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転位量子デバイスの作製とサブナノ電子構造制御

Research Project

Project/Area Number06F06155
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionThe University of Tokyo
Host Researcher 幾原 雄一  The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授
Foreign Research Fellow 崔 時榮  東京大学, 大学院・工学系研究科, 外国人特別研究員
CHOI S.-Y.  
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed(Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost : ¥2,300,000)
Fiscal Year 2007 : ¥1,200,000 (Direct Cost : ¥1,200,000)
Fiscal Year 2006 : ¥1,100,000 (Direct Cost : ¥1,100,000)
Keywords転位 / 欠陥 / LiFePO4 / 透過型電子顕微鏡 / 原子・電子構造 / 配列制御 / SrTiO3 / EELS / 小傾角粒界 / バイクリスタル / 非直線電流-電圧特性
Research Abstract

平成19年度においてはNb添加SrTiO3小傾角粒界に現れる転位近傍組成・ひずみ解析と、Liイオン電池正極材料としての利用が期待されているLiFePO4のアンチサイトFe欠陥の直接観察に関する研究を行った。
具体的には、Nb添加SrTiO3[001]軸10°小傾角粒界を含む双結晶を1873Kにおける熱拡散接合により作製し、双結晶粒界にあらわれる転位の中心と転位-転位間の組成を高分解能STEM-EELS法により分析した。刃状転位においてはextra-halfplaneの存在により非常に大きな応力が負荷されている。そのような状況では格子が歪み、点欠陥の形成エネルギーが変化する。古くから転位中心に酸素欠陥が濃化している可能性が議論されてきたが、転位中心の構造が不明であるためいまだ議論の余地がのこされている.今回は転位と転位の間の擬バルク領域からのEELS測定を行った。同領域はバルクと等価のHAADF-STEM像が観察される。しかしスペクトラムイメージを解析した結果、転位中心よりも多くの酸素欠陥が形成されていることが明らかになった。このことは転位中心だけでなく、転位-転位間の擬バルク領域においても特異な機能が発現することを示唆している、
LiFePO4のアンチサイト欠陥の直接観察に関しては、
高純度LiFePO4ペレットを作成し、球面収差補正を装備した超高分解能STEM(JEM-2100F)を用いて高角度散乱暗視野(HAADF)像を観察した。また、中性子回折実験も行い、Feのアンチサイト欠陥が形成されていることを確認した。LiFePO4はオリビン型構造を有し、[010]方向から投影するとLiカラムを観察することができる。Fe->Liアンチサイト欠陥が及ぼすHAADF像への影響を明らかにするために、アンチサイトFe量に対するHAADF像強度の計算も行った。その結果、アンチサイトFe欠陥が約15%あれば直接観察可能であることが明らかになった。実際にHAADF像を観察した結果、Feアンチサイト欠陥の直接観察に成功した。Feは転位量子デバイスの配線材として利用する元素である。今回の結果から、Feの濃度が15%あれば可視化できることが明らかになった。
以上の研究を通し、転位量子デバイスの原子・電子構造制御、機能制御に重要な知見を得ることができた。

Report

(2results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report

Research Products

(4results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Atomic-scale visualization of antisite defects in LiFePO42008

    • Author(s)
      Chung SY, Choi SY, Yamamoto T, Ikuhara Y
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEWLETTERS 100

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dislocation structures of low-angle boundaries in Nb-doped SrTiO_3 bicrystals2006

    • Author(s)
      S.Y.Choi 他
    • Journal Title

      JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 41・9

      Pages : 2621-2625

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Inherent nanoscale bend of crystal lattice in Fe-doped calcium copper titanate2006

    • Author(s)
      S.Y.Chung他
    • Journal Title

      APPLIED PHYSICS LETTERS 89・12

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural Transition of [001] Symmetric Tilt Grain Boundaries in Nb-Doped SrTiO32007

    • Author(s)
      S.-Y Choi, N.Shibata, T.Mizoguchi, T.Yamamoto, Y.Ikuhara
    • Organizer
      XII international conference on iib2007
    • Place of Presentation
      Barcelona
    • Year and Date
      2007-07-12
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL :

Published : 2006-04-01   Modified : 2016-04-21  

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