不揮発性強誘電体メモリのインブリント現象の第一原理計算と分子動力学計算による解明

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23740230
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西松 毅 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70323095)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 強誘電体 / 分子動力学シミュレーション / FeRAM / 第一原理計算 / フリーソフトウェア / ドメイン構造 / PbTiO3 / 相転移

研究概要

強誘電体に特化した高速分子動力学計算プログラムを開発し,フーリーソフトウェアferamとしてhttp://loto.sourcef orge.net/feram/から配布している.平成23～24年度には13回のバージョンアップを行った.PbTiO_3のための有効ハミルトニアンのパラメータを新しく決定し,PbTiO_3の90°ドメイン構造のシミュレーションに初めて成功するなどの成果を上げた.

研究成果

• [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulation of 90° Ferroelectric Domains in PbTiO3 (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Nishimatsu, Kenta Aoyagi, Takanori Kiguchi, Toyohiko J. Konno, Yoshiyuki Kawazoe, Hiroshi Funakubo, Anil Kumar and Umesh V. Waghmare
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 81 ページ: 124702
  • DOI: doi:10.1143/JPSJ.81.124702.
  • URL: http://dx.doi.org/10.1143/JPSJ.81.124702
• [雑誌論文] Effective Hamiltonian Methods for Predicting the Electrocaloric Behavior of BaTiO3 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. P. Beckman, L. F. Wan, Jordan A. Barr and Takeshi Nishimatsu
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: 89 ページ: 254-257
  • DOI: doi:10.1016/j.matlet.2012.08.102.
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2012.08.102
• [雑誌論文] The structural, dielectric, elastic, and piezoelectric properties of KNbO3 fromfirst-principles methods (2012)
  • 著者名/発表者名: L. F. Wan, T. Nishimatsu and S. P. Beckman
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 111 ページ: 104107
  • DOI: doi:10.1063/1.4712052.
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.4712052
• [学会発表] Molecular-Dynamics Study of Interactions between Point-Defects and Ferroelectric Domains (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Nishimatsu
  • 学会等名: Fundamental Physics of Ferroelectrics and Related Materials Workshop2013
  • 発表場所: 米国アイオワ州立大学
  • 年月日: 20130127-30
• [学会発表] 強誘電体の電気熱量効果の直接的な分子動力学計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西松毅,Scott P.Beckman,J.A.Barr,L.F.Wan
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 大規模探索計算で切り開く材料計算科学,シンポジウム公演 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西松毅
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Molecular dynamics simulations of bulk and thin-film ABO3 perovskite-type ferroelectrics (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Nishimatsu
  • 学会等名: The IUMRS International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM2012), 招待公演
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20120923-28
• [学会発表] BaTiO3の電気熱量効果の分子動力学計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西松毅,ScottP.Beckman,J.A.Barr,L.F.Wan
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] PbTiO3の昇温/降温分子動力学シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 西松毅,青柳健大,木口賢紀,今野豊彦,川添良幸,Anil Kumar,Umesh V.Waghmare
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Heating-up and cooling-down molecular-dynamics simulations of 90°domain structures in PbTiO3 (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Nishimatsu, K. Aoyagi, T. Kiguchi, T.J. Konno, Y. Kawazoe, A. Kumar, Umesh .V. Waghmare
  • 学会等名: Fundamental Physics of Ferroelectrics and Related Materials 2012
  • 発表場所: 米国イリノイ州Argonne National Laboratory
  • 年月日: 2012-01-31
• [学会発表] 強誘電体ドメイン境界の格子欠陥によるピン留めの分子動力学シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 西松毅,川添良幸,Umesh V.Waghmare
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-22
• [備考] から本研究課題で改良を進めたferamプログラムをフリーソフトウエアとして公開している。また、このホームページでは研究成果の公開も進めている。
  • URL: http://loto.sourceforge.net/feram/
• [備考] 解説記事西松毅:強誘電体薄膜キャパシタのヒステリシスループの分子動力学計算、セラミックス、第46巻6月号、pp.456-461、2011年6月。