リチウムイオン電池の充放電その場評価にむけた透過電子顕微鏡内近接場ラマン分光法

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26600038
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大野 裕 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80243129)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 近接場分光 / 透過電子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

リチウムイオン畜電池における正負電極の構造特性および充放電(リチウムイオン移動)による電極の構造変化に起因する振動モードの変化を同一ナノ領域で同時観測することを目指し、透過電子顕微鏡観察下における観察領域での散乱型近接場光ラマン分光法(空間分解能:約50nm)を開発することが目的である。近接場光は銀微粒子（平均直径50nm）にレーザー光を照射して形成するが、１）レーザー光のプローブ径を数10μ m以下に小さくしてレーザー光励起によるバックグランドのラマン信号の強度を小さくし、さらに２）サイズ制御した微粒子に波長調整したレーザー光を照射して共鳴励起効果により近接場光の輝度を高くする、ことで高輝度のナノ光プローブによる高s/n比のラマン分光測定を目指した。今年度は、光プローブを形成する透過電子顕微鏡内その場分光機構に高精度・大開口数のコリメートレンズ機構を組み込み、波長可変レーザーから共鳴励起が期待されるエネルギー（約2.9eV）のレーザー光を顕微鏡観察領域に観察下で集光（直径10μm以下）できるようにした。その結果、近接場光とレーザー光のプローブ面積比は数百分の１程度まで小さくなったと見積もられた。しかし、共鳴効果による輝度比の増加が予想外に低いようで、近接場光によるラマン信号をレーザー光による強いラマン信号と区別するには至らなかった。

Research Products

• [Journal Article] Nanoscopic mechanism of Cu precipitation at small-angle tilt boundaries in Si (2015)
  • Author(s): Y. Ohno, K. Inoue, K. Kutsukake, M. Deura, T. Ohsawa, I. Yonenaga, H. Yoshida, S. Takeda, R. Taniguchi, H. Otsubo, S. R. Nishitani, N. Ebisawa, Y. Shimizu, H. Takamizawa, K. Inoue, Y. Nagai
  • Journal Title: Physical Reviwe B Volume: 91 Pages: 2353151-5/
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.91.235315
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Three-dimensional evaluation of segregation ability at grain boundaries in Si by atom probe tomography combined with transmission electron microscopy (2016)
  • Author(s): Y. Ohno
  • Organizer: European Materials Research Society 2016 Spring Meeting
  • Place of Presentation: Lille, France
  • Year and Date: 2016-05-02 – 2016-05-06
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Impurity segregation at small angle tilt boundaries in silicon: nanoscopic mechanisms and applications (2016)
  • Author(s): Y. Ohno
  • Organizer: Energy, Materials, and Nanotechnology (EMN) Photovoltaics Meeting 2016
  • Place of Presentation: Hong Kong, China
  • Year and Date: 2016-01-18 – 2016-01-21
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] シリコン中の小傾角粒界における酸素の偏析機構 (2015)
  • Author(s): 大野裕, 井上海平, 藤原航三, 出浦桃子, 沓掛健太朗, 米永一郎, 清水康雄, 井上耕治, 海老澤直樹, 永井康介
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学, 大阪
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] Near-field light probe towards in-situ Raman spectroscopy under transmission electron microscopy (2015)
  • Author(s): Y. Ohno, I. Yonenaga
  • Organizer: 28th International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS2015)
  • Place of Presentation: Espoo, Finland
  • Year and Date: 2015-07-27 – 2015-07-31
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Accumulation of oxygen atoms at small-angle tilt boundaries in silicon (2015)
  • Author(s): Y. Ohno, K. Inoue, K. Fujiwara, M. Deura, K. Kutsukake, I. Yonenaga, Y. Shimizu, K. Inoue, N. Ebisawa, Y. Nagai
  • Organizer: 8th International Workshop on Crystalline Silicon Solar Cells (CSSC8)
  • Place of Presentation: Bamberg, Bavaria, Germany
  • Year and Date: 2015-05-05 – 2015-05-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of bond distortions on impurity segregation in high-angle grain boundaries in silicon (2015)
  • Author(s): Y. Ohno, K. Inoue, M. Deura, K. Kutsukake, I. Yonenaga, N. Ebisawa, Y. Shimizu, K. Inoue, Y. Nagai, H. Yoshida, S. Takeda, S. Tanaka, M. Kohyama
  • Organizer: Materials Research Society 2015 Spring Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2015-04-06 – 2015-04-10
  • Int'l Joint Research