セルフ・コンシステントな走査トンネル顕微鏡・走査トンネル分光の計算

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本研究の目的は、走査トンネル顕微鏡、走査トンネル分光の計算機シミュレーションを行うに当たって、固体表面の深さ方向をどれだけ奥深くまで計算しなければならないかを調べることにある。結晶表面の表面平行方向については周期性を利用できるが、表面垂直方向に半無限に計算することはできない。一般には原子層数層のスラブ計算を行うのだが、それでは限界があることがある。我々のグループは角度分解光電子分光の計算機シミュレーションでまずそれを確かめ、半無限に近い計算を行うにはlayer-KKR法が最適であることがわかった。さらに、ニッケル及び銅の表面でのセルフコンシステントに計算されたポテンシャルを使っての光電子スペクトル計算で、バルクの局所状態密度を再現するには少なくとも原子層4層ぐらい奥でないとならないことがわかった。本研究としては、さらに走査トンネル分光自体の計算機シミュレーションを行うための努力も続けたが、表面局所状態密度を計算するマックスプランク研究所(ベルリン)のCrayスーパーコンピュータのためのプログラムの移植に手間取って、残念ながら、未だに達成できていない。しかし、少なくとも光電子スペクトルの計算から、表面の電子状態はその基礎とするポテンシャルの作成や表面垂直方向の計算の方法などにかなり敏感なことがわかった。