近年研究方向

研究成果說明：

1. 以泛函密度理論，計算在第一、二、三列過渡元素及鑭系元素中，電子能階之相對論效應。我們自行開發程式，設計出LDA、LSD、GGA、LSD-OEP、GGA-OEP等不同近似。發現若同時考慮gradient修正及正確之庫倫力(→-1/r)時，s-ionization能量之結果最接近實驗值。      

˙Chung-Yuan Ren , H. T. Jeng and C. S. Hsue,

     " Relativistic density-functional calculations of interconfigurational energies for second and third transition-metal rows ",

     Phys. Rev. B66, 125105 (2002) (SCI).

˙Chung-Yuan Ren                   ,

“ Relativistic density-functional all-electron calculations of interconfigurational energies of lanthanide atoms”,  J. Chem. Phys. 121, 11073 (2004) (SCI).

˙Chung-Yuan Ren,

 “ Gradient-corrected density-functional potential with correct aymptotic behavior: Application to interconfigurational energies of transition-metal atoms”, J. Chem. Phys. 122, 244109 (2005) (SCI). 

2. 在image theory理論下，分子間之吸引力(van der Waal's Force)會因接近物質表面而變弱。我們以此框架，探討惰性氣體在石墨晶體上物理吸附之行為。發現計算結果與實驗值吻合，反映出image theory理論在該物理吸附問題上確實不可忽略。

˙Chung-Yuan Ren and C. S. Hsue

         " Viral coefficients of rare gases on xenon-plated graphite using image theory ", Phys. Rev. B67, 115411(2003).

3. 以密度泛函理論為基礎，用修改後之Sternheimer方程式來計算closed -shell元素之極化率( polarizability)。使用該方程式可直接將問題轉成解線性方程式，而不需大費周章將矩陣對角化。這樣能節省大量時間而得到相同結果。

˙Chung-Yuan Ren and C. S. Hsue,                                                                           

“ Atomic polarizabilities with optimized–effective potential and

  self-interaction correction”,

  Chin. J. Phys. 42, 162(2004) (SCI).

 4. 以VASP，探討透明導電複合材料(ITO)之電子結構。尤其是微量及大量錫（Sn）對氧化銦（In2O3）之影響。實驗數據顯示，在In2O3:Sn(ITO)中，少許錫(約6 at%)可增加其導電率。但當錫超過此值，電阻反而變高。直到約45-55 at% 時，電阻才又下降。結構亦變成In4Sn3O12，近來更發現加入Sb時，In5SnSbO12導電率增加一個數量級。我們以spatial separation效應，成功解釋這些透明導電氧化物導電之機制。

˙Chung-Yuan Ren , Shan-Haw Chiou and C. S. Hsue,

 “Ga-doping effects on electronic and structural properties of wurtzite ZnO”, Physica B 349, 136(2004) (SCI).

˙Chung-Yuan Ren, S. H. Chiou, and J. Choisnet,

“First-principles calculations of the band electronic structures of In4Sn3O12 and In5SbSnO12”, J. Appl. Phys. 99, 23706 (2006) (SCI).

5.利用VASP，探討金原子被吸附在矽表面上的重構現象Si(111)-Au(5x2) surface reconstruction。研究指出該吸附會形成許多相。特別的是當金原子以0.4ML濃度吸附在(111)面上時STM像顯示出為5x2週期的結構且重構後的表面呈現出一維之電子結構。但真正原子排列方式至今仍無定論，現在以Erwin 及 Riikonen Sanchez-Portal　所提之模型較能吻合實驗上的量測。 基於RS模型，我們更進一步提出新的原子排列模型，能量不僅和Erwin者相當且其更細微之電子結構及STM像亦和實驗吻合。

˙ Chung-Yuan Ren*, Shiow-Fon Tsay, and Feng-Chuan Chuang,

“First-principles study of the atomic and electronic structure of the Si(111)-(5 × 2)-Au surface reconstruction,

 Phys. Rev.B76, 75414 (2007)

