2019 Fiscal Year Annual Research Report
Site-selective analysis of local structure and electronic states of ferroelectrics using electron spectroscopic multi-probes
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18K18931
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
津田 健治 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 教授 (00241274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森川 大輔 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10632416)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 電子線インコヒーレントチャンネリング / 軟X線発光分光 (SXES) / 電子エネルギー損失分光 (EELS) / 強誘電体 / ドープ原子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
BaサイトにCaをドープしたチタン酸バリウム(Ba, Ca)TiO3試料に対し、引き続き電子線インコヒーレントチャンネリング法を適用した。同一サイトに確率的に位置するBa原子とCa原子を回折法のみで区別して検出することは困難であるが、エネルギー分散型特性X線分析を組み合わせて、動力学回折効果による電子線チャンネリングを利用することで、BaとCaの局所構造・対称性情報を分離して取り出すことが可能となる。電子ビームロッキング装置を備えたJEM-2010FEF透過型電子顕微鏡を用いて、単ドメイン領域からBa原子とCa原子の特性X線2次元角度分布を取得した。まだ実験データの統計ノイズに改善の余地があるものの、両者は明瞭に異なる2次元分布を持ち、Ba原子サイトにドープされたCa原子がBa原子とは異なる位置にあることを示した。さらに、電子線の動力学回折理論に基づく特性X線分布シミュレーションを行って実験と比較した結果、実験で得られた特性X線分布が、Ca原子のオフセンタリングを伴う構造モデルにより説明できることを明らかにした。これは第一原理計算から予想されていたCaオフセンタリングを直接示す初めての実験結果であり、(Ba, Ca)TiO3の巨大な電気誘起歪み等の物性解明につながるものと言える。
また、電子エネルギー損失分光法を(Ba, Ca)TiO3およびBaTiO3に適用した。得られたO-K edgeスペクトルは、これら2つの試料でO原子周りの局所環境が異なることを示しており、Ca原子のオフセンタリングとコンシステントな結果である。
さらに、高クロム鋳鉄中のM6Cカーバイド相に電子線インコヒーレントチャンネリング法を適用し、Fe原子およびMo原子の特性X線2次元角度分布が明瞭に異なることを新たに見出した。特性X線分布シミュレーションを通して構造モデルを検討した。
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