インターカレーションによる層状化合物の局所原子構造と蛍光性

• 研究課題/領域番号: 15K18202
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 金属物性・材料
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石川 亮 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20734156)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: インターカレーション / 電子顕微鏡 / 単原子ドーパント / 蛍光体 / 走査透過型電子顕微鏡 / 二次元物質 / 低加速電子顕微鏡法 / 原子分解能 / モアレ

研究成果の概要

近年の情報高密度化に伴い，紫外もしくは遠紫外域（~210 nm）で駆動するコンパクトでかつ高効率な光電子デバイスの開発が注目を集めている．本研究では代表的な窒化物である六方晶窒化ホウ素に注目し，希土類元素を賦活することによる半導体化の可能性を検討した．原子分解能を有する走査透過型電子顕微鏡を用いて，賦活した希土類元素が格子位置ではなく層間に導入されていることが予見される結果が得られた．このように，大きなイオン半径を有するドーパントを賦活するには層状化合物が有用であることが示唆される．

研究成果

• [国際共同研究] Technische University Darmstadt/Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY/University Bayreuth(ドイツ)
• [国際共同研究] Oak Ridge National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] Peking University/Xiamen University(中国)
• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
• [国際共同研究] Monash University(オーストラリア)
• [雑誌論文] Direct visualization of lithium via annular bright field scanning transmission electron microscopy: a review (2017)
  • 著者名/発表者名: S.D. Findlay, R. Huang, R. Ishikawa, N. Shibata, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 66 ページ: 3-14
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfw041
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A new method to detect and correct sample tilt in scanning transmission electron microscopy bright-field imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Brown, R. Ishikawa, G. Sánchez-Santolino, N. Lugg, Y. Ikuhara, L.J. Allen, N. Shibata,
  • 雑誌名: Ultamicroscopy 巻: 137 ページ: 76-83
  • DOI: 10.1016/j.ultramic.2016.11.024
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Atomic-scale tracking of a phase transition from spinel to rocksalt in lithium manganese oxide (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Gao, R. Ishikawa, E. Tochigi, A. Kumamoto, N. Shibata and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Chem. Mater. 巻: 29 号: 3 ページ: 1006-1013
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.6b03659
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transparent polycrystalline cubic silicon nitride. (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama, R. Ishikawa, H. Ohfuji, H. Marquardt, A. Kurnosov, T. Taniguchi, B.-N. Kim, H. Yoshida, A. Masuno, J. Bednarcik, E. Kulik, Y. Ikuhara, F. Wakai, T. Irifune
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 44755-44755
  • DOI: 10.1038/srep44755
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] One-pot synthesis of a C/SiFeN(O)-based ceramic paper with in-situ generated hierarchical micro/nano-morphology (2017)
  • 著者名/発表者名: C. Zhou, C. Fasel, R. Ishikawa, M. Gallei, Y. Ikuhara, H-J. Kleebe, R. Riedel, E. Ionescue
  • 雑誌名: Journal of European Ceramic Society 巻: 印刷中 号: 16 ページ: 5193-5203
  • DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2017.03.007
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Full Picture Discovery for Mixed-Fluorine Anion Effects on High-Voltage Spinel Manganese Cathodes (2017)
  • 著者名/発表者名: D. Kim, H. Shiiba, N. Zettsu, T. Yamada, T. Kimijima, G.S. Santolino, R. Ishikawa, Y. Ikuhara, K. Teshima
  • 雑誌名: NPG Asia Materials 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Possible Absence of Critical Thickness and Size Effect in Ultrathin Perovskite Ferroelectric Films (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Gao, Z. Zhang, M. Li, R. Ishikawa, B. Feng, H.-J, Liu, Y.-L. Huang, N. Shibata, X. Ma, S. Chen, J. Zhang, K. Liu, E.-G. Wang, D. Yu, L. Liao, Y. -H. Chu, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 15549-15549
  • DOI: 10.1038/ncomms15549
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Atomic Mechanism of Polarization-Controlled Surface Reconstruction in Ferroelectric Thin Films (2016)
  • 著者名/発表者名: P. Gao, HJ. Liu, YL. Huang, YH. Chu, R. Ishikawa, B. Feng, Y. Jiang, N. Shibata, E. Wang, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 11318-11318
  • DOI: 10.1038/ncomms11318
