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2009 Fiscal Year Annual Research Report

放射光光電子顕微鏡によるナノ分光法の開発

Research Project

Project/Area Number 17101004
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

尾嶋 正治  The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (30280928)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 組頭 広志  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (00345092)
大久保 勇男  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (20376487)
堀場 弘司  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (10415292)
小野 寛太  高エネルギー加速器研究機構, 物質構造研究所, 准教授 (70282572)
Keywords放射線X線粒子線 / 電子顕微鏡 / 強相関電子系 / ナノ材料 / 環境材料
Research Abstract

今年度は、1)新しく開発した3次元ナノESCA装置の性能評価とLSIゲート絶縁膜解析、2)投影型放射光光電子顕微鏡
(SPELEEM)のドリフト補正(空間分解能22nm達成)、3)燃料電池用触媒粒子の電子状態解析と触媒活性化メカニズム解明、4)抵抗変化型不揮発メモリー(ReRAM)の界面電子状態解析と抵抗変化メカニズムの解明、に重点化して進めた。
1)の走査型光電子顕微鏡については、SPring-8長直線部(27m)に設置する東大放射光アウトステーションBL07LSUの建設を進め、2009年10月に完成させた。ここに設置する3次元ナノESCA装置を作製し、まず高エネルギー加速器研究機構PFにおいて空間分解能300nmでの光電子イメージング、およびピンポイント角度分解光電子分光を実現し、LSI用poly-Si/HfO2/SiO2/Si基板についてねらった位置で深さ方向分布を測定することに成功した。この装置をSPring-8の東大ビームラインに移設し、空間分解能92nmでエネルギー分解能200meVの角度分解能光電子分光測定を達成した。また、最外周幅35nmから18nmに向上させたゾーンプレートの共同開発に成功したため、これを用いた空間分解能30nmの走査型角度分解光電子分光装置の開発をめざしていく。
2)の投影型光電子顕微鏡については、長時間観測下の試料ドリフトによって空間分解能が約100nmまで劣化するという問題に対処するため、床面振動防止対策を行うとともに試料ドリフト補正を行うための画像処理法を新しく開発した。これは、最初に参照試料を測定し、それとの比較で二次元の相関関数を求め、画像の再シフト量を見積もるという手法で、これにより空間分解能22nmでの光電子顕微鏡像が取得できることを実証した。さらに光電子顕微鏡の視野(通常数ミクロンΦ)における放射光強度の不均一性を補正する画像ソフトを開発した。
3)については、燃料電池用負極触媒(Pt,Ru)/電解質膜/正極触媒(Pt,Co)構造で運転経過で劣化した試料の斜め断面に放射光マイクロビームを走査してPt,Co元素の異常拡散を調べる手法を開発した。さらに、非白金系正極触媒として大きな注目を集めているカーボンアロイ触媒について硬X線光電子分光およびX線吸収分光によって不純物元素である窒素の電子状態を明らかにし、新しい触媒開発の指針を得た。これをもとに、白金に匹敵する非白金系正極触媒(開始電圧約1V,電力密度0.5W/cm2)を実現した。
4)については、Pt/CuO/Pt系平面型ReRAMの走査型光電子顕微鏡観察結果を解析し、化電流on状態では導導パスがジュール熱による還元反応(CuO->Cu+1/2O2)で形成され、電流off状態ではCu導電パスの一部が再酸化されることを明らかにした。この成果は2009年7月に新聞発表した。一方、積層型ReRAMとして注目されているAl/PrCaMnO3系で界面にAl2O3絶縁層が形成され、この絶縁層を介して電流のon-offが行われることをin situ光電子分光によって明らかにした。

  • Research Products

    (51 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (20 results) (of which Peer Reviewed: 20 results) Presentation (29 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Novel magnetic domain structure in iron meteorite induced by the presence of L10-FeNi2010

    • Author(s)
      M.Kotsugi, M.Oshima
    • Journal Title

      Appl.Phys.Express 3

      Pages: 13001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transport properties and electronic states of anatase Ti1-xWxO2 epitaxial thin films2010

    • Author(s)
      U.Takeuchi, M.Oshima
    • Journal Title

      J.Appl.Phys. 107

      Pages: 023705

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photoinduced charge-trapping phenomena in metal/high-k gate stack structures studied by synchrotron radiation photoemission spectroscopy2010

