造と物性を評価する新しい計算手法を開発し，具体的にプログラムとして実装，計算を実行した．計算結果の検証と，計算手法の改良を目的として，固溶体試料の合成および評価実験を並行して行い，計算にフィードバックさせた．さらに，開発した手法を様々な酸化物固溶体に適用した．例えばMgO-ZnO系やMgO-NiO系において基底状態構造や磁気構造，平衡状態図を求めた．また，欠陥蛍石型構造をもつBi2O3において有限温度下における酸化物イオンの平均分布を評価した．

研究成果

• [雑誌論文] Machine learning with systematic density-functional theory calculations : Application to melting temperatures of single- and binary-component solids (2014)
  • 著者名/発表者名: Seko, Atsuto; Maekawa, Tomoya ; Tsuda, Koji and Tanaka, Isao
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.89 ページ: 54303-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.054303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of crystal structures in metallic elements (2013)
  • 著者名/発表者名: Togo, Atsushi ; Tanaka, Isao
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.87 ページ: 184104-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.87.184104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Band offsets of CuInSe2/CdS and CuInSe2/ZnS (110) interfaces : A hybrid density functional theory study (2013)
  • 著者名/発表者名: Hinuma, Yoyo ; Oba, Fumiyasu; Kumagai, Yu and Tanaka Isao
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.88 ページ: 353051-1-12
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.88.035305
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles study of valence band offsets at ZnSnP2/CdS, ZnSnP2/ZnS, and related chalcopyrite/zincblende heterointerfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Hinuma, Yoyo ; Oba, Fumiyasu ; Nose, Yoshitaro and Tanaka, Isao
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.114 ページ: 43718-1-12
  • DOI: 10.1063/1.4816784
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ground-state search in multicomponent magnetic systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Kumagai, Yu ; Seko, Atsuto ; Oba, Fumiyasu and Tanaka, Isao
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.85 ページ: 012401-1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.85.012401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Al L2,3 edge x-ray absorption spectra in III-V semiconductors : Many-body perturbation theory in comparison with experiment (2011)
  • 著者名/発表者名: Olovsson,Weine ; Tanaka, Isao ; Mizoguchi, Teruyasu ; Radtke, Grzegorz ; Puschnig, Peter and Ambrosch-Draxl, Claudia
  • 雑誌名: Physical Review B, Physical Review. 巻: Vol.83 ページ: 195206-1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.83.195206
• [学会発表] Data mining of lithium super-ionic conducting oxides from first principles conducting oxides (2013)
  • 著者名/発表者名: Isao Tanaka
  • 学会等名: 10th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2013-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] Depth of complexity necessary to describe ceramics : Case study of SrTiO2N and BaTiO2N. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoyo Hinuma
  • 学会等名: 10th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2013-06-06
• [学会発表] ポスト遷移金属酸化物の結晶構造と相転移経路の系統的探索 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中功
  • 学会等名: 日本金属学会 秋期大会
  • 発表場所: 宜野湾市
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] TEM Workshop "Electron Microscopy ; Exploring Materials on the Atomic Scale", Current Progress in First Principles Calculations of ELNES (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Isao
  • 学会等名: TEM Workshop "Electron Microscopy ; Exploring Materials on the Atomic Scale", Current Progress in First Principles Calculations of ELNES
  • 発表場所: Darmstadt, Germany
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] Superionic Transition of Bismuth oxide by Systematic Density Functional Theory Calculations (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Isao
  • 学会等名: 62nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2011-09-15