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adsorption sites of single noble metal atoms on the rutile TiO2 (110) surface influenced by different surface oxygen vacancies (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Matsunaga, T.-Y. Chang, R. Ishikawa, Q. Dong, K. Toyoura, A. Nakamura, Y. Ikuhara and N. Shibata
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter. 巻: 28 号: 17 ページ: 175002-175002
  • DOI: 10.1088/0953-8984/28/17/175002
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Jointed magnetic skyrmion lattices at a small-angle grain boundary directly visualized by advanced electron microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Matsumoto, Yeong-Gi So, Yuji Kohno, Hidetaka Sawada, Ryo Ishikawa, Yuichi Ikuhara, Naoya Shibata
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 35880-35880
  • DOI: 10.1038/srep35880
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single atom visibility in STEM optical depth sectioning (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ishikawa, Stephen J. Pennycook, Andrew R. Lupini, Scott D. Findlay, Naoya Shibata, Yuichi Ikuhara
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 巻: 109 号: 16 ページ: 163102-163102
  • DOI: 10.1063/1.4965709
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An artificial photosynthesis anode electrode composed of a nanoparticulate photocatalyst film in a visible light responsive GaN-ZnO solid solution system (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Imanaka, T. Anazawa, T. Manabe, H. Amada, S. Ido, F. Kumasaka, N. Awaji, G. S. Santolino, R. Ishikawa, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 35593-35593
  • DOI: 10.1038/srep35593
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interfacial Atomic Structure of Twisted Few-Layer Graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, N. Lugg, K. Inoue, H. Sawada, T. Taniguchi, N. Shibata, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 21273-21273
  • DOI: 10.1038/srep21273
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Towards 3D Mapping of BO6 Octahedron Rotations at Perovskite Thin Film Heterointerfaces, Unit Cell by Unit Cell (2015)
  • 著者名/発表者名: Q. He, R. Ishikawa, A. R. Lupini, L. Qiao, E.J. Moon, O. Ovchinnikov, S.J. May, M. D. Biegalski, and A. Borisevich
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 8 号: 8 ページ: 8412-8419
  • DOI: 10.1021/acsnano.5b03232
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Atomic-Scale Assessment of the Crystallization Onset in Silicon Carbonitride (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Mera, R. Ishikawa, E. Ionescu, Y. Ikuhara and R. Riedel
  • 雑誌名: Journal of European Ceramic Society 巻: 35 号: 12 ページ: 3355-3362
  • DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2015.01.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Visualizing the Mixed Bonding Properties of Liquid Boron with High-Resolution X-Ray Compton Scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: J. T. Okada, P.H.-L. Sit, Y. Watanabe, B. Barbiellini, T. Ishikawa, Y.J. Wang, M. Itou, Y. Sakurai, A. Bansil, R. Ishikawa, M. Hamaishi, P.-F. Paradis, K. Kimura, T. Ishikawa, and S. Nanao
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 114 号: 17 ページ: 177401-177401
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.177401
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Large-angle illumination STEM: Toward three-dimensional atom-by-atom imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, A.R. Lupini, Y. Hinuma and S.J. Pennycook
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 巻: 151 ページ: 122-129
  • DOI: 10.1016/j.ultramic.2014.11.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative Electron Microscopy and the Application by Single Electron Signals (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, A.R. Lupini, S.D. Findlay, T. Taniguchi, and S.J. Pennycook
  • 雑誌名: Microscopy and Microanalysis 巻: 21 号: S3 ページ: 1449-1450
  • DOI: 10.1017/s1431927615008028