    • Author(s)
      T.Tanimura, M.Oshima
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 96

      Pages: 162902

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Al doping and annealing on chemical states and band diagram of Y2O3/Si gate stacks studied by photoemission and x-ray absorption spectroscopy2010

    • Author(s)
      S.Toyoda, M.Oshima
    • Journal Title

      J.Vac.Sc.Technol.A 28

      Pages: 16-19

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Annealing effects of in-depth profile and band discontinuity in TiN/LaO/HfSiO/SiO2/Si gatestack structure studied by angle-resplved photoemission spectroscopy from backside2010

    • Author(s)
      S.Toyoda, M.Oshima
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 96

      Pages: 042905

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dimensional-crossover-driven metal-insulator transition in SrVO3 ultrathin films2010

    • Author(s)
      K.Yoshimatsu, M.Oshima
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett. 104

      Pages: 147601

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chemical bonding states and band alignment of AlOxNy/Si gate stacks grown by metalorganic chemical vapor depostion2009

    • Author(s)
      G.He, M.Oshima
    • Journal Title

      Appl.Phys.Exp. 2

      Pages: 075503

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pressure-induced change in the electronic structure of epitaxially strained La1-xSrxMnO3 thin films2009

    • Author(s)
      K.Horiba, M.Oshima
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 80

      Pages: 132406

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic structure characterization of La2NiMnO6 epitaxial thin films using synchrotron-radiation photoelectron spectroscopy2009

    • Author(s)
      M.Kitamura, M.Oshima
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 94

      Pages: 262503

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Co oxidation accompanied with degradation of Pt-Co alloy cathode catalyst in polymer electrolyte fuel cell2009

    • Author(s)
      M.Kobayashi, M.Oshima
    • Journal Title

      Phys.Chem.and Chem.Phys 11

      Pages: 8226-8230

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Orientation dependence of the Schottky barrier height for La0.6Sr0.4MnO3/SrTiO3 heterojunctions2009

    • Author(s)
      M.Minohara, M.Oshima
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 94

      Pages: 242106

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coherent and incoherent d band dispersion in SrVO32009

    • Author(s)
      M.Takizawa, M.Oshima
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 80

      Pages: 235104

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relationship between band alignment and chemical states upon annealing in HfSiON/SiON stacked films on Si substrates2009

    • Author(s)
      T.Tanimura, M.Oshima
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 95

      Pages: 183113

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Syudy on mechanism of crystallization in HfO2 films on Si substrates by in-depthprofile analysis using photoemission spectroscopy2009

    • Author(s)
      S.Toyoda, M.Oshima
    • Journal Title

      J.Appl.Phys. 106

      Pages: 064103

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In-depth profile of gate-insulator films on Si substrates studied by angle-resolved photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation2009

    • Author(s)
      S.Toyoda, M.Oshima
    • Journal Title

      J.Surf.Anal. 15

      Pages: 299-302

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] madelung potential and covalency effect in strained La1-xSrxMnO3 thin films studied by core-level photoemission spectroscopy2009

    • Author(s)
      H.Wadati, M.Oshima
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 80

      Pages: 125107

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In-situ photoemission study of Nd1-xSrxMnO3 epitaxial thin films2009

    • Author(s)
      H.Wadati, M.Oshima
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 79

      Pages: 153106

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Systematic analysis of ARPES spectra of transition-metal oxides : Nature of Effectice d band2009

    • Author(s)
      H.Wadati, M.Oshima
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn. 78

      Pages: 094709

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inhomogeneous chemical states in restance-switching devices with a planar-type Pt/CuO/Pt structure2009

    • Author(s)
      R.Yasuhara, M.Oshima
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 95

      Pages: 012110

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of Mn-substituted titania nanosheets and ferromagnetic thin films with controlled doping2009

    • Author(s)
      X.P.Dong, K.Ono
    • Journal Title

      Chem.Mater. 21

      Pages: 4366-4373

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] エピタキシャル応力下のSrVO3薄膜の高分解能ARPES測定2010

