【手続補正書】
【提出日】平成20年6月26日(2008.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の外部パラメータの値の変化に基づいて、近似的なセルフコンシステントな解またはセルフコンシステントな解の変化を表現するために外挿解析を使用する、コンピュータインプリメントされる方法であって、前記セルフコンシステントな解は、少なくとも２つのプローブまたは電極を有する系のモデルで使用され、前記モデルは、有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数および／または有効な１電子のハミルトニアンのセルフコンシステント決定を含む電子構造計算に基づき、前記方法は、
セルフコンシステントループ計算を用いて、第１の外部パラメータの第１の値に対する選択された関数の第１のセルフコンシステントな解を決定するステップと、
セルフコンシステントループ計算を用いて、前記第１の選択された外部パラメータの第２の値に対する前記選択された関数の第２のセルフコンシステントな解を決定するステップであって、前記第１の選択された外部パラメータの前記第２の値は、前記第１の選択された外部パラメータの前記第１の値とは異なる、ステップと、
少なくとも前記決定された第１および第２のセルフコンシステントな解および前記第１の選択された外部パラメータの前記第１および第２の値に基づく外挿法を用いて、前記第１の選択された外部パラメータの少なくとも１つの選択された値に対する、前記選択された関数の近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化を表現するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化は、線形外挿法を用いて表現される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
セルフコンシステントループ計算を用いて、前記第１の選択された外部パラメータの第３の値に対して前記選択された関数の第３のセルフコンシステントな解が決定され、前記第１の選択された外部パラメータの前記第３の値は、前記第１の選択された外部パラメータの前記第１および第２の値とは異なり、
前記第１の選択された外部パラメータの少なくとも１つの選択された値に対する、前記選択された関数の前記近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化は、少なくとも前記決定された第１、第２、および第３のセルフコンシステントな解および前記第１の選択された外部パラメータの前記第１、第２、および第３の値に基づく外挿法を用いて表現される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化は、二次外挿法を用いて表現される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記モデル化される系は、ナノスケールのデバイスか、またはナノスケールのデバイスを備える系である、請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記系の前記モデリングは、前記プローブまたは電極への入力として前記外部パラメータの１つ以上を提供することを含む、請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記系は、２プローブ系であり、前記外部パラメータは、前記２つのプローブおよび電極にかかる電圧バイアスＵであり、前記２プローブ系は、干渉領域を介して互いに接続された、２つの実質的に半無限のプローブまたは電極を有するようにモデル化される、請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記系は、３つのプローブまたは電極を備えた３プローブ系であり、前記外部パラメータは、第１の選択されたパラメータおよび前記第１の選択されたパラメータと同じタイプの第２の選択されたパラメータである、請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記系は、３つのプローブまたは電極を備えた３プローブ系であり、前記外部パラメータは、前記電極の第１および第２の電極にかかる第１の電圧バイアスＵ１、および、第３および前記第１の電極にかかる第２の電圧バイアスＵ２であり、前記３プローブ系は、干渉領域を介して互いに接続された、３つの実質的に半無限の電極を有するようにモデル化される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は、
セルフコンシステントループ計算を用いて、前記第２の選択された外部パラメータの第１の値に対する前記選択された関数の第４のセルフコンシステントな解を決定するステップと、
セルフコンシステントループ計算を用いて、前記第２の選択された外部パラメータの第２の値に対する前記選択された関数の第５のセルフコンシステントな解を決定するステップであって、前記第２の選択された外部パラメータの前記第２の値は、前記第２の選択された外部パラメータの前記第１の値とは異なる、ステップと、をさらに含み、
