【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】15H03561 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

電界効果 / 界面原子・分子層 / ナノスケール物性 / 電子状態計算 / 密度汎関数法 / 表面・界面物性 / 計算物理 / ナノ材料

【研究成果の概要】

異種材料界面付近の数原子・分子層や二層グラフェンのような原子層物質における印加電圧による原子や電子の振舞いの変化を信頼性の高い計算法を駆使して解析した。その結果、有機分子層において電場による電荷分布変化が大きい領域が一部に限られる場合があること、金属－強誘電体－常誘電体－金属積層構造において負の誘電率が発現しうること、金属－リン酸リチウム接合系で電場によって界面イオン分布が顕著に変化する領域はナノメートル程度の厚さであること、および二層グラフェンにおける電場によるエネルギーギャップの変化の様子等、様々な知見を得た。

【研究の社会的意義】

コンピュータ中の不揮発メモリ等の情報素子、二次電池等のエネルギー変換素子等、多くの素子において電圧の印加が動作の鍵を握っている。これは、微視的には電圧印加で発生する電場によって異種材料界面等のナノメートルスケールの領域での原子や電子の振舞いがどのように変化するかという問題に帰着する。この点を明らかにするのは従来難しかった。本研究では信頼性の高い計算法を駆使してこの問題に取り組み、金属基板上の有機分子、二層グラフェン、金属－誘電体－金属積層構造等における原子や電子の振舞いの電場による変化について様々な新たな知見を得ることができた。この点で学術的・社会的意義が大きい。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)