原子細線の電気伝導の理論

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原子細線、原子尺度点接触の電気伝導について研究を行い、電気伝導特性の理論解析を行った。そこで独自の理論的方法論である新しい第一原理電子状態計算法を提案し、原子細線のコンダクタンス、特に個々の伝導チャネルの解析を行った。特に、Na、Al、Pbなどの原子細線の伝導の解析を行い、その細線の伝導チャネルを明らかにし、伝導特性の物質依存性、構造依存性、バイアス依存性について解明した。Na原子細線では、伝導チャネルはs軌道による完全に開いた一つのみで、伝導特性は細線の構造にもあまり依存せず、コンダクタンスの量子化が明瞭に現れることが示された。一方、Al細線は不完全に開いた三つの伝導チャネルがあり、これらの透過率は細線の構造によって顕著に変化することが明らかになった。Alの点接触の特徴的な性質として、その接触部を伸ばすことによりコンダクタンスが増加することがあげられるが、これはその伝導チャネルの構造依存性に起因していることが解明された。また、Alの電流電圧特性を解析し、電圧の増加に伴いコンダクタンスの減少が見られたが、これは不完全に開いた二つ伝導チャネルに起因することが明らかにされた。この他に、従来の第一原理電子状態計算法によるAuの原子細線の構造安定性の解析やモデルポテンシャルによる磁性体のコンタクトの磁気抵抗の解析も行った。