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記選択された関数に対する前記セルフコンシステントな解の変化を表現するステップは、少なくとも、前記第１の選択された外部パラメータの前記第１および第２の値とともに前記決定された第１および第２のセルフコンシステントな解に基づき、さらに少なくとも、前記第２の選択された外部パラメータの前記第１および第２の値とともに前記決定された第４および第５のセルフコンシステントな解に基づく外挿法を用いて、前記第１の選択された外部パラメータの前記選択された値および前記第２の選択された外部パラメータの選択された値に対して表現される、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化は、線形外挿法を用いて表現される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
セルフコンシステントループ計算を用いて、前記第２の選択された外部パラメータの第３の値に対して前記選択された関数の第６のセルフコンシステントな解が決定され、前記第２の選択された外部パラメータの前記第３の値は、前記第２の選択された外部パラメータの前記第１および第２の値とは異なり、
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記選択された関数に対する前記セルフコンシステントな解を表現する前記ステップは、少なくとも、前記第１の選択された外部パラメータの前記第１、第２、および第３の値とともに前記決定された第１、第２、および第３のセルフコンシステントな解に基づき、さらに少なくとも、前記第２の選択された外部パラメータの前記第１、第２、および第３の値とともに前記決定された第４、第５、および第６のセルフコンシステントな解に基づく外挿法を用いて、前記第１の選択された外部パラメータの前記選択された値および前記第２の選択された外部パラメータの前記選択された値に対して表現される、請求項３および１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化は、二次外挿法を用いて表現される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の選択された外部パラメータの前記第１の値は、前記第１の選択された外部パラメータの前記第１の値に等しい、請求項１０〜１３のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記選択された関数は、前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数、前記有効な１電子のハミルトニアン、および前記電子密度によって表現される関数から選択される、請求項１〜１４のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
前記選択された関数は、有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数または有効な１電子のハミルトニアンであり、前記セルフコンシステントループ計算は、密度関数理論ＤＦＴまたはハートリーフォック理論ＨＦに基づくものである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記セルフコンシステントループ計算は、
ａ）前記系のモデルの選択された領域に対する電子密度の値を選択するステップと、
ｂ）前記選択された電子密度および前記外部パラメータの選択された値に対する前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数を決定するステップと、
ｃ）前記決定された有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数に対応する電子密度の値を計算するステップと、
ｄ）前記電子密度の前記選択された値と前記電子密度の前記計算値とを比較するステップと、を含み、前記電子密度の前記選択された値および前記計算値が、所与の数値的精度の範囲内で等しい場合は、
ｅ）前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数の前記セルフコンシステントな解として、前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数の解を定義するステップを含み、等しくない場合は、
