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半導体ナノスピントロニクス材料の非局所理論に基づくデザイン

基于非局域理论的半导体纳米自旋电子材料设计

基本信息

批准号：
15034212
负责人：
赤井久純
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

半導体中の磁性不純物は局在したd共鳴状態を持ち、LDAはそれをほぼ定性的には正しく扱っているが、実際の共鳴準位はLDAで予想されるものより3〜4eVほど低いところにある。光学的な意味の共鳴準位をコーン・シャム方程式のエネルギースペクトラムと比較することはできないが、このような不一致がLDAに起因している可能性がある。このような不一致は磁気的性質、凝集的性質、線形応答にも影響を及ぼす可能性が高く、定量的な議論を困難にしている。このような問題を解消して、より信頼性のある理論を構築するために、非一様系に対する乱雑位相近似(RPA)により得られる交換相関エネルギーを密度汎関数法に用いて、LDAに頼らず、希薄磁性半導体の電子状態を取り扱う実用的な方法を開発した。局所ポテンシャルを用いてコーン・シャム方程式をつくり、基底状態を構成することに重点をおいて、最適化有効ポテンシャルの方法を用いた。最適化有効ポテンシャルの方法においては相関・交換エネルギーをコーンシャム軌道によって書き下しておいて、その表式を用いて最適化有効ポテンシャルを構成する。コーン・シャム軌道は得られるべき局所有効ポテンシャルによってセルフコンシステントに定義される。本研究ではRPAレベルにおける正しい、交換・相関エネルギーを用いるが、本年度は原子内交換・相関エネルギーのみを正しく計算し、原子間交換・相関エネルギーは一様電子ガス中の原子に対する表式を角いて評価した。この結果、(1)原子間交換・相関エネルギーは大きくなく、原子内交換・相関エネルギーで一応評価できること、(2)有効ポテンシャルを求めるために必要な積分方程式の解をKLI近似と呼ばれる方法を用いて解いているいるために、相関エネルギーによる寄与が小さく見積もられすぎていること、(3)しかし、交換ポテンシヤルの影響でd状態が局在化し磁性半導体のdレベルが6〜8eV程度下がること、(4)RPA計算の変わりに遮蔽交換ポテンシャルを用いて、有効ポテンシャルを構成すると、LDAに近い結果が得られることなどが明らかになった。

Magnetic impurities in semiconductors remain in the resonant state, LDA remains in the resonant state, and LDA remains in the resonant state. The resonance level of the optical implication is different from that of the LDA. These differences are due to the magnetic properties, aggregation properties, linear responses, and high probability of quantification. A new method for solving the problem of magnetic semiconductor by using density correlation method is developed. The key points and optimization methods of the system are discussed in detail. The method of optimizing the structure of the system is to optimize the structure of the system. The definition of the term is: In this study, we evaluated the expression of atomic correlation in RPA, interatomic exchange and correlation in this year's calculation. The results are as follows: (1) Interatomic exchange, correlation, and correlation are evaluated;(2) There is a necessary solution to the integral equation;(3) KLI approximation is used to solve the integral equation;(4)RPA calculation results in the masking of the exchange parameters, the formation of the exchange parameters, and the LDA calculation results in the formation of the exchange parameters.