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イベント

Materials Studio CASTEP Seminar
「CASTEPを用いた第一原理電子状態計算の応用事例」

この度、「Electronic structure calculations: some advanced applications with CASTEP/ CASTEPを用いた第一原理電子状態計算の応用事例」と題しまして、Materials Studio Castep Seminarを開催いたします。

CASTEP to real life problems. CASTEPは、世界中で最もよく使われている、材料物性を計算するための第一原理計算コードの一つです。密度汎関数理論に基づき、材料のエネルギー、安定構造、振動特性、電子応答特性などの物性を原子レベルで計算します。特に、実験データと直接比較することが可能な、IR・ラマンスペクトル、NMR化学シフト、内殻励起スペクトル(ELNES, XANES)などの分光学的な特性を予測することができます。このセミナーでは、CASTEPを使用した、現実的な問題における電子状態計算の可能性を示すいくつかの計算事例をご紹介します。

ご多忙の折とは存じますが、是非ご参加賜りますようお願い申し上げます。

開催概要

【日時】 2018年9月13日(木) 13:00-17:15
【会場】

ザ・プリンスさくらタワー東京 
2F コンファレンスフロア「N-1~N-4」
〒108-8612 東京都港区高輪3-13-1

【定員】

25名(参加費無料・事前登録制)

【お申込み】 申し込み終了

スケジュール

13:00 - 13:10

ご挨拶

13:10 - 14:10

「相変化メモリのための材料設計」

インテルとマイクロン・テクノロジー社によって2017年から販売が開始された不揮発性メモリ(Optane)には、Teを中心としたカルコゲン材料が使われている。特にGe-Sb-Te合金からなる相変化材料は記録型DVD光ディスクにも用いられており、結晶-アモルファス間を安定して高速スイッチが可能である。本プレゼンテーションでは、Ge-Sb-Te合金の基本セル設計から、これを凌ぐ超格子型相変化メモリ(interfacial phase change memory)と呼ばれる超格子構造を、CASTEPを用いて最初から設計し、それを実際に作製してデバイス実証した例を紹介する。

国立研究開発法人 産業技術総合研究所 首席研究員 富永 淳二様 (Ph.D)

14:10 - 15:10

「CASTEPと機械学習によるELNES/XANES理論計算と解釈」

 電子線およびX線を用いて測定される内殻電子励起スペクトル(ELNES/XANES)は高い空間分解能・時間分解能・検出感度を有する強力な物質分析法である.一方で,そのスペクトルが有する原子構造や化学結合に関する情報を抽出するためには第一原理計算による理論計算が不可欠である.近年では一粒子・二粒子・多粒子理論に基づく理論計算法が整備され,全構造・全元素・全吸収端のELNES/XANES理論計算が可能になりつつある[1,2].さらに,そのような高精度な理論計算を組み合わせることで,ELNES/XANESが原子振動やvan der Waals力の情報ももっていることが明らかになってきた[3,4].

 一方で,機械学習と物質研究を組み合わせたマテリアルズインフォマティクスに関する研究が世界的に進んでいる.我々も機械学習を活用することで結晶界面構造を高速かつ高精度に決定する手法を開発してきた[5-8].そのような原子シミュレーションと機械学習の組み合わせだけではなく,機械学習を計測に活用する研究も多数行われている[9,10].

 本発表では,一粒子近似におけるELNES/XANES計算として強力なCASTEPを用いた計算と,得られた結果を解釈するために機械学習を活用した研究に関して報告する[11].

 

[1] H. Ikeno and T. Mizoguchi, Microscopy, 66 (2017) 305–327.

[2] T. Mizoguchi, T. Miyata, and W. Olovsson, Ultramicroscopy, 180 (2017) 93-103.

[3] H. Katsukura, T. Miyata, M. Shirai, H. Matsumoto, and T. Mizoguchi, Sci. Rep., 7 (2017), 16434.

[4] H. Katsukura, T. Miyata, K. Tomita, and T. Mizoguchi, Ultramicroscopy, 178 (2017) 88-95.

[5] S. Kiyohara and T. Mizoguchi, J. Chem. Phys., 148 (2018) 241741-1-6

[6] H. Oda, S. Kiyohara, K. Tsuda, and T. Mizoguchi, J. Phys. Soc. Jpn (Letter), 86 (2017) 123601.

[7] S. Kiyohara, H. Oda, T. Miyata, and T. Mizoguchi, Science Adv., 2 (2016) e1600746.

[8] S. Kiyohara, H. Oda, K. Tsuda, and T. Mizoguchi, Jpn. J. Appl. Phys., 55 (2016) 045502

[9] C. Zheng et al., njp Comp. Mater. 4 (2018) 12.

[10] S. Kiyohara, et al., submitted.

[11] 本研究は東大生研の清原慎,宮田智衆,冨田皓太,勝倉裕貴により実施された.また,JST-PRESTO,科研費,および展開研究のサポートを受けた.ここに謝意を表する.

東京大学・生産技術研究所 准教授 溝口 照康様

15:10 - 15:30 休憩
15:30 - 16:00

「Materials Studio CASTEPの応用的な使い方のご紹介」

Materials Studio CASTEPを利用して材料の安定構造やそのエネルギー、IR・ラマンスペクトル、NMR化学シフト、内殻励起スペクトルなどを計算する際の、計算の設定方法や注意点などの基本的な事項および、MaterialsScriptやPipeline Pilotを使ったデータ処理および複数の計算の自動化などの応用的な使い方についてデモンストレーションを中心にご紹介します。

ダッソー・システムズ株式会社

16:00 - 17:00

“Electronic Structure Calculations with CASTEP: Graphene to MoS2 to GeSbTe phase change memory materials”

There has been considerable effort to make useful electronic devices from 2D materials, but so far these have limited performance due to the Schottky barriers of their metal contacts. Interesting, the interfaces between metals and 2D materials such as graphene or MoS2 do not have the same bonding. This affects their electrical behaviour. Only sp2 carbon remains van der Waals bonded to overlying metal layers, whereas the S atoms of MoS2 layers (being a 3rd row element) will overcoordinate and bond to overlying metal layers [1]. This causes Schottky barriers on graphene to be unpinned, but Schottky barriers on MoS2 basal planes to be pinned. Not all 2D materials are the same. Charge transfer doping by van der Waals bonded dopants can be used to increase conductivity of graphene layers in OLED electrodes [2]. On the other hand, phase change (PC) materials based on GeSbTe alloys are used in DVD optical memories and recently electrical ‘Random Access Memories’ (PCRAMs). The latter involve a transition between crystalline to amorphous phases with the Ge site changing from 6-fold to 4-fold bonding [3], as in the recent X-point memory of Intel/Micron. Recently, there is a lower power version of RRAM involving transitions between two solid layered phases of GeSbTe. This may involve a switch of SbTe bilayers from one GeSbTe block to another [4].

 

1. Y Guo, J Robertson, ACS App Mat interfaces 7 25709 (2015)

2. H Lu, Y Guo, J Robertson, J App Phys 121 224304 (2017)

3. A Kolobov et al, Nature Mats 3 703 (2004)

4. X Yu, J Robertson, Sci Rep 6 37325 (2016)

Professor John Robertson, Engineering Dept, Cambridge University

17:00 - 17:15

質疑応答

※内容は変更する場合があります。

お問合せ先: ダッソー・システムズ株式会社
Tel:03-4321-3904 / Email BIOVIA.JP.Post@3ds.com

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