2022 Fiscal Year Annual Research Report
デバイス深部に実装された結晶性ナノ粒子の特性解明に資する構造可視化技術の開発
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22H01976
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
大和田 謙二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター, グループリーダー (60343935)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒岩 芳弘 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (40225280)
塚田 真也 島根大学, 学術研究院教育学系, 准教授 (90570531)
上野 慎太郎 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40647062)
水牧 仁一朗 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 放射光利用研究基盤センター, コーディネーター (60360830)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ブラッグコヒーレントX線回折イメージング / ナノ結晶 / セラミクス / デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
A)「多様なナノ結晶の温度‐電場下構造物性（特性解明）」： 多様なBaTiO3ナノ結晶群を対象に、高温・高電場環境下の結晶性ナノ粒子の構造・物性解明を実施できる環境の整備に着手した。R4年度は「試料環境（温度・電場）制御技術」（R4-R5予定）としてヒーターの整備の設計・制作を実施した。これらは量研・広島大が担当した。また、「準弾性光散乱による誘電物性計測」（R4-R6予定）では、まず、多数粒子からの信号が得られることを確認した。また物性量を結び付けて議論ができるように方法論を確立した。これらは島根大が担当した。「多様なナノ結晶試料の合成」（R4-R6予定）は山梨大が担当した。適宜構造可視化グループ（QST、広島大）と準弾性光散乱グループ（島根大）に試料を提供する体制を整えた。
B)「セラミクス内部の結晶性ナノ粒子計測」（R4-R5予定）： A)と並行して行った。R４年度は、デバイス内部に実装されたナノ粒子の観察を可能とする構造可視化技術の高エネルギーX線対応化について、光学系や実験条件の検討、解析法の最適化等を実施した。（QST・広島大）
C)「MLCC実試料の調達」（R4-R5予定）： 企業との協議へ向けた準備を開始した。（QST・広島大）
D)「特徴抽出の検討」（QST・JASRI）（R4-R6予定）： A)-C)とは独立に、R4年度はナノ結晶一粒子の構造の特徴付けや物性との関連付けに、月2回程度の定期的なミーティングを実施し、深層学習等による特徴量抽出が援用できるかどうかの検討行った。
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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
交付申請に記載した、計画、A)「多様なナノ結晶の温度‐電場下構造物性（特性解明）」、B)「セラミクス内部の結晶性ナノ粒子計測」（R4-R5予定）、C)「MLCC実試料の調達」（R4-R5予定）、D)「特徴抽出の検討」（R4-R6予定）、につき、A)においては計測環境の整備や物性計測の検討、B)においてはセラミクス内部粒子の計測、C)はB)に目途がついたことから検討を開始、D)はA)-C)とは独立に検討を実施した。全体としてR5年度において計画に即したより具体的なアクションへと結び付けた。以上、交付申請に記載した内容に即し、おおむね順調に進展していると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には計画に沿ってR4年度に引き続き研究開発を進める。
A)「多様なナノ結晶の温度‐電場下構造物性（特性解明）」： 多様なBaTiO3ナノ結晶群を対象に、高温・高電場環境下の結晶性ナノ粒子の構造・物性解明を実施できる環境を整える。「試料環境（温度・電場）制御技術」（R4-R5予定）としてヒーターの整備と高度化を実施する。これらの装置群を利用して多面体形状の結晶試料において環境下の「ナノ結晶一粒子の構造可視化」（R4-R6予定）を実施する（QST、広島大）。「準弾性光散乱による誘電物性計測」（R4-R6予定）を実施する。R5年度は一粒子計測を目指す（島根大）。R4年度に引き続き「多様なナノ結晶試料の合成」（R4-R6予定）を実施し、適宜構造可視化グループに提供する。また電場印可実験用のセラミクス試料等の提供も行う（山梨大）。
B)「セラミクス内部の結晶性ナノ粒子計測」（R4-R5予定）： A)と並行して行う。今年度はセラミクス試料内の一粒子に対する可視化に挑戦する。山梨大から提供されるセラミクス試料に対して計測を実施する（QST、広大）。
C)「MLCC実試料の調達」（R4-R5予定）：企業と協議を開始し、MLCC実試料の調達を目指す。（QST、広大）
D)「特徴抽出の検討」（QST、熊本大）（R4-R6予定）：特徴抽出のほか、高バックグラウンド対策に情報科学のスパースモデリングの援用を検討する。
