強電界下におけるナノ構造の電子状態と電気特性の理論解析

强电场下纳米结构电子态和电学性质的理论分析

基本信息

批准号：
02J08213
负责人：
合田義弘
金额：
$ 1.28万
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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

電界及び電気伝導に関する物理現象は、エレクトロニクスと直接結び付いているという意味で極めて重要であり、ナノテクノロジーのブレイクスルーを目指して盛んに基礎研究が行われている。なかでも強電界を印加した表面から電子がトンネル効果により真空へ放出される現象である電界電子放出は、フラットパネルディスプレイ等への応用として工学的に重要であるばかりでなく、電界に対する固体表面の応答として基礎的にも非常に興味深い現象である。前年度では、水素終端シリコン表面からの電界電子放出の理論解析を行いその複雑な電子放出のメカニズムを明らかにした。本年度では、表面吸着原子構造の放出特性への影響を散乱状態をあらわに考慮しつつ密度汎関数法に基づき非経験的に理論解析した。吸着構造としてはSi(100)表面上のアルミニウムを例にとり、様々な吸着構造の放出特性への影響を解析した。その結果、アルミニウム吸着Si(100)表面の放出特性は清浄Si(100)表面および清浄Al(100)表面のいずれよりもよい事がわかった。また、放出特性を記述する指針として表面上の局所ポテンシャル障壁の最小値に着目することが有効である事もわかった。さらに、アルミニウム吸着Si(100)表面の電子放出のメカニズムとしてアルミニウムから基盤シリコン原子への電子移動が重要な役割を果たしていることが明らかになった。さらに、本年度では米国Vanderbilt大学において、分子によるナノ接合構造の電気伝導特性の理論解析を行った。電極との相互作用の大きいチオール接合では分子を帯電させるのは困難であることがわかった。さらに、電極と分子の相互作用を変化させる事により、分子を線形的に帯電させることも、電子一個単位で離散的に帯電させることもできることを明らかにした。(研究期間:平成15年5月〜平成16年3月)

在与电子直接相关的意义上，与电场和电导传导有关的物理现象非常重要，并且正在积极进行基础研究，目的是在纳米技术中进行突破。特别是，由于隧道效应，将电子从表面发射到具有强电场的表面上，这是一种现象，这是一种现象，不仅在平面面板显示器中的工程中都很重要，而且在固定面板显示器中的应用中也很重要，而且在固体表面对电场的基本响应中还是非常有趣的现象。在上一年，我们分析了从氢终止硅表面的理论场电子发射，以阐明电子发射的复杂机制。在今年，理论分析是基于密度功能方法进行的，考虑到散射状态，并利用表面吸附的原子结构对释放性能的影响。吸附结构以Si（100）表面的示例铝为例，并分析了各种吸附结构对释放性能的影响。结果，发现铝吸附的Si（100）表面的释放性能优于干净的Si（100）表面和干净的Al（100）表面。还发现，专注于表面上局部电位障碍的最小值作为描述释放特征的指南是有效的。此外，已经揭示了电子从铝向基础硅原子的转移起着重要的作用，作为在铝吸附的Si表面上电子发射的机制（100）。此外，今年，美国范德比尔特大学对分子纳米结构的电导率特性进行了理论分析。已经发现，很难在与电极相互作用的硫醇连接中充电分子。此外，已经揭示了通过改变电极与分子之间的相互作用，可以通过电子单位线性充电或离散电荷。（研究期：2003年5月至2004年3月）