【中止】＜基礎からわかりやすく解説！＞第一原理計算と高速計算機を用いた材料探索・デバイス設計

セミナー趣旨

　近年の実験技術の向上により、数ナノメートルスケールの構造体を作成し、その構造、電子状態、電気伝導特性などを利用したデバイスの実現が可能になりつつある。
　このようなスケールの物理現象を理解・制御するには、原子・電子の振舞いを物質の微視的世界の基本法則に基づいて理解することが重要であるが、実験のみで理解することが容易でない場合が多い。このように実験的研究のみでは理解することが困難な問題に対し、実験的手法に加えて理論計算により各現象がなぜ起こるのかという内部のメカニズムを明らかにすることができれば、その応用、発展の可能性がさらに広がるはずである。
　量子力学の第一原理に基づく計算法は、京コンピュータをはじめとするスーパーコンピュータの性能向上により、急速な発展を遂げてきた。現在では、ナノスケールの物理現象を量子力学に基づいて解析・予測するツールとして学術研究目的にとどまらず産業界でも利用されつつある。
　本セミナーでは、マクロスケールと異なるナノスケールの物理現象の例を紹介し、密度汎関数理論に基づく第一原電子状態・電気伝導特性計算法とこの計算法を材料探索やデバイス設計に応用した事例を講義する。

受講対象・レベル

・第一原理計算を使って、マテリアル・デバイスデザインを行いたいと考えている方
・表面界面の物性解析に、第一原理計算を活用したいと考えている方など。
　　計算機シミュレーションに興味のある方をはじめ、本テーマに興味のある方なら、どなたでも受講可能です。

必要な予備知識

・大学学部程度の物理学(特に量子力学、統計力学)の基礎知識
・大学学部程度の固体物性に関する知識があればさらに良い

習得できる知識

・物質の電子状態に関する基礎知識
・ナノ構造の電気伝導特性に関する基礎知識
・第一原理電子状態・電気伝導特性計算に関する基礎知識
・第一原理計算をマテリアル・デバイスデザインへ活用する知識

セミナープログラム

1．物質の電子状態と電子状態計算法
　　1) 計算機の性能向上
　　　　(1) ベクトル計算機
　　　　(2) 超並列計算機
　　2) 物質の電子状態
　　　　(1) 金属、半導体、絶縁体
　　　　(2) バンド構造
　　3) 密度汎関数理論
　　　　(1) 密度汎関数理論の原理
　　　　(2) ホーヘンベルク・コーンの定理
　　　　(3) コーン・シャム方程式
　　4) 擬ポテンシャル法
　　　　(1) ノルム保存型擬ポテンシャル
　　　　(2) ウルトラソフト擬ポテンシャル
　　　　(3) Projector Augmented Wave法
　　5) 電子状態計算法
　　　　(1) 平面波展開法
　　　　(2) 量子化学的手法
　　　　(3) 実空間法

2．ナノ構造の電気伝導
　　1) 導体の電気抵抗
　　　　(1) 導体中の自由電子
　　　　(2) 平均自由行程と緩和時間
　　2) コンダクタンスの量子化
　　　　(1) バリスティック伝導
　　　　(2) ランダウアー公式
　　　　(3) 波動関数接合法
　　　　(4) 非平衡グリーン関数法

3．第一原理計算のマテリアル・デバイスデザインへの応用
　　1) 表面界面の原子構造と電子状態解析への応用例
　　　　(1) 表面原子構造と表面再構成
　　　　(2) 界面欠陥と欠陥準位
　　2) 分子デバイスへの応用例
　　　　(1) ナノワイヤー・ナノチューブの伝導特性
　　　　(2) フラーレン分子鎖、有機分子鎖
　　3) 半導体電子デバイスへの応用例
　　　　(1) MOS(metal oxide semiconductor)界面の原子構造
　　　　(2) リーク電流
　　　　(3) チャネル電流

■ご講演中のキーワード：
　第一原理計算
　密度汎関数理論
　電子状態
　電気伝導特性
　表面界面
　電子デバイス

セミナー講師

神戸大学 大学院工学研究科電気電子工学専攻  小野 倫也 先生
■ご略歴：
1997/03 大阪大学工学部精密工学科卒業
2001/03 大阪大学大学院工学研究科精密科学専攻博士後期課程修了
2001/04 大阪大学大学院工学研究科 助手(助教)(2014/9まで)
2007/02 ドイツ・ユーリッヒ研究センター固体物理研究所フンボルト研究員(2008/2まで)
2013/10 科学技術振興機構 さきがけ研究員(2017/3まで)
2014/10 筑波大学計算科学研究センター准教授(2019/3まで)
2019/04 神戸大学大学院工学研究科教授(現在に至る)
■専門および得意な分野・研究：
理論計算を用いた表面界面物性解析と予測、新しい第一原理計算手法の開発
■本テーマ関連学協会での活動：
日本物理学会、応用物理学会、表面科学会

セミナー受講料

1名41,800円(税込（消費税10％）、資料付)
　＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき30,800円
　＊学校法人割引；学生、教員のご参加は受講料50％割引