半導体中の点欠陥に起因する弾性異常の理論

半导体点缺陷引起的弹性异常理论

基本信息

批准号：
10J07800
负责人：
山田武見
金额：
$ 0.9万
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：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

シリコン単結晶に対する超音波実験において、1億個に1個ともいわれる極微量な原子空孔に起因する弾性定数の異常なソフト化が報告されている。特に最も基本的な系であるとされるボロンドープシリコンにおいては、ソフト化の異常な磁場依存性が報告され、超音波実験の解析から負の結合定数を持つスピン軌道相互作用が重要視されている。本研究ではこの問題に対し、無限系に1個の空孔状態を記述できるグリーン関数法を用いてその電子状態の記述、及び観測されている弾性定数のソフト化との関係を詳細に調べた。特にこれまでのタイトバインディングモデルとグリーン関数法に基づく方法に、空孔波動関数の拡がりに起因するスピン軌道相互作用の非局所的な効果を考慮することで、負のスピン軌道相互作用が実現し得ることを初めて明らかにした。この結果は異方的に拡がった空孔波動関数に対するスピン軌道相互作用の効果を精度よく考慮することが、原子空孔の低温基底状態を決定する上で本質的に重要であることを示唆するものである。また上記の研究と並行して、重い電子系におけるメタ磁性や近藤半導体の研究、並びに鉄系超伝導体における磁気・軌道揺らぎの研究にも従事した。重い電子系の研究では、強相関電子系に対して有効な理論として知られる動的平均場理論を、実際の物質構造・結晶場の効果を考慮した周期アンダーソンモデルに適用し、電子状態の温度依存性、磁場依存性、相互作用依存性を統一的に調べた。得られた物理量には電子状態の繰り込みなどの強相関効果に加え、磁場誘起重い電子状態などの興味深い物理が反映されており、実際の実験で得られているメタ磁性や近藤半導体の振る舞いを精度良く記述している。鉄系超伝導体に対する研究では、多軌道性と電子フォノン相互作用を動的平均場の範囲で量子的に取り扱うことで、これらの局所揺らぎを利用した超伝導理論が実際の系で発現している可能性について調べた。こうした本研究における手法は、現実的な物質構造の下で量子多体問題を解くことを可能にしており、単原子空孔の量子状態を定量的に記述するための重要な計算手法であるとして期待されるものである。

据报道，在硅单晶的超声波实验中，由于微量的原子空位（据称为亿分之一），弹性常数变得异常柔软。特别是，在据说是最基本的系统的硼掺杂硅中，软化对磁场的不寻常依赖性已被报道，并且超声实验的分析强调了具有负耦合常数的自旋轨道相互作用。有。在这项研究中，我们使用格林函数方法详细研究了电子态的描述与观察到的弹性常数软化之间的关系，该方法可以描述无限系统中的一种空位态。他首次透露，特别是，在基于紧束缚模型和格林函数方法的传统方法中，可以通过考虑空穴波函数展宽引起的自旋轨道相互作用的非局域效应来实现负自旋轨道相互作用。他得到了什么。这一结果表明，准确考虑自旋轨道相互作用对各向异性膨胀空位波函数的影响对于确定原子空位的低温基态至关重要。在上述研究的同时，我还从事重电子系统和近藤半导体中的超磁性研究，以及铁基超导体中磁和轨道涨落的研究。在重电子系统的研究中，已知对强相关电子系统有效的动态平均场理论被应用于周期性安德森模型，该模型考虑了实际材料结构和晶体场的影响，以计算我们以统一的方式研究了电子态的温度依赖性、磁场依赖性和相互作用依赖性。获得的物理量不仅反映了电子态重正化等强相关效应，而且还反映了磁场诱发的重电子态等有趣的物理量，使得准确估计实际实验中获得的亚磁性和近藤半导体的行为成为可能。描述的。在铁基超导体的研究中，通过在动态平均场范围内以量子方式处理多轨道特性和电子-声子相互作用，可以开发利用实际系统中的这些局域涨落的超导理论。那这项研究中使用的方法使得解决现实材料结构下的量子多体问题成为可能，被认为是定量描述单原子空位量子态的重要计算方法，这是值得期待的。