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ナノスケールデバイスの量子伝導特性に対する
大規模シミュレーション
電極(ドレイン)
電極(ソース)
有機分子架橋系の電流密度
目的
省エネルギー社会や安全安心な耐災害性社会,低希少元素化社会に貢献するナノスケールデバイスの可能
性が議論されており,その実現に資する材料の特性の理解や材料探索のため,大規模シミュレーションを用いた
量子伝導特性の解析を実施
特徴
両端に電極を持つ開放系の電子状
態や伝導特性(コンダクタンス,電流電圧曲線等)を求めることができる
手法






コンダクタンス
電流-電圧曲線
入射電子の空間分布
電流密度
電子状態(状態密度等)
電流誘起力
他
電流-電圧曲線
入射電子の空間分布
入射電子
強束縛近似または
擬原子軌道・擬原子ポテンシャルを
用いた密度汎関数理論
+
非平衡グリーン関数法
計算できる量
適用例
カーボンナノチューブと銅の複合材料
銅に比べて約100倍という極めて高い電流容量を
持つカーボンナノチューブ銅複合材料の伝導特性の
解析
単体CNT表面への銅原子の吸着数(黒)とコンダクタンス(赤)
有機分子架橋系におけるスピントロニクス
スピンバルブ
→ Tunnel magnetic resistance (RTM)
スピンフィルター
→ Spin injection factor ()
Ni電極に架橋した非磁性分子の伝導
P
AP
or
電流誘起力の分布
P: Parallel magnetization
AP: Anti-Parallel magnetization
●参考文献:
Spintoronic transport of a non-magnetic molecule between
magnetic electrodes
Applied Physics Letters 103 (2013) 233115.
Authors: H. Kondo and T. Ohno
※利用シミュレーションコード:EHMDおよびExTB (当財団において開発)
※利用シミュレーションコード:ASCOT
文部科学省次世代IT基盤構築のための研究開発
「イノベーション基盤シミュレーションソフトウェアの研究開発」において開発・公開
http://www.ciss.iis.u-tokyo.ac.jp/index.html