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複合電子分光顕微鏡による金属酸化物中のサブナノメートル欠陥の性質と構造

研究課題

研究課題/領域番号 14350340
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属物性
研究機関名古屋大学

研究代表者

武藤 俊介  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20209985)

研究分担者 田辺 哲朗  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00029331)
吉田 朋子  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90283415)
巽 一厳  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00372532)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
16,700千円 (直接経費: 16,700千円)
2004年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2003年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2002年度: 9,700千円 (直接経費: 9,700千円)
キーワード透過電子顕微鏡 / 電子エネルギー損失分光 / 波長分散X線分析 / カソードルミネッセンス / 格子欠陥クラスター / 第一原理電子状態計算 / 軽元素分析 / 金属酸化物 / 透過型電子顕微鏡 / 酸素複合欠陥 / 最大エントロピー法 / 表面ブリスター / 価数揺動 / 電子エネルギー損失広域微細構造 / エネルギー損失吸収端近傍構造 / 第一原理電子論計算 / 水素吸蔵 / 黒鉛材料 / ナノ構造 / 照射損傷 / 炭化珪素 / 酸化シリコン / 酸化アルミニウム / 水素
研究概要

本研究の大目的は、一つのTEMにおいてバンド間遷移の情報を取得する複合電子分光システムを開発し、その応用によって主として金属酸化物やセラミクス材料の点欠陥から観察可能なサイズの欠陥クラスターまでのキャラクタリゼーションを行う手法を開発・応用することである。本研究によって以下のような成果を得た。
(1)機器開発
(1-i)カソードルミネッセンス取得用試料ホルダーの開発
(1-ii)斜入射型波長分散X線分析装置の開発
(1-iii)入射電子ビームのホローコーン照明用アタッチメントの装備
(2)新しい解析法の導入
(2-i)EXELFS解析の高度化(逆モンテカルロ法、時分解測定、ウェーブレット変換の導入)
(2-ii)Fluctuation Microscopyによる中距離秩序の導出
(2-iii)量子化学計算によるELNESスペクトルのシミュレーション
(2-iv)微小押し込み試験の解析のための有限要素法シミュレーションプログラムの開発とセラミクスの照射特性への応用
(3)応用研究
(3-i)セラミクスの照射損傷に伴う欠陥クラスターの検出と不純物酸素複合欠陥の構造解析
(3-ii)セラミクス表面のガスイオン照射誘起ブリスター内部組織のキャラクタリゼーション
(3-iii)水素化ナノ構造黒鉛中の水素の状態分析
(3-iv)自動車用酸素吸放出助触媒の電子状態分析
以上によって、点欠陥から原子数個の欠陥クラスターの構造解析は可能となった。しかしながらミッシングリンクであるおよそ1nm前後の欠陥クラスターの詳細な構造解析については、さらなる進展が必要である。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (23件) 図書 (2件) 文献書誌 (18件)

  • [雑誌論文] Maximum entropy spectral analysis of extended energy-loss fine structure and its application to time-resolved measurements2004

    • 著者名/発表者名
      S.Muto
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine 84

      ページ: 2793-2808

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] TEM analysis of blisters on Si surface formed by hydrogen ion irradiation2004

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, T.Tanabe, S.Igarashi
    • 雑誌名

      Physica Scripta T108

      ページ: 19-22

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structure of an Oxygen-Related Defect Complex in SiC Studied with Electron Energy-Loss Spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, H.Sugiyama, T.Kimura, T.Tanabe
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43

      ページ: 1076-1080

    • NAID

      10012715256

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] EXELFS/ELNES study of electron irradiation induced oxidation of α-SiC2004

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, H.Sugiyama, T.Kimura, T.Tanabe, T.Maruyama
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 218C

      ページ: 202-208

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Valence Change of Cerium Ion associated with Redox reactions of Ceria-Zirconia Solid Solution by Electron Energy-Loss Spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      S.Arai, S.Muto, J.Murai, T.Sasaki, Y.Ukyo, K.Kuroda, H.Saka
    • 雑誌名

      Materials Transaction 45

      ページ: 2951-2955

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] シリコン表面の水素イオン照射誘起ブリスターの非破壊構造解析と内部ガス圧評価2004

