動的電子輸送シミュレータの開発と応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24710152
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 江上 喜幸 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20397631)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 第一原理計算 / 電子輸送特性 / 時間依存密度汎関数法 / Impulse Response法 / 理論物性物理

研究概要

本研究では時間依存密度汎関数理論に基づく第一原理電子輸送シミュレータを開発し、ナノ物質中を伝播する電子の輸送特性に関する動的挙動を解析することで、次世代電子デバイス材料として有用な材料のデザインに向けた基礎研究を行うことを目的とした。
成果として、分子ワイヤーモデル系を用いたシミュレーションにより、応答速度の遅い輸送チャネルが実験的に観測されにくいことや、分子の幾何構造や電極への吸着状態によって応答速度が大きく変化することなど、新たな知見を得ることができた。今後、本シミュレータを発展させていくことで、ナノ物質の物性研究分野においてさらなる飛躍が期待できると考える。

研究成果

• [雑誌論文] First-Principles Study on Dynamic Electron-Transport Property through Low Dimensional System (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Egami, K. Hirose
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc 巻: 1 ページ: 016012
  • DOI: 10.7566/JPSCP.1.016011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin relaxation in a zinc-blende (110) symmetric quantum well withδdoping (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Akera, H. Suzuura, Y. Egami
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 ページ: 075314
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.075314
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles transport calculation method based on real-space finite-difference nonequilibrium Green's function scheme (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ono, Y. Egami, K. Hirose
  • 雑誌名: Phys. Rev.B 巻: 86 ページ: 195406/1-13
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.195406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ballistic electron transport through nanostructure junctions from a real-space finite-difference approach
  • 著者名/発表者名: S. Tsukamoto, T. Ono, Y. Egami
  • 雑誌名: Quant. Matt. 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] カーボンナノチューブを用いたナノ接合における電子輸送特性の第一原理研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 江上喜幸, 明楽浩史
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学(27aAP-7)
  • 年月日: 2014-03-27
• [学会発表] zinc-blende(110)対称量子井戸におけるスピン緩和とLOフォノン散乱 (2014)
  • 著者名/発表者名: 明楽浩史, 鈴浦秀勝
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学(27aAW-5)
  • 年月日: 2014-03-27
• [学会発表] Ab-initio study on time-dependent electron-transport properties of nanostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Egami, K. Hirose
  • 学会等名: 16th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
  • 発表場所: Jiuhaua Resort & Convention Center, Beijing, China
  • 年月日: 20131028-30
• [学会発表] First-principles study on dynamic electron-transport property through low dimensional system (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Egami, K. Hirose
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Makuhari Messe, Chiba, Japan
  • 年月日: 20130714-19
• [学会発表] zinc-blende(110)対称量子井戸におけるスピン緩和 (2013)
  • 著者名/発表者名: 明楽浩史, 鈴浦秀勝
  • 学会等名: 第18回半導体スピン工学の基礎と応用PASPS-18
  • 発表場所: 大阪大学(A-2)
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] Impulse Response法による単分子接合における動的電子輸送特性の吸着構造依存性に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 江上喜幸, 広瀬喜久治
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学(28aJA-12)
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] 炭素系ナノ構造における第一原理電子輸送特性シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 江上喜幸, 明楽浩史
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学(28aJA-11)
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] デルタドープGaAs(110)対称量子井戸におけるスピン緩和時間の電子密度依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 明楽浩史, 鈴浦秀勝, 江上喜幸
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学(26aDD-9)
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] GaAs(110)対称量子井戸におけるスピン緩和時間の不純物分布依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 明楽浩史, 鈴浦秀勝, 江上喜幸
  • 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(29aXL-8)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] グラフェンナノブリッジにおける電子輸送特性の第一原理研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 江上喜幸, 明楽浩史
  • 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(29aXK-5)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] First-principles study on dynamic transport properties of electrons through molecular chain (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Egami, K. Hirose
  • 学会等名: 15th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
  • 発表場所: Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica, Taipei
  • 年月日: 20121105-07
• [学会発表] Impulse Response法による分子ワイヤーにおける動的電子輸送特性予測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 江上喜幸, 広瀬喜久治
  • 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(21aFF-4)
  • 年月日: 2012-09-21
• [備考]
  • URL: http://zimg-ap.eng.hokudai.ac.jp/