matelier事例集ダイジェスト版

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March 21, 24

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原子スケール材料シミュレーション計算事例です。
（第一原理電子状態計算）

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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

10.

分光解析

11.

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。

12.

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）

13.

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

14.

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)