デバイス深部に実装された結晶性ナノ粒子の特性解明に資する構造可視化技術の開発
Project/Area Number |
22H01976
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 30010:Crystal engineering-related
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Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
Principal Investigator |
大和田 謙二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター, グループリーダー (60343935)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒岩 芳弘 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (40225280)
上野 慎太郎 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40647062)
水牧 仁一朗 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (60360830)
塚田 真也 島根大学, 学術研究院教育学系, 准教授 (90570531)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000)
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Keywords | ブラッグコヒーレントX線回折イメージング / ナノ結晶 / セラミクス / デバイス |
Outline of Research at the Start |
量子科学技術研究開発機構が国内で初めて導入した結晶性ナノ粒子(ナノ結晶)の三次元構造可視化技術(ブラッグコヒーレントX線回折イメージング法:Bragg-CDI法)を段階的に高度化し、ナノ結晶が関わる現象一般に構造的解釈を与えうる構造可視化技術へと発展させる。多様なナノ結晶群を対象に、高温や高電場環境下のナノ結晶の構造と物性の関係を解明、次にデバイス内部に実装されたナノ結晶の構造特性の解析を実施する。物性計測には準弾性光散乱を用いる。
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Outline of Annual Research Achievements |
A)「多様なナノ結晶の温度‐電場下構造物性(特性解明)」: 多様なBaTiO3ナノ結晶群を対象に、高温・高電場環境下の結晶性ナノ粒子の構造・物性解明を実施できる環境の整備に着手した。R4年度は「試料環境(温度・電場)制御技術」(R4-R5予定)としてヒーターの整備の設計・制作を実施した。これらは量研・広島大が担当した。また、「準弾性光散乱による誘電物性計測」(R4-R6予定)では、まず、多数粒子からの信号が得られることを確認した。また物性量を結び付けて議論ができるように方法論を確立した。これらは島根大が担当した。「多様なナノ結晶試料の合成」(R4-R6予定)は山梨大が担当した。適宜構造可視化グループ(QST、広島大)と準弾性光散乱グループ(島根大)に試料を提供する体制を整えた。 B)「セラミクス内部の結晶性ナノ粒子計測」(R4-R5予定): A)と並行して行った。R4年度は、デバイス内部に実装されたナノ粒子の観察を可能とする構造可視化技術の高エネルギーX線対応化について、光学系や実験条件の検討、解析法の最適化等を実施した。(QST・広島大) C)「MLCC実試料の調達」(R4-R5予定): 企業との協議へ向けた準備を開始した。(QST・広島大) D)「特徴抽出の検討」(QST・JASRI)(R4-R6予定): A)-C)とは独立に、R4年度はナノ結晶一粒子の構造の特徴付けや物性との関連付けに、月2回程度の定期的なミーティングを実施し、深層学習等による特徴量抽出が援用できるかどうかの検討行った。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請に記載した、計画、A)「多様なナノ結晶の温度‐電場下構造物性(特性解明)」、B)「セラミクス内部の結晶性ナノ粒子計測」(R4-R5予定)、C)「MLCC実試料の調達」(R4-R5予定)、D)「特徴抽出の検討」(R4-R6予定)、につき、A)においては計測環境の整備や物性計測の検討、B)においてはセラミクス内部粒子の計測、C)はB)に目途がついたことから検討を開始、D)はA)-C)とは独立に検討を実施した。全体としてR5年度において計画に即したより具体的なアクションへと結び付けた。以上、交付申請に記載した内容に即し、おおむね順調に進展していると思われる。
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Strategy for Future Research Activity |
基本的には計画に沿ってR4年度に引き続き研究開発を進める。 A)「多様なナノ結晶の温度‐電場下構造物性(特性解明)」: 多様なBaTiO3ナノ結晶群を対象に、高温・高電場環境下の結晶性ナノ粒子の構造・物性解明を実施できる環境を整える。「試料環境(温度・電場)制御技術」(R4-R5予定)としてヒーターの整備と高度化を実施する。これらの装置群を利用して多面体形状の結晶試料において環境下の「ナノ結晶一粒子の構造可視化」(R4-R6予定)を実施する(QST、広島大)。「準弾性光散乱による誘電物性計測」(R4-R6予定)を実施する。R5年度は一粒子計測を目指す(島根大)。R4年度に引き続き「多様なナノ結晶試料の合成」(R4-R6予定)を実施し、適宜構造可視化グループに提供する。また電場印可実験用のセラミクス試料等の提供も行う(山梨大)。 B)「セラミクス内部の結晶性ナノ粒子計測」(R4-R5予定): A)と並行して行う。今年度はセラミクス試料内の一粒子に対する可視化に挑戦する。山梨大から提供されるセラミクス試料に対して計測を実施する(QST、広大)。 C)「MLCC実試料の調達」(R4-R5予定):企業と協議を開始し、MLCC実試料の調達を目指す。(QST、広大) D)「特徴抽出の検討」(QST、熊本大)(R4-R6予定):特徴抽出のほか、高バックグラウンド対策に情報科学のスパースモデリングの援用を検討する。
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Report
(1 results)
Research Products
(14 results)
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[Journal Article] The ferroelectric phase transition in a 500 nm sized single particle of BaTiO3 tracked by coherent X-ray diffraction2022
Author(s)
N. Oshime, K. Ohwada, A. Machida, N. Fukushima, S. Ueno, I. Fujii, S. Wada, K. Sugawara, A. Shimada, T. Ueno, T. Watanuki, K. Ishii, H. Toyokawa, K. Momma, S. Kim, S. Tsukada, and Y. Kuroiwa
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 61
Issue: SN
Pages: SN1008-SN1008
DOI
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Peer Reviewed
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Author(s)
押目 典宏 , 大和田 謙二 , 町田 晃彦 , 福島 凪世 , 上野 慎太郎 , 藤井 一郎 , 和田 智志 , 菅原 健人 , 島田 歩 , 上野 哲朗 , 綿貫 徹 , 石井 賢司 , 豊川 秀訓 , 門馬 綱一 , Kim Sangwook , 塚田 真也 , 黒岩 芳弘
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