自然欠陥を考慮した二酸化チタンの電子物性と熱力学的な相安定性の研究

本年度は体調を崩すことが多く研究に従事できなかった期間が生じてしまい, 昨年度と比べて研究の進捗度合いは非常に小さなものにとどまってしまったが, 本年度は以下の様な成果が得られた.1. 二酸化チタン多形の相安定性の理論解析において交換・相関汎関数の選択がどの程度結果に影響を与えるかを見積もるため, 電子状態とフォノン状態双方を局所密度近似（LDA）で計算した昨年度の結果と, 電子状態のエネルギーのみを一般化勾配近似（GGA）に置き換えた結果とを比較した. その結果, 用いる交換・相関汎関数の種類によって予測される転移点が大きく変わり得ることがわかった.2. 高濃度窒素ドープ二酸化チタンにおける電子状態の研究において, 昨年度より電子状態の解析を更に詳細に解析し, フェルミレベル付近の部分電荷密度分布を明らかにした. その結果, 高濃度に窒素ドープした場合のキャリアの伝導ルートを解明することができた.3. チタン酸窒化物の電子状態の研究昨年度の研究において理論提案したチタン酸窒化物（Ti2N2O）の電子状態の解析をより詳細に行った結果, Ti2N2Oにおけるバンドギャップの縮小は, 伝導バンド下端の下降によるものではなく価電子バンド上端の上昇によるものであること, さらにこの価電子バンド上端の上昇は, 主に窒素の2p状態によるものであることがわかった.4. 自然欠陥を含む単純チタン酸化物における超伝導発現に関する研究において, TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7等の, TiO2から酸素が欠損した組成を持つ一連の単純チタン酸化物における超伝導発現機構を理論的に解明するための第一段階として, TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7各組成について, 結晶構造の分類および電子状態の計算を行った. さらにTiOに関しては, フォノン分散の計算も行った.

本年度は体調を崩すことが多く研究に従事できなかった期間が生じてしまい, 昨年度と比べて研究の進捗度合いは非常に小さなものにとどまってしまったが, 本年度は以下の様な成果が得られた.1. 二酸化チタン多形の相安定性の理論解析において交換・相関汎関数の選択がどの程度結果に影響を与えるかを見積もるため, 電子状態とフォノン状態双方を局所密度近似（LDA）で計算した昨年度の結果と, 電子状態のエネルギーのみを一般化勾配近似（GGA）に置き換えた結果とを比較した. その結果, 用いる交換・相関汎関数の種類によって予測される転移点が大きく変わり得ることがわかった.2. 高濃度窒素ドープ二酸化チタンにおける電子状態の研究において, 昨年度より電子状態の解析を更に詳細に解析し, フェルミレベル付近の部分電荷密度分布を明らかにした. その結果, 高濃度に窒素ドープした場合のキャリアの伝導ルートを解明することができた.3. チタン酸窒化物の電子状態の研究昨年度の研究において理論提案したチタン酸窒化物（Ti2N2O）の電子状態の解析をより詳細に行った結果, Ti2N2Oにおけるバンドギャップの縮小は, 伝導バンド下端の下降によるものではなく価電子バンド上端の上昇によるものであること, さらにこの価電子バンド上端の上昇は, 主に窒素の2p状態によるものであることがわかった.4. 自然欠陥を含む単純チタン酸化物における超伝導発現に関する研究において, TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7等の, TiO2から酸素が欠損した組成を持つ一連の単純チタン酸化物における超伝導発現機構を理論的に解明するための第一段階として, TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7各組成について, 結晶構造の分類および電子状態の計算を行った. さらにTiOに関しては, フォノン分散の計算も行った.