ｆ）前記電子密度の新しい値を選択し、前記電子密度の前記選択された値および前記電子密度の前記計算値が、前記所与の数値的精度の範囲内で等しくなるまで、ステップｂ）〜ｆ）を繰り返すステップを含む、ループ計算に基づくものである、請求項１〜１６のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数の前記セルフコンシステントな解は、前記系の前記プローブまたは電極に対して決定される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記選択された関数は、前記系の干渉領域に対する前記有効な１電子のハミルトニアンであり、前記系の前記干渉領域の前記有効な１電子のハミルトニアンの第２のセルフコンシステントな解の決定は、前記第１の選択された外部パラメータの所与の値において、前記干渉領域に対する前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数に対して対応するセルフコンシステントな解を計算するステップを含む、請求項１６〜１８のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２０】
前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数に対する前記対応する決定されたセルフコンシステントな解に基づいて、前記プローブまたは電極領域のそれぞれに対するグリーン関数を構成または決定する、請求項１８および１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記有効な１電子のハミルトニアンの第２のセルフコンシステントな解の決定は、
ａａ）系の干渉領域に対する電子密度の値を選択するステップと、
ｂｂ）前記選択された外部パラメータの所与の値に対する前記選択された電子密度の前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数を決定するステップと、
ｃｃ）ステップｂｂ）で決定された前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数に基づいて、前記干渉領域に対する前記有効な１電子のハミルトニアンの解を決定するステップと、
ｄｄ）前記有効な１電子のハミルトニアンのステップｃｃ）で決定された前記解に基づいて、前記干渉領域に対するグリーン関数の解を決定するステップと、
ｅｅ）前記干渉領域のための前記決定されたグリーン関数に対応する電子密度の値を計算するステップと、
ｆｆ）前記電子密度の前記選択された値と前記電子密度の前記計算値とを比較するステップと、を含み、前記電子密度の前記選択された値および前記計算値が、所与の数値的精度の範囲内で等しい場合は、
ｇｇ）前記有効な１電子のハミルトニアンの前記セルフコンシステントな解として、前記有効な１電子のハミルトニアンの解を定義するステップを含み、等しくない場合は、
ｈｈ）前記電子密度の新しい値を選択し、前記電子密度の前記選択された値および前記電子密度の前記計算値が、前記所与の数値的精度の範囲内で等しくなるまで、ステップｂｂ）〜ｈｈ）を繰り返すステップを含む、ループ計算に基づくものである、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記選択された関数は、行列の各要素が、対応する外挿的表現を用いて表現される、近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化を有する関数である、ハミルトニアン行列によって表現される、前記有効な１電子のハミルトニアンである、請求項１〜２１のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
前記選択された関数は、前記有効な１電子のハミルトニアンであり、前記外部パラメータは、前記系の２つのプローブにかかる電圧バイアスであり、第１および第２のセルフコンシステントな解は、それぞれ前記外部電圧バイアスの選択された第１および第２の値に対する前記有効な１電子のハミルトニアンに対して決定され、それによって、前記外部電圧バイアスが変化したときに、前記有効な１電子のハミルトニアンのための前記近似的なセルフコンシステントな解に対して外挿的表現が取得され、前記方法は、
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記有効な１電子のハミルトニアンに対する前記セルフコンシステントな解における変化を表現する、前記取得した外挿的表現を使用して、複数の異なる前記印加電圧バイアスの値に対する前記系の２つのプローブ間の電流を決定するステップをさらに含む、請求項７〜２２のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２４】
前記電流は、前記外部電圧バイアスの所与の範囲に対して、および前記外部電圧バイアスの所与の電圧ステップに対して決定される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記電流は、
ａａａ）最低電圧に対する前記電流を、前記外部電圧バイアスの前記所与の範囲内で決定するステップと、
ｂｂｂ）前記所与の電圧ステップによって前記電圧バイアスを増加させるステップと、
ｃｃｃ）新たな前記増加された電圧バイアスに対する前記電流を決定するステップと、
