2020 Fiscal Year Annual Research Report
High spatial and high energy resolution electronic state mapping
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19H02597
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
治田 充貴 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00711574)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅 大介 京都大学, 化学研究所, 准教授 (40378881)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 電子軌道マッピング / STEM / EELS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、最先端モノクロメータ付きSTEM-EELS法を用いることで、高空間・高エネルギー分解能電子状態マッピングならびに電子軌道マッピングの実現に向けた基礎研究を行うものである。
本年度は、電子軌道の可視化に関する研究を遷移金属酸化物(SrTiO3)に対して行った。励起の始状態として異方性のないs軌道を, また励起終状態として異方性を有するp軌道を選び, 1s→2p励起が反映される酸素K-edgeの微細構造を前年度までに開発した実験手法を用いて, 高S/N比のEELSスペクトルを原子分解能で取得した.その結果, 金属ー酸素間の混成軌道の違いを反映してO K-edgeの異なるエネルギー領域を用いた空間マップがpx, py, pz軌道の電子軌道の異方性を反映して90度ずつ回転した電子軌道マップを得ることができた.また, 実験結果を説明するための理論計算もいくつか行い, STEM-EELSによる元素マップの計算や第一原理計算による終状態電子軌道計算などを行うことで研究をまとめた。現在論文執筆の段階で、次年度内に受理されるよう進めている。
また銅酸化物超伝導体材料薄膜(La2-xSrxCuO4)を合成をおこない、また断面試料作製とその観察を行い。薄膜界面におけるホール濃度の研究を行った。 エピタキシャル薄膜の合成と、HAADF-STEM法による原子像観察はできたものの、STEM-EELS実験は長時間計測が必要となることから試料コンタミの影響が深刻であり、特に本年度の実験においては、コンタミレスな試料作製についていくつか検討を行ったが、現在の良好な作成条件がまだ見いだせていないのが現状である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画していた研究計画のうち、電子軌道マップについては順調に推進している一方で、超伝導酸化物薄膜の観察については良質な電子顕微鏡用試料作製の部分で滞っており、さらなる改良が必要であるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
電子状態マップについては予定通り、次のターゲットとして別の材料をモデルとした異なる電子軌道の可視化の可能性について研究を行う。具体的にはグラフェン等の低次元マテリアルや、3d軌道の可視化の可能性について研究を行う。
また、超伝導材料におけるホール濃度の研究に関しては、電子顕微鏡用サンプリングに関しては、洗浄ならびに作成方法を再検討、また分析会社へのサンプリング外注などを行うことで自信の試料作製方法の見直しを図り、効率的に研究を進める。
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