2004 Fiscal Year Annual Research Report
放射光を用いた逆格子空間直接観察によるナノ結晶体の迅速構造解析法の開発
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16510096
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
坂田 修身 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門I・表面構造チーム・チームリーダー, 主幹研究員 (40215629)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北野 彰子 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門I・産業応用・利用支援Iチーム, 研究員 (50393319)
WALKER Christopher J 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門I・構造物性IIグループ, 研究員
吉本 護 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (20174998)
舟窪 浩 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (90219080)
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| Keywords | ナノ結晶体の迅速構造解析法 / X線逆格子空間イメージング法 / 単色高エネルギーX線 / 放射光X線 / ナノワイヤ / 超薄膜 / 構造解析 / 大気中表面測定 |
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| Research Abstract |
超微細構造体がワイヤ形状の場合、結晶性超微細構造体から生じるブラッグ回折条件が逆格子空間でシート(有限の面積をもつ平面)形状であり、また、超微細構造体が薄膜形状の場合、その回折条件はロッド(有限の長さを有する棒)形状である。これらの独特な形状に着目することによって、波長0.1nm(ナノメータ)以下の単色高エネルギーX線を用い、超微細構造体からの逆格子空間X線強度の全体像を試料を回転せずに一度の短時間測定で得られる方法を開発した。その方法をナノ結晶体の迅速構造解析法、あるいは、X線逆格子空間イメージング法と名付けた。あわせて、その方法に特化した装置を作成した。この方法は、大気中で表面・界面構造を非破壊で調べられる特徴を有する。
(1)サファイヤ単結晶(0001)上に作成した酸化ニッケル(NiO)の超微細ナノワイヤ(高さ0.5nm)を調べ、回折像の全体パターンから、その超微細ナノワイヤが六方晶構造を有すること、さらに、そのナノワイヤがサファイヤ基板の[10-10]方向に垂直なことも分かった。また、1個の回折像の幅から、そのナノワイヤ中の結晶子サイズが15nmであることと、その回折像中のピーク、ピーク距離からナノワイヤ問の周期が46nmであることが見積もられた。
(2)二酸化チタン(TiO_2)単結晶(101)単結晶上に酸化チタンビスマス(Bi_4Ti_3O_<12>)薄膜を厚さ50nmと3nm成長させたものを2個を試料とした。その薄膜の結晶構造を仮定し、計算回折像と実験回折像を比較し、その酸化チタンビスマス薄膜は単斜晶系であると推測した。
どちらの測定もX線波長は0.05nmを用いた。2次元X線検出器として、イメージングプレートを入射X線と垂直に設置して用いた。試料表面に対して、1)0.05°、(2)0.1°の角度でX線を入射させた。
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