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[Presentation] コヒーレントX線回折を用いた500nm級BaTiO3一粒子の相転移と常誘電相での内部歪の観察2023
Author(s)
押目 典宏 , 大和田 謙二 , 町田 晃彦 , 福島 凪世 , 上野 慎太郎 , 藤井 一郎 , 和田 智志 , 菅原 健人 , 島田 歩 , 上野 哲朗 , 綿貫 徹 , 石井 賢司 , 豊川 秀訓 , 門馬 綱一 , Kim Sangwook , 塚田 真也 , 黒岩 芳弘
Organizer
第61回セラミックス基礎科学討論会
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[Presentation] コヒーレントX線回折による数100 nm級強誘電体一粒子の内部歪観察2022
Author(s)
押目 典宏 , 大和田 謙二 , 町田 晃彦 , 福島 凪世 , 上野 慎太郎 , 藤井 一郎 , 和田 智志 , 菅原 健人 , 島田 歩 , 上野 哲朗 , 綿貫 徹 , 石井 賢司 , 豊川 秀訓 , 門馬 綱一 , Kim Sangwook , 塚田 真也 , 黒岩 芳弘
Organizer
2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] 500 nm級BaTiO3一粒子の強誘電相転移と常誘電相における不均質構造2022
Author(s)
押目 典宏 , 大和田 謙二 , 町田 晃彦 , 福島 凪世 , 上野 慎太郎 , 藤井 一郎 , 和田 智志 , 菅原 健人 , 島田 歩 , 上野 哲朗 , 綿貫 徹 , 石井 賢司 , 豊川 秀訓 , 門馬 綱一 , Kim Sangwook , 塚田 真也 , 黒岩 芳弘
Organizer
日本物理学会2022年秋季大会
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[Presentation] コヒーレントX線回折を利用したナノ結晶の3次元イメー ジングII2022
Author(s)
押目 典宏 , 大和田 謙二 , 菅原 健人 , 島田 歩 , 山内 礼士 , 上野 哲朗 , 町田 晃彦 , 綿貫 徹 , 上野 慎太郎 , 藤井 一郎 , 和田 智志, 門馬 綱一 , 石井 賢司 , 豊川 秀訓 , 塚田 真也 , 黒岩 芳弘
Organizer
第39回強誘電体会議
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[Presentation] コヒーレントX線回折を利用したナノ結晶の3次元イメージング2022
Author(s)
大和田 謙二 , 押目 典宏 , 菅原 健人 , 島田 歩 , 上野 哲朗 , 町田 晃彦 , 石井 賢司 , 綿貫 徹 , 豊川 秀訓 , 門馬 綱一 , 福島 凪世 , 上野 慎太郎 , 藤井 一郎 , 和田 智志 , 黒岩 芳弘
Organizer
令和4年(2022年)度 日本結晶学会年会および会員総会
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[Presentation] Bragg Coherent X-ray diffraction for visualization of the inhomogeneous structure of a single ferroelectric particle2022
Author(s)
Oshime Norihiro , Ohwada Kenji , Machida Akihiko , Fukushima Nagise , Ueno Shintaro , Fujii Ichiro , Wada Satoshi , Sugawara Kento , Shimada Ayumu , Ueno Tetsuro , Watanuki Tetsu , Ishii Kenji , Toyokawa Hidenori , Momma Koichi , Kim Sangwook , Tsukada Shinya , Kuroiwa Yoshihiro
Organizer
The 14th Japan-China Symposium on Ferroelectric Materials and Their Applications
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 3D Imaging of Nanocrystals by Coherent X-ray Diffraction2022
Author(s)
Ohwada Kenji , Oshime Norihiro , Sugawara Kento , Shimada Ayumu , Fukushima Nagise , Ueno Tetsuro , Machida Akihiko , Watanuki Tetsu , Ueno Shintaro , Fujii Ichiro , Wada Satoshi , Momma Koichi , Ishii Kenji , Toyokawa Hidenori , Tsukada Shinya , Kuroiwa Yoshihiro
Organizer
15th International Symposium on Ferroic Domains & Micro- to Nano-scopic Structures (ISFD-15)
Int'l Joint Research / Invited
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