薄膜のジュール発熱機構の量子分子動力学的研究

薄膜焦耳热机理的量子分子动力学研究

基本信息

  • 批准号:
    12750162
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究では,薄膜中のジュール発熱を,電子や原子のダイナミックスとしてとらえて,超微細スケールにおけるジュール発熱と電子・原子構造の関係を理論付けることを目的としている.そのために,薄膜中の電子移動によるエネルギ伝達過程を解析する新たな量子分子動力学計算スキームを開発する必要がある.スキーム開発のために,まず金属・半導体中の自由電子の移動を量子分子動力学的に記述して定式化した.次に,導出された基礎式を,原子数層程度の厚さを持つ半無限状に続く薄膜に適用した.簡略化のために,計算系中に1個の電子が存在して移動するモデル系を考えた.本年度は,昨年度開発したプログラムを用いて,二次元薄膜系での,物理的パラメータを変化させることにより,系のエネルギ上昇の変化を考察した.そのための物理的な指標として,電子の移動距離と系のエネルギ上昇の関係を解析して比較を行った.電子格子間ポテンシャルをクーロン型ポテンシャル,湯川型ポテンシャルなどと変化させて解析を行った結果から,電子格子間ポテンシャルは系のエネルギ上昇と電子重心の移動距離の関係に大きな影響を及ぼすことが分かった.また,薄膜の厚さの影響としては,原子数層から原子十数層の薄膜においては,電子重心の移動距離に対する系のエネルギ上昇は膜厚が小さいほど大きくなることが分かった.これらの結果から,原子数個というスケールで観察する場合には,電子の移動距離に対するエネルギ上昇は単純な電子と格子間の衝突モデルでは記述できないといえる.さらに,電子と格子間の相互作用を正確に計算してモデル化するには,その相互作用を精度よく記述して解析を行う必要があるといえる.得られた知見は現在まとめているが,同様の計算手法をもとにした解析結果を発表した.
This study aims to investigate the relationship between electron and atom structure in thin films and ultra-fine structures. A new quantum molecular dynamics calculation is needed to analyze the electron migration process in thin films. The development of quantum molecular dynamics is described in terms of the movement of free electrons in metals and semiconductors. Second, the basic formula is derived, and the thickness of the atomic layer is applied to the semi-infinite thin film. Simplification of the system, calculation of the existence of an electron in the system, movement of an electron in the system. This year, the first year of the year, the development of the two-dimensional thin film system, the physical transformation of the system, the development of the system and the transformation of the system. The physical index of electron movement and the relationship between electron movement distance and electron growth and increase are analyzed and compared. The relationship between the distance of the center of gravity of the electron and the distance of the center of gravity of the electron increases greatly. The thickness of thin films is affected by the number of atomic layers, the distance of electron center of gravity, and the rise of film thickness. As a result, when the number of atoms is observed, the distance traveled by the electron will increase, and the conflict between the pure electron and the lattice will be described. In addition, the interaction between electrons and lattices should be calculated correctly, and the interaction should be described accurately. The results of the analysis are presented in the same way as those of the calculation.

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
芝原 正彦, 香月 正司, 高見 英治: "酸素分子の銀表面衝突過程に対する酸素分子の初期量子状態の影響"日本機械学会熱工学講演会講演論文集. 1巻. 137-138 (2001)
Masahiko Shibahara、Masashi Kazuki、Eiji Takami:“氧分子初始量子态对氧分子与银表面碰撞过程的影响”日本机械工程师学会热工会议论文集 1. 137-卷。 138(2001)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
芝原正彦,香月正司: "薄膜のジュール発熱機構に関する量子分子動力学解析"日本機械学会第13回計算力学講演会講演論文集. Vol.1. 385-386 (2000)
Masahiko Shibahara、Masashi Kazuki:“薄膜焦耳加热机制的量子分子动力学分析”日本机械工程学会第 13 届计算力学会议论文集第 1 卷(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
芝原 正彦, 香月 正司, 東 泰弘, 高見 英治: "酸素分子の表面衝突過程における反応確率とエネルギ伝達に関する分子シミュレーション"日本機械学会第14回計算力学講演会講演論文集. 1巻. 605-606 (2001)
Masahiko Shibahara、Masashi Kazuki、Yasuhiro Higashi、Eiji Takami:“氧分子表面碰撞过程中的反应概率和能量传递的分子模拟”日本机械工程学会第 14 届计算力学会议论文集 1. 605。 -606 (2001)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
芝原正彦,香月正司: "ジュール発熱機構の量子分子動力学的研究"第37回日本伝熱シンポジウム講演論文集. Vol.3. 973-974 (2000)
Masahiko Shibahara、Masashi Kazuki:“焦耳加热机制的量子分子动力学研究”第 37 届日本传热研讨会论文集 3. 973-974 (2000)。
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  • 通讯作者:
    芝原 正彦

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