ｄｄｄ）新たな前記増加された電圧バイアスが、前記電圧バイアスの前記所与の範囲内の最高電圧より高くなるまでステップｂｂｂ）およびｃｃｃ）を繰り返すステップと、のループを使用して決定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記選択された関数は、前記有効な１電子のハミルトニアンであり、前記外部パラメータは、前記系の２つのプローブにかかる電圧バイアスであり、前記方法は、
前記外部電圧バイアスに対する決定された電圧範囲を少なくとも第１および第２の電圧範囲に分割するステップと、
前記第１および第２の電圧範囲に対して、前記電圧範囲の最大値および最小値に対応する前記有効な１電子のハミルトニアンの最大および最小のセルフコンシステントな解を決定するステップと、
前記外部電圧が変化したときに、前記有効な１電子のハミルトニアンに対する近似的なセルフコンシステントな解の第１の外挿的表現を取得するステップであって、前記第１の外挿的表現は、前記第１の電圧範囲に対する前記決定された最大および最小のセルフコンシステントな解、および前記第１の電圧範囲の最大および最小電圧値に基づくものである、ステップと、
前記外部電圧が変化したときに、前記有効な１電子のハミルトニアンに対する前記近似的なセルフコンシステントな解の第２の外挿的表現を取得するステップであって、前記第２の外挿的表現は、前記第２の電圧範囲に対する前記決定された最大および最小のセルフコンシステントな解、および前記第２の電圧範囲の最大および最小電圧値に基づくものである、ステップと、
前記取得した第１の外挿的表現を使用して、前記第１の電圧範囲の前記最大および最小電圧によって与えられる、前記電圧の範囲内の複数の異なる前記印加電圧バイアスの値に対する前記２つのプローブ間の前記電流を決定するステップと、
前記取得した第２の外挿的表現を使用して、前記第２の電圧範囲の前記最大および最小電圧によって与えられる、前記電圧の範囲内の複数の異なる前記印加電圧バイアスの値に対する前記２つのプローブ間の前記電流を決定するステップと、を含む、請求項７〜２２のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２７】
前記決定された電圧範囲は、少なくとも３つの電圧範囲に分割され、前記方法は、
前記第３の電圧範囲に対して、前記第３の電圧範囲の最大値および最小値に対応する前記有効な１電子のハミルトニアンの最大および最小のセルフコンシステントな解を決定するステップと、
前記外部電圧バイアスが変化したときに、前記有効な１電子のハミルトニアンに対する前記近似的なセルフコンシステントな解の第３の外挿的表現を取得するステップであって、前記第３の外挿的表現は、前記第３の電圧範囲に対する前記決定された最大および最小のセルフコンシステントな解、および前記第３の電圧範囲の最大および最小電圧値に基づくものである、ステップと、
前記取得した第３の線形外挿法を使用して、前記第３の電圧範囲の前記最大および最小電圧によって与えられる、前記電圧の範囲内の複数の異なる前記印加電圧バイアスの値に対する前記２つのプローブ間の前記電流を決定するステップと、をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記選択された関数は、前記有効な１電子のハミルトニアンであり、前記外部パラメータは、前記系の２つのプローブにかかる電圧バイアスであり、第１および第２のセルフコンシステントな解は、それぞれ前記外部電圧バイアスの選択された第１および第２の値に対する前記有効な１電子のハミルトニアンに対して決定され、前記第２の値は前記電圧バイアスの前記選択された第１の値よりも高く、それによって、前記外部電圧バイアスが変化したときに、前記有効な１電子のハミルトニアンのための前記近似的なセルフコンシステントな解に対して第１の外挿的表現が取得され、前記方法は、
ａａａａ）前記範囲内の複数の異なる前記印加電圧バイアスの値に対して、前記２つのプローブ間の前記電流を決定するために、前記外部電圧バイアスの最小値および最大値を有する電圧の範囲を選択するステップと、
ｂｂｂｂ）セルフコンシステントループ計算を用いて、前記外部電圧バイアスの前記選択された最大値のための前記有効な１電子のハミルトニアンに対する最大セルフコンシステントな解を決定するステップと、
ｃｃｃｃ）前記対応する決定された最大セルフコンシステントな解に基づいて、前記電圧バイアスの前記最大値に対する前記系の前記２つのプローブ間の前記電流を決定するステップと、
ｄｄｄｄ）前記取得された第１の外挿的表現に基づいて、前記電圧バイアスの前記選択された最大値に対する前記系の前記２つのプローブ間の前記電流を決定するステップと、
ｅｅｅｅ）ステップｃｃｃｃ）とｄｄｄｄ）で決定された前記電流値を比較するステップと、をさらに含み、それらが所与の数値的精度の範囲内で等しい場合は、
ｆｆｆｆ）前記外部電圧バイアスが変化したときに、前記有効な１電子のハミルトニアンに対する近似的なセルフコンシステントな解のための外挿的表現を使用して、前記選択された第１の電圧値および前記最大電圧値によって与えられる、前記電圧の範囲内の複数の異なる前記印加電圧バイアスの値に対する前記系の前記２つのプローブ間の前記電流を決定するステップと、を含む、請求項７〜２２のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２９】
