公募研究
欠陥部では、完全結晶とは異なり欠陥固有の原子構造とそれによる電子状態により、固有の力学場（応力場）が生じている。この欠陥力学場を抽出するため、本年度は、応力を電子的自由度まで拡張し、個々の電子（軌道）が受け持つ応力を分解する独自理論（量子応力場）を構築した。LCAO法をもとに波動関数を展開し、エネルギーを原子軌道ごとに分解する理論を構築した。さらに、得られるエネルギーをひずみで微分することで、原子軌道ごとに応力成分を分解するための定式化に成功した。上記で開発した量子応力場理論とその定式化をもとに、現有の第一原理解析プログラムに量子応力場解析機能を実装した。さらに、このプログラムを科学技術並列計算機に実装し、並列解析環境で効率的に計算が実施できるよう環境整備を行った。まず、量子応力場理論の妥当性を検証するため、原子鎖や単結晶などの比較的単純なシステムに本手法を適用した。その結果、量子応力場は、化学結合論的な安定性と良い相関があることが判明し、提案理論の妥当性・有効性が実証された。さらに、この技術を用いて、欠陥周囲の力学場とそれに伴う結合電子状態、それに対応する個々の電子応力を解析した。本手法は、原子の欠損をともなう格子欠陥だけでなく、電子レベルの欠陥（正孔によるポーラロン）が作る応力場までも解析できることを示した。今後は、本手法により得られる欠陥の量子応力場によって、欠陥機能発現の電子論・力学論的メカニズムの解明が進むことが期待できる。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2022 2021 その他
すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 8件) 学会発表 (8件) 備考 (2件)
Nano Letters
巻: 22 ページ: 2077～2084
10.1021/acs.nanolett.2c00005
Physical Review B
巻: 104 ページ: 054104～054104
10.1103/physrevb.104.054104
Journal of Physics D: Applied Physics
巻: 54 ページ: 255307～255307
10.1088/1361-6463/abf0ed
Acta Materialia
巻: 221 ページ: 117383～117383
10.1016/j.actamat.2021.117383
npj Computational Materials
巻: 7 ページ: 205～205
10.1038/s41524-021-00674-7
Journal of Physics: Condensed Matter
巻: 33 ページ: 505301～505301
10.1088/1361-648x/ac28c1
Advanced Theory and Simulations
巻: 5 ページ: 2100370～2100370
10.1002/adts.202100370
巻: 55 ページ: 125302～125302
10.1088/1361-6463/ac4367
https://material.me.kyoto-u.ac.jp/
https://kdb.iimc.kyoto-u.ac.jp/profile/ja.6bf4232c357d1db5.html
