時間発展する電子状態の第一原理計算

时间演化电子态的第一性原理计算

• 批准号: 00J09807
• 负责人: 渡辺 尚貴
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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-00J09807/
• 关键词: 時間依存Schroedinger方程式; 時間依存Kohn-Sham方程式; 時間発展; 量子動力学; 非線形光学; 量子デバイス; 分子デバイス; シミュレーション

昨年度までに私は時間依存Schroedinger方程式や時間依存Kohn-Sham方程式のもとでの波動関数の時間発展を数値的に解くアルゴリズムを改良してきました。本年度前半では、このアルゴリズムを用いて、2次元メゾスコピック系での電子状態の時間発展の汎用シミュレータを開発しました。このプログラムでは周期的または閉鎖的な2次元系の任意の回路図を設定できます。電場、磁場、密度汎関数理論による電子間の相互作用などを含めて、その回路内での電子の流れをシミュレートできます。このプログラムを用いて、近年ますます高速化と微小化が進んでいる半導体素子を量子力学的手法でより発展させることができます。本年度後半では、分子や結晶中での電子の時間発展を計算する汎用シミュレータを開発しました。このプログラムはまず電子状態の初期状態を解きます。これはいわゆる通常の第一原理電子状態計算のことで、ハミルトニアンの固有状態を求めます。そして同じハミルトニアンに外場を加ええ際の波動関数の時間発展を計算します。このプログラムでは周期的、閉鎖的な系に加えて、孤立的な3次元系を扱えます。電場、磁場、電子間相互作用などを含めて任意の結晶、分子での電子の運動をシミュレートできます。このプログラムを用いて、物質の光学特性や超高周波の外場での電気特性などを解析することできます。本研究成果の計算アルゴリズムと計算ソフトウェアは近い将来の電子工学、応用化学の分野での原子・電子レベルの物質制御や機能設計に役立つと思われます。

The solution of the time-dependent Schroedinger equation and the time-dependent Kohn-Sham equation is improved. In the first half of the year, the time evolution of electronic states in the two-dimensional system was launched. This is a set of arbitrary loops in a closed two-dimensional system. Electric field, magnetic field, density theory, electron interaction, electron flow in the loop In recent years, the semiconductor element has been developed by means of quantum mechanics. In the second half of the year, the calculation of the time evolution of electrons in molecules and crystals was developed. The initial state of the electronic state is explained. The first principle electron state calculation is used to calculate the intrinsic state of the electron. The calculation of the time evolution of the ratio between the external field and the external field This is a periodic, closed, isolated, three-dimensional system. Electric field, magnetic field and electron interaction include arbitrary crystallization and electron motion. The optical properties of materials and the electrical properties of ultra-high frequency fields are analyzed. The results of this research are based on the calculation of atomic, electronic and material control functions in electronic engineering and applied chemistry.