    • 著者名/発表者名
      中野伸祐, 榎本成晟, 武藤俊介, 田辺哲朗
    • 雑誌名

      日本金属学会会報「まてりあ」 43

      ページ: 1008-1008

    • NAID

      10014238959

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Valence Change of Cerium Ion associated with Redox reactions of Ceria-Zirconia Solid Solution by Electron Energy-Loss Spectroscopy Electron Energy-Loss Spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      S.Arai, S.Muto, J.Murai, T.Sasaki, Y.Ukyo, K.Kuroda, H.Saka
    • 雑誌名

      Materials Transaction 45

      ページ: 2951-2955

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Non-destructive structural analysis and Internal gas pressure of Hydrogen ion irradiation induced blister on silicon surface2004

    • 著者名/発表者名
      S.Nakano, N.Enomoto, S.Muto, T.Tanabe
    • 雑誌名

      Bulletin of Japan Institute of Metals, "Materia"(in Japanese) 43

      ページ: 1008-1008

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] TEM and EELS characterization of carbon dust and co-deposited layers from the TEXTOR tokamak2003

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, T.Tanabe, A.Hirota, M.Rubel, V.Philipps, T.Maruyama
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials 307-311

      ページ: 1289-1293

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Reverse Monte Carlo analysis of extended energy-loss fine structure for disordered structures of tetrahedrally co-ordinated materials2003

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, T.Tanabe
    • 雑誌名

      Journal of Electron Microscopy 52

      ページ: 125-132

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Local structures and damage processes of electron irradiated α-SiC studied with transmission electron microscopy and electron energy-loss spectroscopy2003

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, T.Tanabe
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 93

      ページ: 3765-3775

    • NAID

      120000979778

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental and full multiple scattering approaches to energy-loss near-edge structures for c-Si, a-Si, and a-Si : H2003

    • 著者名/発表者名
      K.Hayakawa, T.Fujikawa, S.Muto
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 371

      ページ: 498-503

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cross sectional TEM observation of gas-ion-irradiation induced surface blisters and their precursors in SiC2003

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, T.Tanabe, T.Maruyama
    • 雑誌名

      Materials Transaction 44・12

      ページ: 2599-2604

    • NAID

      10011817893

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental and full multiple scattering approaches to energy-loss near-edge structures for c-Si,a-Si and a-Si:H2003

    • 著者名/発表者名
      K.Hayakawa, T.Fujikawa, S.Muto
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 371

      ページ: 498-503

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Grazing incidence electron microscopy for non-destructive structural analysis of sub-micron surface protrusions2003

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, S.Igarashi, T.Tanabe
    • 雑誌名

      Science, Technology and Education of Microscopy : an Overview, FORMATEX (ed.by A.Mendez-Vilas)

      ページ: 842-842

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Remaining Problem for Lattice Defects Research in the 21th Century(In Japanese)2003

    • 著者名/発表者名
      S.Nishitani, M.Aoki, S.Muto(ed.)
    • 雑誌名

      The Problems of Defects Physics(Yoshioka, Kyoto)

      ページ: 198-198

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Damaging process of α-SiC under electron irradiation studied with electron microscopy and spectroscopy2002

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, T.Tanabe, T.Shibayama, H.Takahashi
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 191

      ページ: 519-523

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Chemical effects of hydrogen on surface damaging process in gas-ion irradiated alumina2002

    • 著者名/発表者名
      J.Asamai, S.Muto, T.Tanabe
    • 雑誌名

      Surface and Coatings Technology 158-159C

      ページ: 518-521

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In-situ Observation of Surface Blistering in Silicon by Deuterium and Helium Ion Irradiation2002

    • 著者名/発表者名
      S.Igarashi, S.Muto, T.Tanabe, J.Aihara, K.Hojou
    • 雑誌名

      Surface and Coatings Technology 158-159C

      ページ: 421-425

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of new TEM specimen holder for cathodoluminescence2002

    • 著者名/発表者名
      T.Tanabe, S.Muto, S.Tohtake
    • 雑誌名

      Journal of Electron Microscopy 51

      ページ: 311-313

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] RHEED study of irradiation-induced surface damage processes in Si and α-Al_2O_32002

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, J.Asami, T.Tanabe
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 196

      ページ: 324-332

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface Blistering of Ion Irradiated SiC studied by Grazing Incidence Electron Microscopy2002

    • 著者名/発表者名
      S.Igarashi, S.Muto, T.Tanabe, T.Maruyama
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials 307-311

