2010年度後期NIMSイブニングセミナー　講師交替のお知らせ

名称

2010年度後期NIMSイブニングセミナー　講師交替のお知らせ

開催日

2010/12/24 (金)17:00～19:00

会場

独立行政法人物質・材料研究機構　東京会議室

講師

計算科学センター　小林一昭

講義名

第一原理計算によるBNポリタイプと関連物質の研究

講　師：計算科学センター 第一原理反応グループ
　　　　　主幹研究員　小林一昭
講義名：理論、シミュレーションによるより深い材料特性の理解:
　　　　　 第一原理計算によるBNポリタイプと関連物質の研究
概　要：
ポリタイプとは1次元の多形構造[1]を意味する。多形とは、同じ元素組成の物質（化合物、単体でも可）が、条件などによっていろいろな構造を形作ることである。多くの多形構造を有する好例がSiO2である。この場合の多形構造は3次元下での結晶構造に対するものであるが、1次元に特化した多形構造がポリタイプ構造である。ここで扱うポリタイプ構造は、六方晶層状構造で、c軸方向の積層の仕方によって多様な構造を考えることが出来る。1次元のポリタイプ構造で有名なものとして、SiC（シリコンカーバイド）がある。この物質は多数のポリタイプ構造が存在し、数多くの研究（理論、実験共に）が存在する[2]。

筆者が本セミナーで扱う物質は、BN（窒化ホウ素）と関連するAlN（窒化アルミニウム）である。関連化合物としていくつかのSiCポリタイプ構造の計算も行なっているが、今回言及するのは主にBN,AlNポリタイプ構造に対してである。この研究の発端は、小松正二郎氏（物質・材料研究機構）等による5H-BNの合成[3]と、その5H-BNの電子状態の計算の依頼を受けたことである。ここで、5H-BNは5層のB-N層からなる、六方晶(Hexagonal)構造をしたポリタイプを意味する。以下、ポリタイプ構造に対しては、この記法を用いる。

5H-BNに対する第一原理計算[4]を皮切りに、2H- ～ 6H-, 10H, 12H-, 30H-BN[5,6,7]の電子状態計算を行なってきた。比較を目的として、AlN及びSiCポリタイプ構造の計算も行なった。ただSiCポリタイプの計算は限定的である。これまでの計算からBN及びAlNポリタイプに関して、その安定性と
hexagonalityとが深い関連があることが判明している（SiCポリタイプには、そのような関係は見られない）。ここで、hexagonalityはB-N層（BNポリタイプ）或いはAl-N層（AlNポリタイプ）のhexagonalな層数／全層数による比を意味する。hexagonalな層の特徴として、この層は最短の第三隣接原子対を持っている。この最短の第三隣接原子対の存在が、BN,AlNポリタイプの安定性と深く関わっている。本セミナーでは、この安定性とexagonalityの関わり、BNポリタイプとAlNポリタイプとの挙動の違い、SiCポリタイプとの比較と相違点についてより詳細に考察、議論する予定である。

[1] A. R. Verma and P. Krishna: Polymorphism and Polytypism in Crystals (Wiley, New York, 1966).
[2] 多数の研究例があるが、ここでは誰でも閲覧可能なオンライン上の有用な記事を紹介しておく。
　　J. F. Kelly, "POLYTYPISM IN SILICON CARBIDE":
http://img.chem.ucl.ac.uk/www/kelly/LITERATURESICWEB.HTM
[3] S. Komatsu, K. Okada, Y. Shimizu, and Y. Moriyoshi: J. Phys. Chem. B103 (1999) 3289.
[4] K. Kobayashi and S. Komatsu: J. Phys. Soc. Jpn. 76 (2007) 113707.
[5] K. Kobayashi and S. Komatsu: J. Phys. Soc. Jpn. 77 (2008) 084703.
[6] K. Kobayashi and S. Komatsu: J Phys. Soc. Jpn. 78 (2009) 044706.
[7] K. Kobayashi and S. Komatsu: Mat. Trans., 51 (2010) 1497.

2010年度後期イブニングセミナーのシラバス（講義内容）につきましては下記からご覧ください。
また、現在セミナー受講生の募集期間は終了しておりますが、個別講義の聴講をご希望の方は、まだ余裕がありますので、メールにて事務局までご連絡ください。