前記有効な１電子のハミルトニアンの前記近似的なセルフコンシステントな解に対して最大外挿的表現が取得され、前記最大外挿的表現は、前記決定された第１および最大セルフコンシステントな解、前記第１の電圧バイアス、および前記電圧バイアスの最大値に基づくものであり、前記最大外挿的表現は、ステップｆｆｆｆ）において電流を決定するときに使用される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
ステップｅｅｅｅ）において、ステップｃｃｃｃ）およびｄｄｄｄ）において決定された前記電流値が、前記所与の数値的精度の範囲内で等しくない場合は、
ｇｇｇｇ）前記第１の値と以前の最大値との間の前記外部電圧バイアスの新しい最大値を選択するステップと、
ｈｈｈｈ）ステップｃｃｃｃ）およびステップｄｄｄｄ）において、前記決定された電流の値が、前記所与の数値的精度の範囲内で等しくなるまで、ステップｂｂｂｂ）〜ｈｈｈｈ）を繰り返すステップと、を含む、請求項２８および２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記方法は、
ｉｉｉｉ）セルフコンシステントループ計算を用いて、前記外部電圧バイアスの前記選択された最小値のための前記有効な１電子のハミルトニアンに対する最小セルフコンシステントな解を決定するステップと、
ｊｊｊｊ）前記対応する決定された最小セルフコンシステントな解に基づいて、前記電圧バイアスの前記最小値に対する前記系の前記２つのプローブ間の前記電流を決定するステップと、
ｋｋｋｋ）前記取得された第１の外挿的表現に基づいて、前記電圧バイアスの前記選択された最小値に対する前記系の前記２つのプローブ間の前記電流を決定するステップと、
ｌｌｌｌ）ステップｊｊｊｊ）およびｋｋｋｋ）で決定された前記電流を比較するステップと、をさらに含み、それらが所与の数値的精度の範囲内で等しい場合は、
ｍｍｍｍ）前記外部電圧バイアスが変化したときに、前記有効な１電子のハミルトニアンに対する近似的なセルフコンシステントな解のための外挿的表現を使用して、前記選択された第１の電圧値および前記最小電圧値によって与えられる、前記電圧の範囲内の複数の異なる前記印加電圧バイアスの値に対する前記系の前記２つのプローブ間の前記電流を決定するステップを含む、請求項２８〜３０のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項３２】
最小外挿的表現は、前記有効な１電子のハミルトニアンのための前記近似的なセルフコンシステントな解に対して取得され、前記最小外挿的表現は、前記決定された第１および最小セルフコンシステントな解、前記第１の電圧バイアス、および前記電圧バイアスの最小値に基づくものであり、前記最小外挿的表現は、ステップｍｍｍｍ）において電流を決定するときに使用される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
ステップｌｌｌｌ）において、ステップｊｊｊｊ）およびｋｋｋｋ）において決定された前記電流値が、前記所与の数値的精度の範囲内で等しくない場合は、
ｎｎｎｎ）前記第１の値と以前の最小値との間の前記外部電圧バイアスの新しい最小値を選択するステップと、
ｏｏｏｏ）ステップｉｉｉｉ）〜ステップｏｏｏｏ）において、前記決定された電流の値が、前記所与の数値的精度の範囲内で等しくなるまで、ステップｊｊｊｊ）およびｋｋｋｋ）を繰り返すステップと、を含む、請求項３１および３２に記載の方法。
【請求項３４】
１つ以上の外部パラメータの値の変化に基づいて、近似的なセルフコンシステントな解またはセルフコンシステントな解の変化を表現するために外挿解析を使用するコンピュータシステムであって、前記セルフコンシステントな解は、少なくとも２つのプローブまたは電極を有するナノスケール系のモデルで使用され、前記モデルは、有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数および／または有効な１電子のハミルトニアンのセルフコンシステント決定を含む電子構造計算に基づき、前記コンピュータシステムは、
セルフコンシステントループ計算を用いて、第１の外部パラメータの第１の値に対する選択された関数の第１のセルフコンシステントな解を決定するための手段と、
セルフコンシステントループ計算を用いて、前記第１の選択された外部パラメータの第２の値に対する前記選択された関数の第２のセルフコンシステントな解を決定するための手段であって、前記第１の選択された外部パラメータの前記第２の値は、前記第１の選択された外部パラメータの前記第１の値とは異なる、手段と、
少なくとも前記決定された第１および第２のセルフコンシステントな解および前記第１の選択された外部パラメータの前記第１および第２の値に基づく外挿法を用いて、前記第１の選択された外部パラメータのうちの少なくとも１つの選択された値に対する前記選択された関数のための、近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化を表現するための手段と、を備えるコンピュータシステム。
