2020 Fiscal Year Annual Research Report
Electron Microscopy Analysis for Materials Interfaces –Development and Applications of Multidisciplinary Quantification Techniques for Atomic Structures and Electromagnetic Properties
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18KK0134
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
赤嶺 大志 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (40804737)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 圭介 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (20706387)
村上 恭和 九州大学, 工学研究院, 教授 (30281992)
西田 稔 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (90183540)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2021-03-31
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| Keywords | 形状記憶合金 / 強誘電体 / 走査電子顕微鏡 / 透過電子顕微鏡 / 走査透過電子顕微鏡 / 界面 / ひずみ解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
TiPd形状記憶合金のマルテンサイト自己調整構造に含まれる双晶構造について，双晶界面近傍のひずみを(走査)透過電子顕微鏡((S)TEM)により原子スケールで評価した．その結果，双晶界面の分岐点に導入される複合双晶界面の近傍に大きなひずみと転位が生じる事を明らかにした．このことは緩和しきれない変態ひずみが集中する領域があることを示し，形状記憶特性改善のためにはより無ひずみな条件が達成可能な合金設計を行う事が重要であることを示す．第二に，Ti-Cu合金における準安定・安定析出物の析出挙動をTEM及び走査電子顕微鏡(SEM)によりマルチスケールに評価した．特に二段階時効においては特異な析出物の形態変化すなわち晶癖面の不連続な変化が起こることを見出し，界面近傍のひずみ評価と数密度解析により力学特性への影響を明らかにした．第三に，間接強誘電体の強誘電ドメイン構造をSEMにより可視化することに成功した．YMnO3においては低エネルギーの二次電子，(Ca,Sr)3Ti2O7では表面に微量のビーム誘起コンタミネーション層を堆積することで明瞭に可視化可能であることがわかった．また，コントラスト形成の物理モデルを入射電子エネルギーや検出系ジオメトリを変化させながら解析することにより検討・提案した．本手法は強誘電体のドメイン観察に新たな選択肢を与えるものである．第四に，周期構造をSEMにより観察する際に生じるモアレ縞のパターンと観察条件の関係を明らかにした．特に，電子線走査速度や方向などによりサンプリング周波数のみでは説明ができないパターンの変化が起こることを示した．本成果はモアレによるひずみ解析等において考慮すべき重要な基礎的知見を提示した．以上のように本研究では種々の材料において界面と材料特性関係を明らかにした．また，界面やドメイン構造の可視化に関わる技術的進展を達成した．
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