第一原理計算による半導体デバイス絶縁用薄膜の電子状態とリーク電流に関する研究

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これまでに開発した大規模・半無限系対応プログラムを、並列コンピューターに適したアルゴリズムおよびプログラムへ改良し、さらにスーパーコンピューターで計算速度が向上するようにチューニングを行った。そしてさらなる高速化、高精度化、汎用化を実現した。精度に関しては、これまでは計算量は少なくてすむが、精度と汎用性に乏しい擬ポテンシャルを用いてきたが、我々のグループで独自に開発した、計算量を増大させることなく精度のよい擬ポテンシャルを組み込むことができるtime-saving double-grid technique(T.Ono and K.Hirose : Phys.Rev.Lett. 82 5016-5019(1999), T.Ono and K.Hirose : Phys.Rev.B 72 085115 1-12(2005))をプログラムに組み入れることによって高精度化を実現した。本手法によって無限に続く結晶を含む系の電子状態を高精度に計算できていることを確認するためにアプリケーションとして電極間に挟まれたナノワイヤーについて東京大学物性研究所および東北大学所有のスーパーコンピューターを使用して電子状態計算を行った。その結果をもとにして電気伝導計算を行い、実験結果と比較することにより申請者が開発した手法の有用性を確認した。電気伝導計算には我々の研究グループで開発され、世界的に定評のあるOverbridging Boundary-Matching Method(Y.Fujimoto and K.Hirose ; Phys.Rev.B 67 195315 1-12(2003))を用いた電気伝導計算手法を用いた。その成果を学術論文Physical Review Eで発表した。