強相関凝縮系における結合クラスター理論の展開と新アルゴリズムの開発

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半導体電子状態の完全解明。近年、次世代パワーデバイス半導体として注目を集めます炭化ケイ素(SiC)は従来の基礎半導体理論では説明しきれない多くの現象が実験によって明らかになってきており、デバイス開発の基本指針や解析が極めて困難な状況に陥っている。本研究では、密度汎関数理論に基づいた理論計算により、その微視的メカニズムが伝導体下端の電子状態の異常性に起因することを明らかにした。その異常性とは、通常考えられてきたような原子近傍を広がった電子状態ではなく、内包空間内を浮遊(Float)した、ほとんど自由な電子状態(NFE ; Nearly Free Electron)であることを見いだした。この特異な電子状態を考慮することにより、これまで長年の謎とされてきた物理量の振る舞いを自然な形で説明することができるようになり、デバイス設計における指針や解析を初めて可能とするその土台を作ることができた。さらにはナノ内包空間を制御することにより低次元電子ガスを3次元結晶中に作り出せることを見いだした。多形制御というナノ構造体の制御により『材料潜在能力の極限発言』という可能性を示すことが出来、次のブレークスルーにつながる多くの研究成果を得ることが出来た。