2012年研究カタログ
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■ 研究担当:石橋章司 ■ ナノシステム研究部門 エレクトロニクス材料シミュレーショングループ■ 連携担当:太田敏隆 新材料開発に用いられる第一原理材料シミュレータQMASの開発と応用研究のポイント研究のねらい研究内容連携可能な技術・知財 ●新材料開発など物質材料科学分野での応用に有効なツールの提供 ●新規計算手法をいち早く活用するためのプラットフォームの提供 ●電子状態計算プログラムの開発能力を維持発展させるベースの提供 第一原理電子状態計算の分野では、近年、欧米発の使い勝手の良い計算プログラムの普及により、専門家でなくても手軽に計算を実行し結果が得られるようになってきています。分野の裾野の拡大を喜ぶ一方で、ブラックボックスとしてプログラムが使用されることによる知識の空洞化を危ぶむ声もあります。また、計算技術とプログラムは、不断の開発・改善への努力がなされるべきものであり、その大部分を欧米に依存することは、望ましい事ではないと考えらます。そこで、私達自身が、最先端の電子状態計算プログラムの開発に取り組んでいます。 第一原理材料シミュレータQMASは、平面波基底とProjector Augmented-Wave (PAW)法を用いて、密度汎関数理論に基づき、物質の電子状態および各種物性値を高精度に計算できるツールです。エレクトロニクス材料を主要なターゲットの一つに据え、その研究のために特徴的な計算機能を導入しています。図は、仮想的な新物質であるダイヤモンド/BN超格子について、静電場を印加した場合に誘起される応力成分の分布を示したものです。この計算技術は、電子デバイスの基本構造である接合界面付近の応力分布や電歪効果を予測するために用いることができます。● (新)物質の結晶構造・電子構造の予測(磁気構造・磁 気異方性エネルギーなども)●積層構造における誘電率や応力の分布の解析● 光吸収/反射、ELNES/XANES、陽電子消滅γ線エネルギー、等のスペクトルシミュレーションを通じた材料評価謝辞: QMASの開発には、ナノシステム研究部門のメンバーの他、ユビキタスエネルギー研究部門の香山正憲・田中真悟両名の協力も受けています。[110] [1-10] [001] ������������/BN 7+7 ����� 0.00.51.01.52.0-0.50.00.51.01.5 �11 �22 �33 �23(BN)7(C2)7(C2)7(BN)7(C2)7�� / �E33 (Pa/(V/m))z (/c)0.00.51.01.52.0-0.50.00.51.01.5 �11 �22 �33 �23(BN)7(C2)7(C2)7(BN)7(C2)7�� / �E33 (Pa/(V/m))z (/c)ダイヤモンド/BN超格子(上)の静電場印加時に誘起される応力の分布。印加の瞬間、極性を持つBN層部分にせん断応力が発生、原子位置緩和後、せん断応力は系全体に拡大 ● 研究拠点つくば中央264ナノテクノロジー・材料・製造分野第3会場N-07N-07

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