Density-functional calculation for the tunnel ionization rate of hydrocarbon molecules

炭化水素分子のトンネルイオン化率の密度汎関数による計算

乙部 智仁; 矢花 一浩*

Otobe, Tomohito; Yabana, Kazuhiro*

静的な強電場の下のトンネルイオン化率を密度汎関数法に基づいて計算を幾つかの炭化水素分子(アセチレン,エチレン、及びベンゼン)に対して行った。イオン化率の角度依存性はベンゼン分子では最外殻分子軌道の対象性と電子分布だけでなくさらに深く束縛された分子軌道の影響を受けていることがわかった。アセチレンやエチレンのイオン化率の角度依存性については解析的手法であるAmmosov-Delone-Krainov理論と一致する。本研究では1電子近似を超えた電子相関の効果について調べた。その結果、電子相関によるイオン化率の抑制効果によりイオン化率は3分の1程度に抑制されること,最外殻電子軌道では逆遮蔽方向に電子が動くことが明らかになった。その結果強電場下にある分子のイオン化特性は10原子分子程度以上では分子軌道の対象性だけでなく、遮蔽効果・逆遮蔽効果といった多体効果とより深く束縛した分子軌道の考慮が必要であることがわかった。

The tunnel ionization rate under a static intense electric field is calculated for some hydrocarbon molecules, acetylene, ethylene and benzene, employing the ab-initio density functional theory. The ionization rate is found to reflect the properties of the highest occupied molecular orbital, in agreement with the description of the molecular Ammosov-Delone-Krainov theory. Many-electron correlation effects beyond a single-electron approximation are discussed. The screening effect on the ionization rate is quantitatively evaluated.