2019 Fiscal Year Annual Research Report
Real-space atomic-scale analysis of the ordering of strongly correlated electrons by low-temperature monochromated aberration-corrected STEM
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17K04984
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
長井 拓郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主幹エンジニア (90531567)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ローレンツ顕微鏡法 / 球面収差補正 / モノクロメータ / ヘリカル反強磁性 / 磁気ソリトン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気モーメントの実空間における高空間分解能観察を目的として、電子線単色化モノクロメータとイメージ形成用球面収差補正装置を用いた高分解能ローレンツ電子顕微鏡法の開発を行った。対物レンズは励磁せずに弱励磁のローレンツレンズを励磁させ、このローレンツレンズに対して球面収差補正装置を用いて高次収差の補正を行った。さらにウイーンフィルター型モノクロメータを作動させて電子線を単色化することによりレンズの色収差を低下させ、ローレンツ電子顕微鏡像の情報限界を0.6nmまで向上させた。この高分解能ローレンツ電子顕微鏡法により、室温において214型層状マンガン酸化物Nd1-xSr1+xMnO4 (x=0.8)の結晶格子を観察し、磁場フリー条件（試料に対して磁場を印加しない条件）で0.62nm周期（c/2）の格子縞を観察した。また、この高分解能ローレンツ電顕法を用いて、希土類金属ジスプロシウム(Dy)における低温相であるヘリカル反強磁性相で形成する磁気モーメントについて実空間観察を行った。二軸傾斜液体窒素試料冷却ホルダーを用いた低温高分解能ローレンツ観察の結果、このヘリカル反強磁性相において、1.4nm離れた反転する磁気モーメントを分離して実空間観察することができた。また、無磁場下における、磁気ソリトン（孤立した強磁性単一ドメイン）とらせん磁性相の共存が実空間観察された。さらに、対物レンズの部分的励磁により、試料に対して垂直方向に磁場を印加した状態で低温高分解能ローレンツ観察を行った。これにより、磁気モーメントが変調する、らせん磁性相・歪んだらせん磁性相・ファン磁性相の反強磁性相間でナノスケールの磁気相分離が磁場印加により誘起されることが明らかになった。
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