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atomic layer deposition電子状態解析

応用事例

第一原理バンド計算PHASE/0、擬ポテンシャル作成CIAOによる活用事例です。

第一原理計算PHASE/0による原子スケール材料シミュレーショの活用事例のご紹介

材料開発の効率化に貢献する原子スケール材料シミュレータ「matelier」で、「PHASE/0」を扱うことができます。
PHASE/0は、平面波基底を採用した密度汎関数法による第一原理擬ポテンシャルバンド計算ソフトウェアです。
ここではいくつかの事例をご紹介いたします。

第一原理計算PHASE/0による解析事例|窒化アルミニウムの圧電定数
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窒化アルミニウム(AlN)は圧電薄膜共振器などに実用化されている圧電材料です。AlをScで置換したり、MgとNbを同時添加したりすることにより、圧電定数が増大することが見出されています。MgとNbを同時添加したAlNの圧電定数を解析しました。
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第一原理計算PHASE/0解析事例|酸化ガリウムの圧力依存性とラン分光
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現在パワーデバイス材料の主流はシリコンであり、今後も当分その立場は揺るぎそうにありません。その一方で、エネルギー利用の高効率化を目指した次世代材料としてSiC, GaNの実用化・普及が着実に進展しています。そして「さらに次の世代」として酸化物エレクトロニクス材料Ga2O3が有望視されています。
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第一原理計算PHASE/0による解析事例|ワイドギャップ半導体中の欠陥準位解析
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半導体デバイス作製においては、結晶に含まれる不純物や欠陥が電子状態に及ぼす影響を理解し、制御することが重要です。このような解析は、PHASE/0が最も得意とするところです。ここでは、パワーデバイス用材料として研究・開発が進められている窒化ガリウム(GaN)中の欠陥についてご紹介します。
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第一原理計算PHASE/0による解析事例|鉄の軸比と磁気モーメントの解析
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鉄の高温安定相は非磁性の面心立方格子で、比較的多くの他元素を固溶します(オーステナイト)。一方、低温で安定なフェライト相は強磁性の体心立方格子で、ほとんど炭素を固溶しません。炭素を多く含むオーステナイトを急冷すると、炭素を多く含む体心格子の鉄ができます(マルテンサイト)。その性質を第一原理バンド計算PHASE/0で解析しました。
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第一原理計算PHASE/0による解析事例|グラフェンの電子状態解析
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グラフェンの伝導を担うのはπ電子であることを電荷密度分布から見ましたが、さらに別の角度からも確かめます。グラフェンのデバイス応用が期待されていますが、スイッチング素子に利用する際にはバンドギャップを有することが望ましく、それを実現する方法が検討されています。その一つが、「端」のある構造を作成することです。
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第一原理計算PHASE/0による解析事例|光触媒材料のバンドギャップ解析
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光触媒材料はバンドギャップよりも高いエネルギー(短い波長)の光を吸収し、その際、電子-正孔対を生じます。伝導帯下端(電子のエネルギー)が水素発生準位より高ければ(電位ではマイナス側)、水素が発生します。また、価電子帯上端(正孔のエネルギー)が酸素発生準位より低ければ(電位ではプラス側)、酸素が発生します。これらが同時に達成されると、水を酸素と水素に分解できます。
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擬ポテンシャル作成CIAOによる活用事例のご紹介

CIAOは、第一原理バンド計算PHASE/0が利用する「擬ポテンシャル」を作成するためのソフトウェアです。matelier PHASE/0には一揃いの擬ポテンシャルが付属していますので、通常の計算ではCIAOを使って擬ポテンシャルを作成する必要はありません。
ここではCIAOを積極的に活用した事例をご紹介いたします。

擬ポテンシャル作成CIAOによる解析事例|仮想結晶近似――仮想的な元素(擬ポテンシャル)による解析
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擬ポテンシャル法の一風変わった特徴に、「仮想的な(実在しない)元素の取り扱いが可能」であることが挙げられます。性質の似た元素の擬ポテンシャルを任意の比率で「混ぜる」ことにより、その間の性質を持つ元素を作成することができるのです。原子番号を非整数とした擬ポテンシャルは、周期表で隣り合う元素の間の性質を持つことが期待できます。
ここではCIAOを活用したVCAの事例を二つ紹介します。
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電子状態計算によるナノ材料シミュレーション お問い合わせ
電子状態計算によるナノ材料シミュレーション「PHASE/0」解析のご依頼へ

原子スケール材料シミュレータ「matelier」

材料シミュレーション技術が集約された原子スケール材料シミュレータ「matelier」を、技術者・研究者の方々に使いやすい形でご提供いたします。サポートサービスに力を入れておりますので、初めて材料シミュレーションに取り組むお客様にも安心してご利用いただいています。現在、「matelier」で、電子状態計算を行う、第一原理バンド計算ソフトウェア「PHASE/0」をご利用いただけます。

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第一原理擬ポテンシャルバンド計算「PHASE/0」

PHASE/0は、平面波基底を採用した密度汎関数法による第一原理擬ポテンシャルバンド計算ソフトウェアです。

PDF資料「第一原理バンド計算ソフトウェアPHASE/0」
[PHASE/0カタログ]

第一原理計算では量子力学に則って物質の電子状態を求めますので、精密な解析が可能です。計算に際して、実験結果に基づくパラメータは必要ありません。実験結果の解釈や、新規材料の物性値予測にもご活用いただけます。

基本機能: エネルギー / スピン分極 / 状態密度 / 原子に作用する力 / 格子に作用する応力
 実空間量: 安定な原子配置 / 電荷密度分布
 波数空間量: バンド構造図 / フェルミ面(等エネルギー面)
電子状態解析: 局所状態密度 / 射影状態密度
分子動力学: NVTおよびNVE
遷移状態探索: Nudged Elastic Band法
その他: 仕事関数 / 誘電関数(格子系、電子系) / 圧電定数 / STM像 など

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