| 研究課題/領域番号 |
26390100
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
水野 誠司 北海道大学, 工学研究院, 講師 (90222322)
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| 研究分担者 |
田中 之博 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00281791)
西口 規彦 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40175518)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ナノワイヤー超格子 / フォノン / 振動モード |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、Ⅲ-Ⅴ族半導体から構成されるワイヤー型フォノニック結晶（ナノワイヤー超格子）のフォノン分散関係（格子振動状態）をモードごとに効率よく計算するアルゴリズムを開発し、GaN/AlNナノワイヤーの基礎的なフォノン物性（格子振動特性）を明らかにすることである。これまで、超格子構造を持たないナノワイヤー（プレーンナノワイヤー）に適用できるプログラムの開発から始め、超格子構造を持ったナノワイヤーの振動モードの分散関係を計算するプログラムを開発した。引き続き、今年度は以下の研究を行った。
① まず、昨年度に作成した超格子構造を持ったナノワイヤーの分散関係を計算するプログラムをさらに改良し、断面形状が、六角形、三角形、円形および長方形の場合に適応できるようにした。その結果、それぞれの断面形状のワイヤーに対して、ワイヤーを構成する物質の対称性が、立方晶、六方晶、および等方性結晶のいずれの場合に対しても計算できるようになった。
② 次に、このプラグラムを、中空構造を持つ、いわゆるナノチューブ、すなわちナノチューブ超格子に適用できるようにした。
③ 高周波領域における計算精度を上げるため、基底関数としてルジャンドル関数を用いた場合の計算プログラムの開発も平行して始めており、定式化を完了した。
④ また、分極場と変形応力場の相互作用を取り入れた場合に、表面の境界条件を自動的に満たす解が求まる一般化固有値方程式を導くような、変分問題の定式化を行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究で主に用いることになる計算プログラムの基本的な部分が開発され、種々の断面形状を持ったナノワイヤー超格子の分散関係を計算できるようになり、さらに、中空のナノワイヤー超格子も取り扱うことができるようになった。ただし、圧電効果を取り入れたプログラムの完成は次年度に持ち越された。
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| 今後の研究の推進方策 |
分極場と変形応力場の相互作用を取り入れた場合の分散関係を計算するプログラムを完成させる。それとは独立に、今年度までに作成したプログラムを用いて、断面形状が、円形、六角形、三角形、矩形のナノワイヤー超格子の分散関係を計算し、それぞれの振動モードの特徴を比較する。また、それぞれの構造が中空構造を持つ際に、振動モードにどのような変化が生じるかを、明らかにする。
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