トポロジカル欠陥をもつグラファイト関連物質における電子物性の理論的研究

拓扑缺陷石墨相关材料电子性能的理论研究

• 批准号: 00J05298
• 负责人: 高木 祥光
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J05298/
• 关键词: 炭素材料; 電子状態計算; バンドギャップ構造

局所密度近似に基づく密度汎関数法によって、フッ化グラファイト、ならびにフッ化ボロンナイトライドの電子状態を、前年度と比べてより詳細に調べた。その結果、フッ化ボロンナイトライドのバンドギャップ近傍の電子状態の特異性はフッ化ボロンナイトライドが極性を示す物質であることに起因していることがわかった。つまり、極性によって各層内に生じる静電ポテンシャルの差に依存して、フッ化ボロンナイトライドのバンドギャップの大きさが変化していることを突き止めた。これにより、各層内に生じる静電ポテンシャルの差の無い物質とある物質のバンドギャップ近傍の電子状態の膜厚依存性は、定性的に異なることを明らかにできた。さらに、フッ化グラファイトと同様のトポロジーをもつハロゲン化されたシリコン薄膜についてもフッ化グラファイトと似た電子状態を示すことが期待される。そのため、ハロゲン化されたシリコン薄膜の電子状態を局所密度近似に基づく密度汎関数法によって調べた。その結果、シリコン膜厚に依存してバンドギャップ構造が直接遷移型から間接遷移型に転移することがわかった。さらに、フッ化グラファイトやフッ化ボロンナイトライドをデバイスとして応用する際、超格子を作成する必要がある。そのため、フッ化グラファイトやフッ化ボロンナイトライドで構成される起格子の幾つかの場合において電子状態計算を行った。それにより、これら2つの物質の組合せかたと各物質を構成する膜厚の変化によって、超格子のバンドギャップ構造が様々な構造をとることが理論的に示すことができた。

Bureau density approximation に base づ く density masato method に よ っ て, フ ッ change グ ラ フ ァ イ ト, な ら び に フ ッ change ボ ロ ン ナ イ ト ラ イ ド の を electronic state, before the annual と than べ て よ り detailed に adjustable べ た. そ の results, フ ッ change ボ ロ ン ナ イ ト ラ イ ド の バ ン ド ギ ャ ッ プ nearly alongside の electronic state の specificity は フ ッ change ボ ロ ン ナ イ ト ラ イ ド が polarity を で す material in あ る こ と に cause し て い る こ と が わ か っ た. つ ま り, polarity に よ っ て in each layer に raw じ る electrostatic ポ テ ン シ ャ ル の poor に dependent し て, フ ッ change ボ ロ ン ナ イ ト ラ イ ド の バ ン ド ギ ャ ッ プ の big き さ が variations change し て い る こ と を tu き check め た. こ れ に よ り, within each layer に じ る electrostatic ポ テ ン シ ャ ル の worse の not い material と あ る material の バ ン ド ギ ャ ッ プ nearly alongside の electronic state の film thickness dependence は, qualitative に different な る こ と を Ming ら か に で き た. さ ら に, フ ッ change グ ラ フ ァ イ ト と with others の ト ポ ロ ジ ー を も つ ハ ロ ゲ ン change さ れ た シ リ コ ン film に つ い て も フ ッ change グ ラ フ ァ イ ト と like た electronic state を shown す こ と が expect さ れ る. そ の た め, ハ ロ ゲ ン change さ れ た シ リ コ の electronic state を ン film bureau density approximation に base づ く density masato method に よ っ て adjustable べ た. そ の results, シ リ コ ン film thickness に dependent し て バ ン ド ギ ャ ッ が プ structure type direct migration か ら type indirect migration に planning move す る こ と が わ か っ た. さ ら に, フ ッ change グ ラ フ ァ イ ト や フ ッ change ボ ロ ン ナ イ ト ラ イ ド を デ バ イ ス と し て 応 with す る interstate, super lattice を す る necessary が あ る. そ の た め, フ ッ change グ ラ フ ァ イ ト や フ ッ change ボ ロ ン ナ イ ト ラ イ ド で constitute さ れ る up grid の several つ か の occasions に お い electronic line state calculation を っ て た. そ れ に よ り, こ れ ら 2 つ の material combination の せ か た と each material を す る film thickness の variations change に よ っ て, superlattice の バ ン ド ギ ャ ッ プ tectonic が others 々 な tectonic を と る こ と に が theory in す こ と が で き た.