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セラミックス界面機能その場計測TEMシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 13555169
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 無機材料・物性
研究機関東京大学

研究代表者

幾原 雄一  東京大学, 工学部附属総合試験所, 教授 (70192474)

研究分担者 代田 畊平  (株)トプコン電子ビームサービス, 電子サポート部, サポート部部長(研究職)
楠 美智子  (財)ファインセラミックスセンター, 構造解析部, 主席研究員
山本 剛久  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (20220478)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
12,600千円 (直接経費: 12,600千円)
2003年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2002年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2001年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
キーワードサイドエントリー方式 / ピエゾ素子 / 有限要素法 / 高分解能電子顕微鏡 / その場観察 / 応力 / 電力 / 電流 / 高分解能電子顕微鏡法 / 電圧
研究概要

本研究は、セラミックス界面の原子構造と電子構造を、高分解能かつ定量的に動的な条件下で評価する技術の開発を目的としている。本年度は、最終年度として、界面機能その場計測TEMホルダーの最終的な設計および試作を行うとともに実証試験を行った。本研究では、以下の項目について東京大学、ファインセラミックスセンターおよびトプコン電子ビームサービスの3機関で連携して研究開発を行った。
(1)その場計測TEMシステムの開発
各3研究機関で試作されたパーツを組み合わせることによって界面機能その場計測TEMホルダーを開発した。電流・電圧印加部、高温計測部、電極内蔵型真空チャンバーの最適化を行い、温度、電圧および電流の調整も正確にできることを確認した。さらに高分解能ポールピース内に本ホルダーを導入し、原子構造観察と同時にEDSおよびEELSの計測が可能なシステムを構築した。その結果、1300℃において空間分解能が0.20nm、EELSのエネルギー分解能が0.8eVを達成した。また、動的画像を高画質CCDカメラで撮影するシステムを構築し、試料ドリフト量が2nm/min以下にできることを確認した。
(2)実証試験
本研究で開発した界面機能その場計測TEMホルダーを用いて、種々のモデル試料の界面機能をその場計測した。その結果、粒界および転位における電子状態と微細構造の動的変化、高温下における格子欠陥挙動の動的な変化の計測が可能であることが、アルミナ、ジルコニア、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛で確認することができた。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (27件)

  • [文献書誌] K.Otsuka, A.Kuwabara, A.Nakamura, T.Yamamoto, K.Matsunaga, Y.Ikuhara: "Dislocation-enhanced ionic conductivity of yttria-stabilized zirconia"Applied Physics Letters. 82. 877-879 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tanaka, K.Matsunaga, Y.Ikuhara, T.Yamamoto: "First-principles study of structures and energies of intrinsic vac ancies in SrTiO3"Physical.Review B. 68. 205213-1-205213-8 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matsunaga, T.Tanaka, T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "First-principles calculations of intrinsic defects in Al_2O_3"Physical.Review B. 68. 085110-1-085110-9 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matsunaga, H.Nishimura, H.Muto, T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "Direct measurements of grain boundary sliding in yttrium-doped alumina bicrystals"Applied Physics Letters. 82. 1179-1181 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Oba, Y.Sato, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-Voltage Characteristics of Cobalt-Doped Inversion Boundaries in Zinc Oxide Bicrystals"Journal of the American Ceramic Society. 86. 616-618 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Otsuka, A.Kuwabara, A.Nakamura, T.Yamamoto, K.Matsunaga, Y.Ikuhara: "Dislocation-enhanced ionic conductivity of yttria-stabilized zirconia"Applied Physics Letters. 82. 877-879 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tanaka, K.Matsunaga, Y.Ikuhara, T.Yamamoto: "First-principles study of structures and energies of intrinsic vacancies in SrTiO3"Physical. Review B. 68. 205213-1-205213-8 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matsunaga, T.Tanaka, T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "First-principles calculations of intrinsic defects in Al2O3"Physical. Review B. 68. 085110-1-085110-9 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matsunaga, H.Nishimura, H.Muto, T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "Direct measurements of grain boundary sliding in yttrium-doped alumina bicrystals"Applied Physics Letter. 82. 1179-1181 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Oba, Y.Sato, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-Voltage Characteristics of Cobalt-Doped Inversion Boundaries in Zinc Oxide Bicrystals"Journal of the American Ceramic Society. 86. 616-618 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazuya Otsuka 他: "Dislocation-enhanced ionic conductivity of yttria-stabilized zirconia"Applied Physics Letters. 82. 877-879 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Atsutomo Nakamura 他: "Conducting nanowires in insulating ceramics"Nature Materials. 2. 453-456 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Tomohito Tanaka 他: "First-principles study of structures and energies of intrinsic vacancies in SrTiO3"Physical Review B. 68. 205213-1-205213-8 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuyuki Matsunaga 他: "First-principles calculations of intrinsic defects in Al_2O_3"Physical Review B. 68. 085110-1-085110-9 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuyuki Matsunaga 他: "Direct measurements of grain boundary sliding in yttrium-doped alumina bicrystals"Applied Physics Letters. 82・8. 1179-1181 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Fumiyasu Oba 他: "Current-Voltage Characteristics of Cobalt-Doped Inversion Boundaries in Zinc Oxide Bicrystals"Journal of the American Ceramic Society. 86・9. 616-618 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yuichi Ikuhara: "Towards New Transmission Electron Microscopy in Advanced Ceramics"J.Ceram.Soc.Jpn.. 110. 139-145 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Sato, F.Oba, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-Voltage Characteristic across [0001] Twist Boundaries in Zinc Oxide Bicrystals"J.Am.Ceram.Soc.. 85. 2142-2144 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Takahisa Yamamoto, Fumiyasu Oba, Yuichi Ikuhara, Taketo Sakuma: "Current-Voltage Characteristics Across Small Angle Symmetric Tilt Boundaries in Nb-Doped SrTiO_3 Bicrystals"Mater.Trans.. 43. 1537-1541 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ikuhara, N.Shibata, T.Watanabe, F.Oba, T.Yamamoto, T.Sakuma: "Grain Boundary Characters and Structures in Structural Ceramics"Ann.Chim.Sci.Mater.. 27. S21-S30 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Hidehiro Yoshida, Yuichi Ikuhara, Taketo Sakuma: "Grain boundary electronic structure related to the high-temperature creep resistance in polycrystalline Al_2O_3"Acta.Material.. 50. 2955-2966 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] C.Iwamoto, X.Q..Shen, H.Okumura, H.Matsuhata, Y.Ikuhara: "Structure Analysis of GaN Thin Film with Inversion Domains by High Voltage Atomic Resolution Microscopy"Mater.Trans.. 43. 1542-1546 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ikuhara: "Twards New Transmission Electron Microscopy in Advanced Ceramics"J. Ceram. Soc. Jpn.. Vol.110. 139-145 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] A.Nakamura, T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "Direct Observation of Basal Dislocation in Sapphire by HRTEM"Acta. Mater. Vol.50[1]. 101-108 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-Voltage characteristics across 45°symmetric tilt boundary in highly donor-doped SrTiO_3 bicrystal"J. Mate. Sci. Let. Vol.20. 1827-1829 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] C.Iwamoto, X.Q.Shen, H.Okumura, H.Matsuhata, Y.Ikuhara: "Nanometric inversion domains in conventional molecular-beam-epitaxy GaN thin films observed by atomic-resolution high-voltage electron microscopy"Appl. Phys. Let.. Vol.79. 3941-3943 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "Electron transport behaviour in Nb-doped SrTiO3 bicrystals"J. Electro. Microsopy.. Vol.50. 485-488 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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