      6. 電子部件上往往要鍍覆可焊性鍍層,以確保良好銲接。Sn和Sn-Pb合金鍍層具有優良的可焊性,已經廣泛

         地應用於電子工業領中。但是Sn-Pb合金鍍層中含有污染環境的鉛,錫鍍層容易產生導致電路短路。為

         了確保銲接可靠性,加熱處理以後的可焊性和鍍層外觀仍然優良的Sn-Cu合金，因不具污染問題而更

         顯重要。我们將以第一原理計算研究其應力特性等。

˙Jiunn Chen, Yi-Shao Lai, Chung-Yuan Ren, and Di-Jing Huang,

“First-principles calculations of elastic properties of Cu3Sn”, Appl. Phys. Lett. 92, 081901 (2008). (NSC 95-2112-M-017-004).

 ˙  Jiunn Chen*, Yi-Shao Lai,  Ping-Feng Yang,  Chung-Yuan Ren, and Di-Jing Huang,  "Structural and elastic properties of Cu6Sn5 and Cu3Sn from first-principles calculations"  accepted by  J. Mater. Res. (2009).

　

7.多鐵性磁電複合材料(magnetoelectric multiferroics) 是同時具有磁性及多鐵性的材料，並可藉外界之磁(電)場控制材料的電(磁) 性。Hexagonal RMnO3(R=Sc.Y.Ho-Lu)為多鐵性磁電複合材料四大類的其中之ㄧ。當R之半徑大時，RMnO3會以一般perovskite結構存在。但若R半徑較小時，則會以六角堆積成晶體。我們發現在這類型材料中，若R的半徑愈小，則其電偶極矩會愈大。並計劃尋找新材料是具有高磁相變的臨界溫度。

 ˙Chung-Yuan Ren*,

          "Atomic, electronic, and ferroelectric properties of manganite RMnO3 (R=Ho, Er, Tm, Lu) in hexagonal and   orthorhombic phases",  Phys. Rev. B79, 125113 (2009)

˙T. R. Chang, H. T. Jeng*, Chung-Yuan. Ren*, and C. S. Hsue,

“Charge-Orbital Ordering and Ferroelectric Polarization in Multiferroic TbMn2O5”,

Phys. Rev. B84, 024421, 2011.

 

8.挫折性材料(frustrated systems)中，由於幾何結構或磁交換能 J 之間彼此競爭，無法滿足所有磁矩對之磁性作用而找到最低能量狀態。這類磁挫折性物質極早就被科學家討論，並多以統計學及modeling方法來研究相關性質。挫折性在低維度 (low-dimensionality)及低自旋值(low spin value)中極為明顯。而挫折性又與量子擾動(quantum fluctuation)息息相關。故對挫折性之探討將有助於了解量子擾動對磁矩有序排列的影響，近而調控有序排列的方式。我們預測 (CuCl)LaNb2O7之原子結構為Pbam，並旋即被實驗證實。

Chung-Yuan  Ren* and C. Cheng,

“ Atomic and magnetic structures of (CuCl)LaNb2O7 and (CuBr)LaNb2O7: Density functional calculation”,

Phys. Rev. B82, 024404, (2010).

˙Chung-Yuan  Ren,

“ DFT study of S=1/2 Kagome antiferromagnets”, (to be published)

 

9.在21世紀前，工業應用基本上利用電子之〝電荷〞來研究設計電子元件及相對電路問題，形成所謂〝古典〞電子電路學。但現今利用操控電子之另一自由度─自旋，形成所謂自旋電子學。這門顯學是現代理論物題及應用科學相當重視的一個領域，對元件及儲存技術有的重要貢獻。其中因structure inversion asymmetry引起之Rashba及因bulk inversion asymmetry之Dressedhaus 相對論效應對spin-splittng 有重要關連，我們利用VASP hybrid functional及GW修正更精確，計算各種diamond及wurzite結構之能帶自旋分裂，來探討相對論效應對能帶之影響。

               ˙C. Y. Ren and M. E. Lee, at ell, (to be published).