    • Author(s)
      相崎真一、尾嶋正治
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-21
  • [Presentation] La1-xSrxMnO3薄膜成長におけるSrOのサーファクタント効果の検証2010

    • Author(s)
      古川陽子、尾嶋正治
    • Organizer
      2010年春季 第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2010-03-19
  • [Presentation] 終端面制御したLa0.6Sr0.4MnO3/Nb : SrTiO3ヘテロ接合のポテンシャル深さ分布2010

    • Author(s)
      簑原誠人、尾嶋正治
    • Organizer
      2010年春季 第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2010-03-18
  • [Presentation] 電極/Pr0.7Ca0.3MnO3界面電子状態の電極依存性2010

    • Author(s)
      安原隆太郎、尾嶋正治
    • Organizer
      2010年春季 第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2010-03-18
  • [Presentation] 抵抗変化を示すAl/La0.33Sr0.67FeO3界面における電子状態解析2010

    • Author(s)
      山本大貴、尾嶋正治
    • Organizer
      2010年春季 第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2010-03-18
  • [Presentation] アナターゼ型LixTiO2エピタキシャル薄膜の電気輸送特性と電子状態2010

    • Author(s)
      竹内詩人、尾嶋正治
    • Organizer
      2010年春季 第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2010-03-17
  • [Presentation] 東大放射光アウトステーションが拓く電子構造物性2010

    • Author(s)
      尾嶋正治
    • Organizer
      第3回放射光連携研究ワークショップ(理化学研究所主催)
    • Place of Presentation
      東京ステーションコンファレンス
    • Year and Date
      2010-02-08
  • [Presentation] Termination dependence of Schottky barrier height for La0.6Sr0.4MnO3/Nb : SrTiO3 heterojunctions2010

    • Author(s)
      簑原誠人, 尾嶋正治
    • Organizer
      11th Joint MMM-Intermag Conference
    • Place of Presentation
      Washington DC, USA
    • Year and Date
      2010-01-19
  • [Presentation] Three-Dimensional Scanning Photoelectron Microscope for Investigating Electronic Inhomogeneities of Oxide Surfaces and Interfaces2010

    • Author(s)
      K.Horiba, 尾嶋正治
    • Organizer
      International Workshop on Oxide Surfaces(IWOX-VII)
    • Place of Presentation
      NASPAニューオータニ(越後湯沢)
    • Year and Date
      2010-01-12
  • [Presentation] Hard x-ray photoemission study of electrode/oxide interfaces in Ta-oxide-based resistance random access memory devices2010

    • Author(s)
      R.Yasuhara, 尾嶋正治
    • Organizer
      International Workshop on Oxide Surfaces(IWOX-VII)
    • Place of Presentation
      NASPAニューオータニ(越後湯沢)
    • Year and Date
      2010-01-12
  • [Presentation] Composition dependence of Schottky barrier height for La1-xSrxMnO3/Nb : SrTiO3 heterojunctions2010

    • Author(s)
      簑原誠人, 尾嶋正治
    • Organizer
      International Workshop on Oxide Surfaces(IWOX-VII)
    • Place of Presentation
      NASPAニューオータニ(越後湯沢)
    • Year and Date
      2010-01-12
  • [Presentation] 機能界面解析・制御ステーションの建設と今後の展開2010

    • Author(s)
      尾嶋正治
    • Organizer
      第23回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム 企画講演
    • Place of Presentation
      イーグレひめじ
    • Year and Date
      2010-01-09
  • [Presentation] 3DナノESCA装置の開発22010

    • Author(s)
      中村友紀、尾嶋正治
    • Organizer
      第23回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      イーグレひめじ
    • Year and Date
      2010-01-08
  • [Presentation] 硬X線光電子分光法による抵抗変化型ランダムアクセスメモリ素子におけるPt電極/Ta酸化物界面電子状態の観測2010

    • Author(s)
      安原隆太郎、尾嶋正治
    • Organizer
      第23回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      イーグレひめじ
    • Year and Date
      2010-01-08
  • [Presentation] 放射光光電子分光によるTiN/LaO/HfSiO/Siゲートスタック構造の深さ方向分布解析2010

