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金属酸化物ナノ結晶における電子-正孔捕獲の理論模型

金属氧化物纳米晶中电子空穴捕获的理论模型

基本信息

批准号：
22740192
负责人：
マッケナキースパトリック
金额：
$ 1.5万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22740192/
关键词：
電子捕獲正孔捕獲金属酸化物粒界第一原理ナノ粉末

项目摘要

プロジェクトの提案課題(1-3)に則して、以下に個別の結果をまとめる。1.手法の開発:HfO_2におけるカチオン欠陥と正孔との相互作用をモデル化するために、CONによるアプローチを拡張した。この手法は自由電荷キャリアの生成につながるカチオン欠陥からの正孔の熱的解放を記述することができる。そのような効果をモデル化できることは、光エレクトロニクスや光触媒への応用を伴うp型酸化物の性質を理解する上で重要である。本研究はNature Materialsへの投稿を準備中である。2.酸化物表面における電子-正孔捕獲:MgOの表面らせん転移による電子捕獲を、水素との相互作用を含めてモデル化してきた。これまでにない数の原子をフルに量子力学レベルで取り扱うために、埋め込みクラスタ法によるアプローチを用いた。これにより、転移が強力な表面電子トラップとして働くだけでなく、表面の水素が転移と出会うことによってプロトンと電子に解離することが示された。この予測はFritz-Haber研究所のH-J.Freund教授のグループによって最近行われた実験と一致する。3.酸化物界面における電子-正孔捕獲:正孔ドープされた条件でのHfO_2粒界の非平衡融解を分子動力学法によってシミュレーションした。このアプローチにより電気的なバイアス下でのHfO_2多結晶膜を突きぬける漏れ電流の効果をシミュレートできる。電流は温度上昇を引き起こし、酸素欠陥の拡散や、粒界の電気抵抗のスイッチングを引き起こす。これは不揮発性でエネルギー消費の少ない情報記憶デバイスへの応用に結びつく重要なテクノロジーである、酸化膜における抵抗スイッチングに対する直接的なモデルを与える。このように、本研究プロジェクトでは応用面と手法面の両方において多くの重要な結果を生み出すことに成功した。WPI-AIMRの職を辞するためプロジェクトを早期に終了することになったが、むこう数ヶ月のうちに本課題を謝辞に引いたインパクトの高い論文を多く出せると期待される。

The following results were obtained for each of the proposed topics (1-3). 1. The development of HfO_2: The interaction between HfO_2 and HfO_2 This method describes the generation of free charge and the release of heat from positive holes. It is important to understand the properties of p-type acid compounds. This study is in preparation for submission to Nature Materials. 2. Acidic surface electron capture:MgO surface electron capture, water element interaction, and chemical composition The number of atoms in the quantum mechanics is calculated by the method of quantum mechanics. The surface electrons are transferred and dissociated. This prediction is consistent with the recent work of Professor H-J.Freund of the Fritz-Haber Institute. 3. A molecular dynamics approach to the non-equilibrium melting of HfO_2 particles under the conditions of electron-positive pore trapping at the interface of acidified species HfO_2 polycrystalline films under the condition of high voltage leakage current Current temperature rise, acid deficiency, particle resistance, temperature rise This is a non-volatile process that requires a small amount of information to be stored in the memory and used in the application. It is an important process that is directly related to the acidification of the film. This study was successful in producing a number of important results from a variety of approaches. WPI-AIMR's job is to end up in the early stage.