【請求項３５】
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化を表現するための前記手段は、線形外挿法を用いて当該の解を表現するように構成される、請求項３４に記載のコンピュータシステム。
【請求項３６】
前記システムは、
セルフコンシステントループ計算を用いて、前記第１の選択された外部パラメータの第３の値に対する前記選択された関数の第３のセルフコンシステントな解を決定するための手段であって、前記第１の選択された外部パラメータの前記第３の値は、前記第１の選択された外部パラメータの前記第１および第２の値とは異なる、手段をさらに備え、
前記第１の選択された外部パラメータのうちの少なくとも１つの選択された値に対する前記選択された関数の前記近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化を表現するための前記手段は、前記決定された第１、第２、および第３のセルフコンシステントな解および前記第１の選択された外部パラメータの前記第１、第２、および第３の値に基づく外挿法を用いて、当該の解を表現するように構成される、請求項３４に記載のコンピュータシステム。
【請求項３７】
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化を表現するための前記手段は、二次外挿法を用いて当該の解を表現するように構成される、請求項３６に記載のコンピュータシステム。
【請求項３８】
前記ナノスケール系は、２プローブ系であり、前記外部パラメータは、前記２つのプローブおよび電極にかかる電圧バイアスＵであり、前記２プローブ系は、干渉領域を介して互いに接続された、２つの実質的に半無限のプローブまたは電極を有するようにモデル化される、請求項３４〜３７のうちのいずれか１つに記載のコンピュータシステム。
【請求項３９】
前記ナノスケール系は、３つのプローブまたは電極を備えた３プローブ系であり、前記外部パラメータは、第１の選択されたパラメータおよび前記第１の選択されたパラメータと同じタイプの第２の選択されたパラメータである、請求項３４〜３７のうちのいずれか１つに記載のコンピュータシステム。
【請求項４０】
前記ナノスケール系は、３つのプローブまたは電極を備えた３プローブ系であり、前記外部パラメータは、前記電極の第１および第２の電極にかかる第１の電圧バイアスＵ１、および、第３および前記第１の電極にかかる第２の電圧バイアスＵ２であり、前記３プローブ系は、干渉領域を介して互いに接続された、３つの実質的に半無限の電極を有するようにモデル化される、請求項３９に記載のコンピュータシステム。
【請求項４１】
前記コンピュータシステムは、
セルフコンシステントループ計算を用いて、前記第２の選択された外部パラメータの第１の値に対する前記選択された関数の第４のセルフコンシステントな解を決定するための手段と、
セルフコンシステントループ計算を用いて、前記第２の選択された外部パラメータの第２の値に対する前記選択された関数の第５のセルフコンシステントな解を決定するための手段であって、前記第２の選択された外部パラメータの前記第２の値は、前記第２の選択された外部パラメータの前記第１の値とは異なる、手段と、をさらに含み、
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記選択された関数に対する前記セルフコンシステントな解の変化を表現するための前記手段は、前記第１の選択された外部パラメータの前記第１および第２の値とともに前記決定された第１および第２のセルフコンシステントな解に基づき、さらに前記第２の選択された外部パラメータの前記第１および第２の値とともに前記決定された第４および第５のセルフコンシステントな解に基づく外挿法を用いて、前記第１の選択された外部パラメータの前記選択された値および前記第２の選択された外部パラメータの選択された値に対する前記近似的なセルフコンシステントな解を表現するように構成される、請求項３９または４０に記載のコンピュータシステム。
【請求項４２】
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化を表現するための前記手段は、線形外挿法を用いて、当該の解を表現するように構成される、請求項４１に記載のコンピュータシステム。
【請求項４３】
前記システムは、
セルフコンシステントループ計算を用いて、前記第２の選択された外部パラメータの第３の値に対する前記選択された関数の第６のセルフコンシステントな解を決定するための手段であって、前記第２の選択された外部パラメータの前記第３の値は、前記第２の選択された外部パラメータの前記第１および第２の値とは異なる、手段をさらに備え、