    • Author(s)
      豊田智史、尾嶋正治
    • Organizer
      第23回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      イーグレひめじ
    • Year and Date
      2010-01-08
  • [Presentation] Transport properties and electronic states of anatase Ti1-xWxO2 epitaxial thin films2009

    • Author(s)
      A.Chikamatsu, 尾嶋正治
    • Organizer
      2009 Material Research Society Fall Meeting
    • Place of Presentation
      John B. Hynes Convention Center, Sheraton Boston Hotel, Boston, MA, U.S.A
    • Year and Date
      2009-12-03
  • [Presentation] 放射光を用いた光電子分光による半導体プロセスにおける薄膜成長の解析2009

    • Author(s)
      尾嶋正治
    • Organizer
      第50回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      学習院大学
    • Year and Date
      2009-11-04
  • [Presentation] 東大放射光アウトステーションとナノ界面科学の研究展開2009

    • Author(s)
      尾嶋正治
    • Organizer
      平成21年度日本表面科学会講演大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
    • Year and Date
      2009-10-28
  • [Presentation] 低次元化によりバンド幅制御したSrVO3薄膜の電子状態2009

    • Author(s)
      吉松公平、尾嶋正治
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] 3次元走査型光電子顕微鏡装置(3DナノESCA)の開発22009

    • Author(s)
      中村友紀、尾嶋正治
    • Organizer
      2009秋季第70回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2009-09-10
  • [Presentation] 放射光光電子分光による酸化物スピントンネル接合のポテンシャル深さ分布決定2009

    • Author(s)
      簑原誠人、尾嶋正治
    • Organizer
      2009秋季第70回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2009-09-09
  • [Presentation] Ru/HfSiON/Siの熱的安定性に対する蛍光XAFS法による評価2009

    • Author(s)
      大渕博宣、尾嶋正治
    • Organizer
      2009秋季第70回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2009-09-08
  • [Presentation] in situ放射光光電子分光を用いたTiN/HfSiON/Siの熱的安定性解析(2)~深さ方向解析~2009

    • Author(s)
      豊田智史、尾嶋正治
    • Organizer
      2009秋季第70回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2009-09-08
  • [Presentation] in situ放射光光電子分光を用いたTiN/HfSiON/Siの熱的安定性解析(1)~化学状態解析~2009

    • Author(s)
      鎌田洋之、尾嶋正治
    • Organizer
      2009秋季第70回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2009-09-08
  • [Presentation] 金属/Ta2O5-d/TaOx構造における界面電子状態の電極依存性2009

    • Author(s)
      安原隆太郎、尾嶋正治
    • Organizer
      2009秋季第70回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2009-09-08
  • [Presentation] Chemical Structures of Carbon Alloy Catalysts Revealed By Synchrotron Radiation Analysis2009

    • Author(s)
      尾嶋正治
    • Organizer
      The First International Symposium on Frontier of Carbon Catalysts for Fuel Cell Technologies
    • Place of Presentation
      Tokyo Institute of Technology Tokyo Tech Front
    • Year and Date
      2009-08-27
  • [Presentation] Thickness dependent physical properties of La0.6Sr0.4MnO3 layer in SrTiO3/La0.6Sr0.4MnO3/SrTiO3 heterostructures2009

    • Author(s)
      H.Kumigashira, 尾嶋正治
    • Organizer
      International Conference on Magnetism09
    • Place of Presentation
      Karlsruhe, Gemrany
    • Year and Date
      2009-07-29
  • [Presentation] Electronic Structures of Ferromagnetic Semiconductor La2NiMnO6 Epitaxial Films2009

    • Author(s)
      I.Ohkubo, 尾嶋正治
    • Organizer
      The Third International Conference on the Science and Technology
    • Place of Presentation
      Mielparque-Yokohama
    • Year and Date
      2009-06-17
  • [Presentation] ナノテクノロジーと放射光表面科学-現状と今後の展望-2009

    • Author(s)
      尾嶋正治
    • Organizer
      日本表面科学会関西支部特別講演会
    • Place of Presentation
      大阪駅前第3ビル
    • Year and Date
      2009-04-08
  • [Book] カーボンアロイ触媒2010

    • Author(s)
      宮田清蔵監修(尾嶋正治, 他)
    • Total Pages
      215
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.oshimalab.t.u-tokyo.ac.jp/

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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