matelier事例集ダイジェスト版

原子スケール材料シミュレーション matelier計算事例集 ダイジェスト版 株式会社アスムス 2024年6月

電子状態 バンドギャップ，バンド構造

ZnOのバンドギャップ最適化 ベイズ最適化法を用いて、 DFT-1/2 法によるバンドギャップ値を 求めます。 Zn O ソフト: Exciting, GpyOpt 10 iteration 程度でバンドギャップ値が収束しています。

半導体Siの不純物準位解析 PBEsolはバンドギャップと不純物準位を過小評価します。TB09はこれらを大きく改善します。 Si 512原子のうち、一原子を不純物原子に置き換えました。 As（ドナー） 不純物準位 (meV) バンドギャップ (eV) TB09 41 1.07 PBEsol 18 0.47 文献値 49 1.11 Al （アクセプタ） 不純物準位 (meV) バンドギャップ (eV) TB09 37 1.07 PBEsol 10 0.49 文献値 57 1.11 ドナー準位の電荷密度分布

単層MoS2の1H/1T 界面の電子状態 金属/半導体界面の状態密度分布を調査しました。 1H (半導体) zigzag 端で接する場合 armchair 端で接する場合 S zigzag Mo PAW, DFT-D2 armchair 1T (金属的) バンドギャップが 発生

ノンコリニア反強磁性体 Sr2IrO4 のバンド PAW+U, SOI Ir 5d 軌道の電子相関・強いスピン軌道相互作用により、t2g バンド中にギャップが開きます。 磁気モーメント Sr Ir O Ir 5d 軌道 t2g 成分

単層MoSe2の電場誘起ラシュバ分裂 k 空間におけるスピン磁気モーメントの分布を調査しました。 スピン表面垂直成分 Se E = 0.0 V/Ang. E = 0.5 V/Ang. PAW, DFT-D2, SOI, ESM スピン表面平行成分 E = 0.5 V/Ang. Mo 電場下では、 ラシュバ分裂が ラシュバ 発生します。 分裂

表面に射影したバンド構造図 GaAs (110) MgO(100) バルク射影域を 灰色で示しました。 Si(111)

バンドアンフォールディング 基板上のグラフェンのバンド 構造図を求めます。 ⚫ 「グラフェン」のバンド 構造を得るために、基板 とグラフェンの周期性の 違いを利用します。 ⚫ バンドアンフォールディ ング計算機能を利用して、 グラフェンの周期の電子 状態を抽出します。 グラフェン グラフェン バッファ層 SiC基板 水素終端 電子ドープされたDirac錐

分光解析

Fe 酸化物の Fe 2p XPS 結合エネルギー PAW, PBEsol, DFT+U FeO Fe2O3 Fe3O4 Feの価数に応じて ピーク位置が変化します。

X線吸収端近傍構造とX線発光分光 X線吸収端近傍構造（XANES）: Ｘ線を吸収した内殻電子が伝導帯に励起される。内殻正孔を生じる。 相補的 X線発光分光（XES） : 価電子帯の電子が、正孔をもつ内殻軌道に落ちＸ線を放出する。内殻正孔は消滅。 XANESの終状態 ≒ XESの始状態 N 1s 軌道の内殻正孔が絡むスペクトル (K端) 小 N* N*は 1s軌道 に正孔 あり バンドギャップ N 大 Al, Ga, In 窒化物半導体スーパーセル（72原子）

赤外分光：固体フォノンによる赤外反射 固体フォノンの情報は、（遠）赤外領域に現れます。 第一原理計算による赤外分光の解析は、 複数の計算機能の組み合わせで実現します。 • 構造最適化 • 電子系誘電率 • ボルン有効電荷（Berry位相） • 振動解析 FeS2

非共鳴ラマン分光 固体電解質：Li6PS5Cl ラマンスペクトル（非共鳴） 電子書籍では、振動の様子 を動画でご覧いただけます。 398 cm-1 先行研究（実験）と合う結果を得ました。 https://doi.org/10.1002/batt.201900218 (Open Access)

• https://doi.org/10.1002/batt.201900218

その他

高圧下の電子状態計算 高い圧力の実現は高コストですが、シミュレーションで仮想的に実現することは容易です。 RuN2

N含有 NiFe 合金の磁気交換相互作用 PBE(OpenMX) Ni Fe N ドープするN原子量が増えると、 磁気交換相互作用が弱まることが分かります。

α-In2Se3の分極反転経路のNEB計算 PAW, DFT-D3 (M3) (M1) (M2) (M4)

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