2020 Fiscal Year Annual Research Report
Nanoscale Interface Characterization
| Project Area | New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores |
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| Project/Area Number |
19H05788
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柴田 直哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10376501)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 剛久 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20220478)
石川 亮 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20734156)
馮 斌 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20811889)
栃木 栄太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50709483)
関 岳人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90848558)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 原子分解能局所電磁場観察 / 機能コア電磁場 / 機能コア3次元原子構造 / 機能コア電子状態 / 機能コアその場観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は下記の成果が得られた．
①機能コア局所電磁場の直接定量計測手法の開発： 本年度は引き続き微分位相コントラスト(DPC)-STEMによる局所電磁場の超高空間分解能定量観察手法の開発に重点的に取り込んだ．系統的な観察実験と多波動力学回折理論に基づいたシミュレーションの両面から検討を進めた結果、電子プローブを多様な角度に傾斜して入射しながら結像し、得られた像を重ね合わせ平均することによって、回折コントラストの大幅な軽減が可能になることが明らかとなった. この結果をもとに、ビーム傾斜スキャンニング法をSTEM装置に実装し、スキャン中に多数の入射方向にビーム傾斜することで、1回の観察で複数の入射方位から観察したDPC像を平均化した像を取得できるシステムを構築した．さらに本手法を用いて、多結晶磁石材料における磁区構造の明瞭な観察に成功した．
②原子分解能３次元機能コア構造・組成計測手法の開発： 大収束角電子プローブによる高深さ分解能原子分解能STEM観察法では、低次の収差が問題となり、本年度はその収差を補正するプログラムを設計した．既存のSTEMに搭載してその性能について検証を行った結果、63mradの大収束角においても自動的に低次収差を取り除くことが可能となった．
③機能コアその場観察・物性計測手法の開発：本年度の特筆すべき成果として、粒界移動現象の原子レベル直接観察に成功した．その結果、粒界エッジ原子が特定の方向にシャッフルすることで粒界移動現象が発生し、またその移動に伴い、粒界の構造ユニットが逐次変化することが明らかになった．
④他班との機能コア材料連携研究: 他班と密接に連携研究を行うことに加え、本研究領域が主催する全体会議、公開シンポジウム、学会において成果発表や議論を通して交流を深めた．さらに本年度は「若手コラボツアー」を主催し、学生、ポスドクの交流・育成を図った．
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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
①機能コア局所電磁場の直接定量計測手法の開発、②原子分解能３次元機能コア構造・組成計測手法の開発、③機能コアその場観察・物性計測手法の開発、④他班との機能コア材料連携研究のいずれの研究項目も計画通りに進んでおり、一定の成果が得られている. また、国際学術論文も多数発表できており、順調に進んでいると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度以降は以下の研究項目を重点的に推進する予定である.
①原子分解能機能コア局所電磁場の観察：傾斜平均化DPC-STEM法を用いて界面機能コアの局所電磁場観察を行い、異相界面や粒界機能コア量子場の直接観察を試みる．②原子分解能３次元機能コア構造・組成計測手法の開発：これまでに確立した高深さ分解能原子分解能STEM観察法を用いて、金属微粒子や表面構造などの表面機能コアや粒界機能コアの3次元原子構造観察を試みる．③原子スケール機能コア電子状態計測手法の開発：原子分解能STEM－EELS法を用いて、粒界機能コアのフォノン状態計測を積極的に展開する． ④機能コアその場観察・物性計測手法の開発：これまでに確立した原子分解能その場観察手法に基づいて、応力、電場、電子線照射など外場印可による機能コアの原子構造、化学組成、電子状態の応答を直接観察する． ⑤他班との機能コア材料連携研究：他班との連携を一層深め、当班の解析結果に対する理論的研究や他班の研究課題に対する解析支援を行い、領域一丸となって機能コアの解明を目指す．
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[Journal Article] Phase relation between supercooled liquid and amorphous silicon2020
Author(s)
Okada Junpei T.、Sit Patrick H.-L.、Ishikawa Ryo、Ishikawa Takehiko、Chen Jinfan、Nakayama Koji S.、Maeda Kensaku、Yokoyama Yoshihiko、Watanabe Yuki、Paradis Paul-Fran?ois、Watanabe Yasuhiro、Nanao Susumu、Ikuhara Yuichi、Kimura Kaoru、Uda Satoshi
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: 116
Pages: 093705～093705
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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