高強度超短パルスレーザーにより誘起される電子格子ダイナミクスの第一原理計算

高强度超短脉冲激光诱导电子晶格动力学的第一性原理计算

• 批准号: 12J02342
• 负责人: 篠原 康
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J02342/
• 关键词: 第一原理計算; コヒーレントフォノン

極性半導体の例としてGaAsを対象にコヒーレントフォノンの生成過程を微視的な理論から明らかにした。また、SbとSiについてコヒーレントフォノンの観測過程のシミュレーションを行った。さらに研究の実施計画にはない点として、応用数理に基づく効率的な固有値解法をBogoribov-de Genness方程式に適用し、その有効性を実証した。GaAsに対して、これまでに開発した手法を適用し、その生成機構の第一原理シミュレーションを行った。これまでに明らかにしてきたSiやSbと同様、Raman過程に伴うコヒーレントフォノンの励起機構が第一原理的に再現されることを確認し、極性半導体のGaAsにおいても既存の理解が適用できることを示し、力の絶対値を評価した。さらに、極性半導体特有のメカニズムである瞬間的な表面電場の消失に伴う物理過程を特徴づけるBornの有効電荷の計算を行った。既存の研究では定常電場を含めた自由エネルギーを最小にするアプローチで第一原理的に計算されていたが、我々は電場を断熱的に加えることで定常電場を模したシミュレーションを行い、我々のアプローチで、理論の先行研究、および実験値と良い一致を見、本アプローチで定常電場がかかった状態をうまく記述できていることを示した。論文をまとめる為の計算結果は概ねとり終わっている。コヒーレントフォノンの生成過程の第一原理シミュレーションでは、Siに対しては十分な結果が得られたが、Sbについては、十分な精度を計算で達成するためには莫大な計算コストがかかることが判明したため、他の物質でのシミュレーションも合わせて論文にまとめる方針を検討している。前年度デュアルディグリープログラムで培った応用数理の知見を活かし、高効率固有値解法である櫻井杉浦法をBogoribov-de Genness方程式に適用し、高効率計算が出来る事を実証し、超大規模系の理論計算の可能性を示した。

Polar semiconductor の example と し て GaAs を like に seaborne コ ヒ ー レ ン ト フ ォ ノ ン の generation process を theory of micro visual な か ら Ming ら か に し た. ま た, Sb と Si に つ い て コ ヒ ー レ ン ト フ ォ ノ ン の 観 measuring process の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. さ ら に research の be applied plan に は な い point と し て, 応 use mathematical に づ く sharper rate な inherent numerical solution を Bogoribov - DE に Genness equations applicable し, そ の have sharper sex を card be し た. GaAs に し seaborne て, こ れ ま で に open 発 し た を applicable し, そ の production mechanism の first principle シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. こ れ ま で に Ming ら か に し て き た Si や Sb と with others and Raman process に う コ ヒ ー レ ン ト フ ォ ノ ン の wound up institutions が first に representation of the principle of さ れ る こ と を confirm し, polar semiconductor の GaAs に お い て も existing の understand が applicable で き る こ と を し, force の unique numerical を evaluation of seaborne 価 し た. さ ら に, polar semiconductor characteristic の メ カ ニ ズ ム で あ る instantly disappear の に な surface electric field with う physical process を, 徴 づ け る Born の is の computing services charge line を っ た. Existing の research で は constant electric field contains を め た free エ ネ ル ギ ー を minimum に す る ア プ ロ ー チ で に on the first principle of さ れ て い た が, I 々 は electric field を break hot に plus え る こ と で constant electric field を die し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, I 々 の ア プ ロ ー チ で の first, theory research, お よ び be 験 good numerical と い consistent を see, this ア プ ロ ー チ で constant electric field が か か っ た state を う ま く account で き て い る こ と を shown し た. The paper をまとめる presents the <s:1> calculation results, ねと approximate ねと, and ultimately わって る る. コ ヒ ー レ ン ト フ ォ ノ ン の generation process の first principle シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は, Si に し seaborne て は very な results ら が れ た が, Sb に つ い て は, very な を calculation precision で reached す る た め に は great な computing コ ス ト が か か る こ と が.at し た た め, he の で の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン も close わ せ て paper に ま Youdaoplaceholder0 policy を検 seek て て る る. Before annual デ ュ ア ル デ ィ グ リ ー プ ロ グ ラ ム で culture っ た 応 with mathematical の knowledge を live か し, inherent numerical solution to the high rate of unseen で あ る sakurai shan pu method を Bogoribov - DE Genness し, high working rate calculation equations に apply が out を る things be し, vlsi is の の possibility を theoretical calculation in し た.

项目成果

First-principles calculation for coherent phonon generation in solids

固体中相干声子产生的第一性原理计算

• 发表时间: 2012
• 作者: S. Ishikawa;R. Kano;K. Kobayashi;T. Bando;N. Narukage;R. Ishikawa;M. Kubo, Y. Katsukawa;Y. Suematsu;H. Hara;T. Shimizu;T. Sakao;K. Ichimoto;G. Giono;T. Holloway;A. Winebarger;J. Cirtain;B. DePontieu;R. Casini;F. Auchere;J. TrujilloBueno;篠原 康
• 通讯作者: 篠原 康

時間依存密度汎関数理論による極性半導体コヒーレントフォノン生成の記述

使用瞬态密度泛函理论描述极性半导体中相干声子的产生

• 发表时间: 2014
• 作者: 篠原康;佐藤駿丞;矢花一浩
• 通讯作者: 矢花一浩

REAL-TIME TDDFT SIMULATION FOR ELECTRON-PHONON DYNAMICS UNDER ULTRASHORT LASER PULSE

超短激光脉冲下电子-声子动力学的实时 TDDFT 仿真

• 发表时间: 2013
• 作者: Y. Shinohara;S. A. Sato;K. Yabana;J. -I. Iwata;T. Otobe;and G. F. Bertsch
• 通讯作者: and G. F. Bertsch

時間依存密度汎関数理諭による半金属コヒーレントフォノン生成の振動数依存性の分析

使用时间相关密度泛函理论家分析半金属相干声子产生的频率依赖性

• 发表时间: 2012
• 作者: 坂本悠磨;ら;篠原 康
• 通讯作者: 篠原 康

Coherent phonon generation in time-dependent density functional theory

• DOI: 10.1103/physrevb.82.155110
• 发表时间: 2010-10
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Y. Shinohara;K. Yabana;Y. Kawashita;J. Iwata;T. Otobe;G. Bertsch