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記選択された関数に対する前記セルフコンシステントな解を表現するための前記手段は、少なくとも、前記第１の選択された外部パラメータの前記第１、第２、および第３の値とともに前記決定された第１、第２、および第３のセルフコンシステントな解に基づき、さらに少なくとも、前記第２のセンタ外部パラメータの前記第１、第２、および第３の値とともに前記決定された第４、第５、および第６のセルフコンシステントな解に基づく外挿法を用いて、前記第１の選択された外部パラメータの前記選択された値および前記第２の選択された外部パラメータの前記選択された値に対する前記近似的なセルフコンシステントな解を表現するように構成される、請求項３６および４１に記載のコンピュータシステム。
【請求項４４】
前記近似的なセルフコンシステントな解または前記セルフコンシステントな解の変化を表現するための前記手段は、二次外挿法を用いて当該の解を表現するように構成される、請求項４３に記載のコンピュータシステム。
【請求項４５】
前記第２の選択された外部パラメータの前記第１の値は、前記第１の選択された外部パラメータの前記第１の値に等しい、請求項４１〜４４のうちのいずれか１つに記載のコンピュータシステム。
【請求項４６】
前記選択された関数は、前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数、前記有効な１電子のハミルトニアン、および前記電子密度によって表現される関数から選択される、請求項３４〜４５のうちのいずれか１つに記載のコンピュータシステム。
【請求項４７】
前記選択された関数は、有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数または有効な１電子のハミルトニアンであり、前記セルフコンシステントループ計算は、密度関数理論ＤＦＴまたはハートリーフォック理論に基づくものである、請求項４６に記載のコンピュータシステム。
【請求項４８】
セルフコンシステントループ計算に基づいて、セルフコンシステントループ計算を行うための手段をさらに備え、
ａ）前記ナノスケールシステムのモデルの選択された領域に対する電子密度の値を選択するステップと、
ｂ）前記選択された電子密度および前記外部パラメータの選択された値に対する前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数を決定するステップと、
ｃ）前記決定された有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数に対応する電子密度の値を計算するステップと、
ｄ）前記電子密度の前記選択された値と前記電子密度の前記計算値とを比較するステップと、を含み、前記電子密度の前記選択された値および前記計算値が、所与の数値的精度の範囲内で等しい場合は、
ｅ）前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数の前記セルフコンシステントな解として、前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数の前記解を定義するステップを含み、等しくない場合は、
ｆ）前記電子密度の新しい値を選択し、前記電子密度の前記選択された値および前記電子密度の前記計算値が、前記所与の数値的精度の範囲内で等しくなるまで、ステップｂ）〜ｆ）を繰り返すステップを含む、ループ計算に基づくものである、請求項３４〜４７のうちのいずれか１つに記載のコンピュータシステム。
【請求項４９】
前記セルフコンシステントループ計算を行うための前記手段は、前記系の前記プローブまたは電極に対する前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数の前記セルフコンシステントな解を決定するように構成される、請求項４８に記載のコンピュータシステム。
【請求項５０】
前記選択された関数は、前記系の干渉領域に対する前記有効な１電子のハミルトニアンであり、前記系の前記干渉領域の前記有効な１電子のハミルトニアンの第２のセルフコンシステントな解を決定するための前記手段は、前記第１の選択された外部パラメータの所与の値において、前記干渉領域に対する前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数に対して対応するセルフコンシステントな解を計算するステップを含むことによって、前記決定するステップを行うように構成される、請求項４７〜４９のうちのいずれか１つに記載のコンピュータシステム。
【請求項５１】
前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数に対する前記対応する決定されたセルフコンシステントな解に基づいて、前記プローブまたは電極領域のそれぞれに対するグリーン関数を決定するための手段をさらに備える、請求項４９および５０に記載のコンピュータシステム。
【請求項５２】
前記有効な１電子のハミルトニアンの第２のセルフコンシステントな解の決定のための前記手段は、
ａａ）系の干渉領域に対する電子密度の値を選択するステップと、
ｂｂ）前記選択された外部パラメータの所与の値に対する前記選択された電子密度の前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数を決定するステップと、
