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材料機能設計のための励起構造計算システム 酸化亜鉛セラミックスにおける局在量子構造

研究報告コード R030000302
掲載日 2005年2月22日
研究者
  • 田中 功
  • 大場 史康
研究者所属機関
  • 京都大学大学院エネルギー科学研究科
  • 京都大学エネルギー科学研究科
研究機関
  • 京都大学
報告名称 材料機能設計のための励起構造計算システム 酸化亜鉛セラミックスにおける局在量子構造
報告概要 機能性材料として広く利用されている酸化亜鉛(ZnO)の特性は点欠陥、表面、界面などに局在した電子構造に起因する。しかし、このような局在量子構造についての定量的情報は少ないために、本研究では、新しく計算システムを導入して、ZnOセラミックスの機能発現を担う点欠陥および粒界について精緻な計算を系統的に行なった。ZnO中の酸素欠損に起因する点欠陥については、平面波基底の第一原理擬ポテンシャル法による理論計算を行なった。その結果、欠陥の形成エネルギーは、大部分の化学ポテンシャルの範囲においてO空孔が最も低い値を示し、従って、ZnOの電気特性の説明には、格子間ZnやアンチサイトZnを安定化する複合欠陥等を考慮する必要があると考えられた。次に、原子配列に由来するZnO粒界の電子状態については、先ず粒界安定原子配列を原子間ポテンシャル法で求め、得られた構造について第一原理分子軌道法により計算を行なった。その結果、ZnOのバリスター特性は粒界での不純物や点欠陥の偏析に由来するものと結論された。
画像

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研究分野
  • 絶縁体結晶の電子構造
  • 結晶中の局在電子構造
  • 数値計算
  • セラミック・磁器の性質
研究制度
  • 計算科学技術活用型特定研究開発推進事業 物質・材料分野
研究報告資料
  • 田中 功、大場 史康. 材料機能設計のための励起構造計算システム 酸化亜鉛セラミックスにおける局在量子構造. 計算科学技術活用型 特定研究開発推進事業 研究報告会 ~進展する第三の科学技術~ 2000. p.28 - 29.

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