トポロジカル欠陥をもつグラファイト関連物質における電子物性の理論的研究

拓扑缺陷石墨相关材料电子性能的理论研究

• 批准号: 00J05298
• 负责人: 高木 祥光
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J05298/
• 关键词: 炭素材料; 電子状態計算; バンドギャップ構造

局所密度近似に基づく密度汎関数法によって、フッ化グラファイト、ならびにフッ化ボロンナイトライドの電子状態を、前年度と比べてより詳細に調べた。その結果、フッ化ボロンナイトライドのバンドギャップ近傍の電子状態の特異性はフッ化ボロンナイトライドが極性を示す物質であることに起因していることがわかった。つまり、極性によって各層内に生じる静電ポテンシャルの差に依存して、フッ化ボロンナイトライドのバンドギャップの大きさが変化していることを突き止めた。これにより、各層内に生じる静電ポテンシャルの差の無い物質とある物質のバンドギャップ近傍の電子状態の膜厚依存性は、定性的に異なることを明らかにできた。さらに、フッ化グラファイトと同様のトポロジーをもつハロゲン化されたシリコン薄膜についてもフッ化グラファイトと似た電子状態を示すことが期待される。そのため、ハロゲン化されたシリコン薄膜の電子状態を局所密度近似に基づく密度汎関数法によって調べた。その結果、シリコン膜厚に依存してバンドギャップ構造が直接遷移型から間接遷移型に転移することがわかった。さらに、フッ化グラファイトやフッ化ボロンナイトライドをデバイスとして応用する際、超格子を作成する必要がある。そのため、フッ化グラファイトやフッ化ボロンナイトライドで構成される起格子の幾つかの場合において電子状態計算を行った。それにより、これら2つの物質の組合せかたと各物質を構成する膜厚の変化によって、超格子のバンドギャップ構造が様々な構造をとることが理論的に示すことができた。

利用基于局域密度近似的密度泛函理论，我们比前一年更详细地研究了氟化石墨和氮化硼氟化物的电子态。结果发现，氟化硼的带隙附近的电子态的独特性是由于氟化硼是极性物质的事实。换句话说，他们发现氟化硼的带隙大小根据各层内根据极性而产生的静电电位的差异而变化。结果表明，各层内不存在静电电位差的材料和具有特定材料的材料的带隙附近的电子状态的膜厚度依赖性有本质上的不同。此外，预计具有与氟化石墨类似的拓扑结构的卤化硅薄膜也将表现出与氟化石墨类似的电子态。因此，我们利用基于局域密度近似的密度泛函理论研究了卤化硅薄膜的电子态。结果发现，带隙结构根据硅膜厚度从直接跃迁型转变为间接跃迁型。此外，当应用氟化石墨或氟化硼作为器件时，需要产生超晶格。因此，我们对氟化石墨和氟化氮化硼组成的晶格的几种情况进行了电子结构计算。因此，我们能够从理论上证明，超晶格的带隙结构可以呈现出各种结构，具体取决于这两种材料的组合方式以及构成每种材料的薄膜的厚度。