複合電子分光顕微鏡による金属酸化物中のサブナノメートル欠陥の性質と構造-点欠陥とメゾスコピック欠陥との間のミッシングリンクへの挑戦-

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350340
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 武藤 俊介 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助教授 (20209985)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 朋子 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (90283415) ; 田辺 哲朗 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 教授 (00029331)
• Keywords: 透過型電子顕微鏡 / 電子エネルギー損失分光 / カソードルミネッセンス / 照射損傷 / 炭化珪素 / 酸化シリコン / 酸化アルミニウム / 水素

Research Abstract

平成14年度においては、特に電子エネルギー損失分光(EELS)における広域微細構造(EXELFS)と逆モンテカルロ法との結合よって軽元素材料の点欠陥から数Åの短距離構造の解析法の確立を目指した。この手法の応用として、炭化珪素の高エネルギー電子照射による損傷過程の詳細な解析を行い、シリコンのクラスタリングを三次元表示として可視化することに成功した。またセラミクス材料へのガスイオン照射にともなう反射高速電子回折(RHEED)の強度変化を測定し、これを速度論方程式で解析することによって、表面損傷過程における核衝突と電子励起によるはじき出しの断面積、熱回復の活牲化エネルギーと特性時間およびイオンと表面の相互作用パラメータを定量的に導出することを行った。前年度に開発した低角度入射電子顕微鏡法を炭化珪素表面のブリスター現象に応用し、このような硬い材料の大きな塑性変形のメカニズムを明らかにしつつある。更に複合電子分光化の一部としてカソードルミネッセンスを電子顕微鏡内で測定可能にする特殊な試料ホルダーを開発し、実際に発光スペクトルを取得するに至った。以上のように、本研究プロジェクトの目的である、点欠陥から数ナノメートルの欠陥までを構造的に明らかにすることにおいては、道半ばまで達することができたということができる。今後、通常の高分解能電子顕微鏡法で観察できる数ナノメートルのサイズに至る直前の10-1000原子からなるサイズの欠陥を解析することが課題となる。

Research Products

• [Publications] S.Muto, T.Tanabe, T.Shibayama, H.Takahashi: "Damaging process of α-SiC under electron irradiation studied with electron microscopy and spectroscopy"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. Vol.191. 519-523 (2002)
• [Publications] J.Asamai, S.Muto, T.Tanabe: "Chemical effects of hydrogen on surface damaging process in gas-ion irradiated alumina"Surface and Coatings Technology. Vol.158-159C. 518-521 (2002)
• [Publications] S.Igarashi, S.Muto, T.Tanabe, J.Aihara, K.Hojou: "In-situ Observation of Surface Blistering in Silicon by Deuterium and Helium Ion Irradiation"Surface and Coatings Technology. Vol.158-159C. 421-425 (2002)
• [Publications] T.Tanabe, S.Muto, S.Tohtake: "Development of new TEM specimen holder for cathodoluminescence detection"Journal of Electron Microscopy. Vol.51. 311-313 (2002)
• [Publications] S.Muto, J.Asami, T.Tanabe: "RHEED study of irradiation-induced surface damage processes in Si and α-Al_2O_3"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. Vol.196. 324-332 (2002)
• [Publications] S.Muto, T.Tanabe: "Local structures and damage processes of electron irradiated α-SiC studied with transmission electron microscopy and electron energy-loss spectroscopy"Journal of Applied Physics. Vol.93(印刷中). (2003)
• [Publications] S.Muto, T.Tanabe: "Reverse Monte Carlo analysis of extended energy-loss fine structure for disordered structures of tetrahedrally co-ordinated materials : its applicability"Journal of Electron Microscopy. Vol.52(印刷中). (2003)
• [Publications] S.Igarashi, S.Muto, T.Tanabe, T.Maruyama: "Surface Blistering of Ion Irradiated SiC studied by Grazing Incidence Electron Microscopy"Journal of Nuclear Materials. Vol.307-311. 1126-1129 (2002)
• [Publications] S.Muto, T.Tanabe, A.Hirota, M.Rubel, V.Philipps, T.Maruyama: "TEM and EELS characterization of carbon dust and co-deposited layers from the TEXTOR tokamak"Journal of Nuclear Materials. Vol.307-311. 1289-1293 (2003)
• [Publications] K.Hayakawa, T.Fujikawa, S.Muto: "Experimental and full multiple scattering approaches to energy-loss near-edge structures for c-Si, a-Si and a-Si : H"Chemical Physics Letters. (印刷中). (2003)
• [Publications] S.Muto, S.Igarashi, T.Tanabe: "Science, Technology and Education of Microscopy : an Overview"FORMATEX (ed. by A. Mendez-Vilas)(印刷中). (2003)