ｃｃ）ステップｂ）で決定された前記有効な１電子のポテンシャルエネルギ関数に基づいて、前記干渉領域に対する前記有効な１電子のハミルトニアンの解を決定するステップと、
ｄｄ）前記有効な１電子のハミルトニアンのステップｃ）で決定された前記解に基づいて、前記干渉領域に対するグリーン関数の解を決定するステップと、
ｅｅ）前記干渉領域に対する前記決定されたグリーン関数に対応する電子密度の値を計算するステップと、
ｆｆ）前記電子密度の前記選択された値と前記電子密度の前記計算値とを比較するステップと、を含み、前記電子密度の前記選択された値および前記計算値が、所与の数値的精度の範囲内で等しい場合は、
ｇｇ）前記有効な１電子のハミルトニアンの前記セルフコンシステントな解として、前記有効な１電子のハミルトニアンの前記解を定義するステップを含み、等しくない場合は、
ｈｈ）前記電子密度の新しい値を選択し、前記電子密度の前記選択された値および前記電子密度の前記計算値が、前記所与の数値的精度の範囲内で等しくなるまで、ステップｂｂ）〜ｈｈ）を繰り返すステップを含む、ループ計算に基づいて、前記決定を行うように構成される、請求項５０または５１に記載のコンピュータシステム。
【請求項５３】
前記選択された関数は、前記有効な１電子のハミルトニアンであり、前記外部パラメータは、前記系の２つのプローブにかかる電圧バイアスであり、第１および第２のセルフコンシステントな解を決定するための手段は、それぞれ前記外部電圧バイアスの選択された第１および第２の値に対する前記有効な１電子のハミルトニアンに対して前記決定を行うように構成され、外挿法解析を用いて近似的なセルフコンシステントな解を表現するための前記手段は、外挿的表現を、前記外部電圧バイアスが変化したときに、前記有効な１電子のハミルトニアンのための前記近似的なセルフコンシステントな解に対して取得するように構成され、前記コンピュータシステムは、
前記取得した外挿的表現を使用して、複数の異なる前記印加電圧バイアスの値に対する前記系の２つのプローブ間の電流を決定する手段であって、前記近似的なセルフコンシステントな解または前記有効な１電子のハミルトニアンに対する前記セルフコンシステントな解における変化を表現するための手段をさらに含む、請求項３８〜５２のうちのいずれか１つに記載のコンピュータシステム。
【請求項５４】
前記電流を決定するための前記手段は、前記外部電圧バイアスの所与の範囲に対して、および前記外部電圧バイアスの所与の電圧ステップに対して前記電流を決定するように構成される、請求項５３に記載のコンピュータシステム。
【請求項５５】
前記電流を決定するための手段は、
ａａａ）前記最低電圧に対する前記電流を、前記外部電圧バイアスの前記所与の範囲内で決定するステップと、
ｂｂｂ）前記所与の電圧ステップによって前記電圧バイアスを増加させるステップと、
ｃｃｃ）前記新しい増加された電圧バイアスに対する前記電流を決定するステップと、
ｄｄｄ）前記新しい増加された電圧バイアスが、前記電圧バイアスの前記所与の範囲内の最高電圧より高くなるまでステップｂｂｂ）およびｃｃｃ）を繰り返すステップと、のループを使用して前記決定を行うように構成される、請求項５４に記載のコンピュータシステム。
【請求項５６】
前記選択された関数は、前記有効な１電子のハミルトニアンであり、前記外部パラメータは、前記系の２つのプローブにかかる電圧バイアスであり、前記コンピュータシステムは、
前記外部電圧バイアスに対する決定された電圧範囲を少なくとも第１および第２の電圧範囲に分割するための手段と、
前記第１および第２の電圧範囲に対して、前記電圧範囲の最大値および最小値に対応する前記有効な１電子のハミルトニアンの最大および最小のセルフコンシステントな解を決定するための手段と、
前記外部電圧が変化したときに、前記有効な１電子のハミルトニアンに対する近似的なセルフコンシステントな解の第１の外挿的表現を取得するための手段であって、前記第１の外挿的表現は、前記第１の電圧範囲に対する前記決定された最大および最小のセルフコンシステントな解、および前記第１の電圧範囲の最大および最小電圧値に基づくものである、手段と、
前記外部電圧が変化したときに、前記有効な１電子のハミルトニアンに対する前記近似的なセルフコンシステントな解の第２の外挿的表現を取得するための手段であって、前記第２の外挿的表現は、前記第２の電圧範囲に対する前記決定された最大および最小のセルフコンシステントな解、および前記第２の電圧範囲の最大および最小電圧値に基づくものである、手段と、
前記取得した第１の外挿的表現を使用して、前記第１の電圧範囲の前記最大および最小電圧によって与えられる、前記電圧の範囲内の複数の異なる前記印加電圧バイアスの値に対する前記２つのプローブ間の前記電流を決定するための手段と、
前記取得した第２の外挿的表現を使用して、前記第２の電圧範囲の前記最大および最小電圧によって与えられる、前記電圧の範囲内の複数の異なる前記印加電圧バイアスの値に対する前記２つのプローブ間の前記電流を決定するための手段と、を備える、請求項３８〜５２のうちのいずれか１つに記載のコンピュータシステム。