      ページ: 1126-1129

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of new TEM specimen holder for cathodoluminescence detection2002

    • 著者名/発表者名
      T.Tanabe, S.Muto, S.Tohtake
    • 雑誌名

      Journal of Electron Microscopy 51

      ページ: 311-313

    • NAID

      10012612068

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] Science, Technology and Education of Microscopy : an Overview (ed. by A.Mendez-Vilas)2003

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, S.Igarashi, T.Tanabe
    • 総ページ数
      842
    • 出版者
      FORMATEX
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] 21世紀の格子欠陥研究に残された課題2003

    • 著者名/発表者名
      西谷滋人, 青木正人, 武藤俊介 共編
    • 総ページ数
      198
    • 出版者
      吉岡書店
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Muto, T.Tanabe: "Reverse Monte Carlo analysis of extended energy-loss fine structure for disordered structures of tetrahedrally co-ordinated materials"Journal of Electron Microscopy. 52. 125-132 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Muto, T.Tanabe: "Local structures and damage processes of electron irradiated α-SiC studied with transmission electron microscopy and electron energy-loss spectroscopy"Journal of Applied Physics. 93. 3765-3775 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hayakawa, T.Fujikawa, S.Muto: "Experimental and full multiple scattering approaches to energy-loss near-edge structures for c-Si, a-Si and a-Si:H"Chemical Physics Letters. 371. 498-503 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Muto, T.Tanabe, S.Igarashi: "TEM analysis of blisters on Si surface formed by hydrogen ion irradiation"Physica Scripta. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Muto, T.Tanabe, T.Maruyama: "Cross sectional TEM observation of gas-ion-irradiation induced surface blisters and their precursors in SiC"Materials Transaction. Vol.44 No.12. 2599-2604 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yoshida, T.Tanabe, M.Hirano, S.Muto: "FT-IR study on the effect of OH content on the damaging process in silica irradiated by hydrogen"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 西谷滋人, 青木正人, 武藤俊介共編: "21世紀の格子欠陥研究に残された課題"吉岡書店. 198 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Muto, T.Tanabe, T.Shibayama, H.Takahashi: "Damaging process of α-SiC under electron irradiation studied with electron microscopy and spectroscopy"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. Vol.191. 519-523 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Asamai, S.Muto, T.Tanabe: "Chemical effects of hydrogen on surface damaging process in gas-ion irradiated alumina"Surface and Coatings Technology. Vol.158-159C. 518-521 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Igarashi, S.Muto, T.Tanabe, J.Aihara, K.Hojou: "In-situ Observation of Surface Blistering in Silicon by Deuterium and Helium Ion Irradiation"Surface and Coatings Technology. Vol.158-159C. 421-425 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tanabe, S.Muto, S.Tohtake: "Development of new TEM specimen holder for cathodoluminescence detection"Journal of Electron Microscopy. Vol.51. 311-313 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Muto, J.Asami, T.Tanabe: "RHEED study of irradiation-induced surface damage processes in Si and α-Al_2O_3"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. Vol.196. 324-332 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Muto, T.Tanabe: "Local structures and damage processes of electron irradiated α-SiC studied with transmission electron microscopy and electron energy-loss spectroscopy"Journal of Applied Physics. Vol.93(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Muto, T.Tanabe: "Reverse Monte Carlo analysis of extended energy-loss fine structure for disordered structures of tetrahedrally co-ordinated materials : its applicability"Journal of Electron Microscopy. Vol.52(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Igarashi, S.Muto, T.Tanabe, T.Maruyama: "Surface Blistering of Ion Irradiated SiC studied by Grazing Incidence Electron Microscopy"Journal of Nuclear Materials. Vol.307-311. 1126-1129 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Muto, T.Tanabe, A.Hirota, M.Rubel, V.Philipps, T.Maruyama: "TEM and EELS characterization of carbon dust and co-deposited layers from the TEXTOR tokamak"Journal of Nuclear Materials. Vol.307-311. 1289-1293 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hayakawa, T.Fujikawa, S.Muto: "Experimental and full multiple scattering approaches to energy-loss near-edge structures for c-Si, a-Si and a-Si : H"Chemical Physics Letters. (印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Muto, S.Igarashi, T.Tanabe: "Science, Technology and Education of Microscopy : an Overview"FORMATEX (ed. by A. Mendez-Vilas)(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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