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Advanced Electron Microscopy for Energy Related Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, N. Shibata and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Microscopy and Microanalysis 巻: 21 号: S3 ページ: 471-472
  • DOI: 10.1017/s1431927615003153
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 先進電子顕微鏡法を用いた点欠陥構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石川亮
  • 学会等名: Workshop on Materials Science undr Ultra-High Pressure 2017
  • 発表場所: 愛媛大学，松山市，愛媛県
  • 招待講演
• [学会発表] MnドープSrTiO3における希薄磁性転位の創成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石川亮，真保陽一，杉山一生，柴田直哉，幾原雄一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2017年 年会
  • 発表場所: 日本大学駿河台キャンパス，東京都
• [学会発表] ADF-STEM法による単原子ドーパントの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川亮
  • 学会等名: ニューダイヤモンドフォーラム
  • 発表場所: 東京都目黒区、東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2016-01-22
  • 招待講演
• [学会発表] Luminous complex point defect structure in Ce doped cubic boron nitride (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, N. Shibata, F. Oba, T. Taniguchi, S.D. Findlay, I. Tanaka, Y. Ikuhara
  • 学会等名: Global Forum on Advanced Materials and Technologies 2016
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 国際学会
• [学会発表] Single Si atoms and silicon nitride nano-clusters in SiCN polymer-derived ceramics (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, G. Mera, E. Ionescu, K. Morita, R. Reidel, Y. Ikuhara
  • 学会等名: High Temperature Ceramic Matrix Composites 2016
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 国際学会
• [学会発表] SrTiO3小傾角粒界における転位原子構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川亮，P. Gao, B. Feng, 熊本明仁，柴田直哉，幾原雄一
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第７2回学術講演会
  • 発表場所: 仙台国際センター, 仙台市, 宮城県
• [学会発表] Direct Observation of Functional Point Defect Structures in Nitrides (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ishikawa
  • 学会等名: 8th International Workshop on Spinel Nitrides and Related Materials
  • 発表場所: Rudesheim, Germany
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ペロブスカイト型固体電解質の粒界構造とリチウムイオンの伝導性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川亮，東拓磨，佐々野駿，木村禎一，幾原裕美，柴田直哉，幾原雄一
  • 学会等名: 第57回電池討論会
  • 発表場所: 幕張メッセ，千葉県
• [学会発表] Tracking Dopant Diffusion Pathways in Bulk Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa
  • 学会等名: 2015 Sweden-Japan Workshop on Nanoscale Electron-Photon Interactions via Energy Dissipation and Fluctuation
  • 発表場所: Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2015-11-26
  • 国際学会
• [学会発表] Atomic Structure of Twisted a Few Layer Graphene (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, K. Inoue, H. Sawada, T. Taniguchi, N. Shibata, Y. Ikuhara
  • 学会等名: Materials Science & Technology 2015
  • 発表場所: Ohio, USA
  • 年月日: 2015-10-04
• [学会発表] STEM像の定量解析手法の開発とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川亮
  • 学会等名: 日本金属学会 第157回秋季大会
  • 発表場所: 福岡県福岡市，九州大学伊東キャンパス
  • 年月日: 2015-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] ねじれ粒界を含む複層グラフェンの原子構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川亮，N. Lugg, 井上和俊， 谷口尚，柴田直哉，幾原雄一
  • 学会等名: 日本金属学会 第157回秋季大会
  • 発表場所: 福岡県, 福岡市, 九州大学 伊東キャンパス
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] Atomic Structure of Twisted Bilayer Graphene (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, K. Inoue, T. Taniguchi, N. Shibata, Y. Ikuhara
  • 学会等名: The 11th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies
  • 発表場所: Juju, Korea
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Advanced Electron Microscopy for Energy Related Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, N. Shibata, Y. Ikuhara
  • 学会等名: Microscopy and Microanalysis
  • 発表場所: Portland, USA
  • 年月日: 2015-08-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Quantitative Electron Microscopy and the Application by Single Electron Signals (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, A.R. Lupini, S.D. Findlay, T. Taniguchi, and S.J. Pennycook
  • 学会等名: Microscopy and Microanalysis
  • 発表場所: Portland, USA
  • 年月日: 2015-08-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 数原子層グラフェンのねじれ粒界構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川亮 ， 井上和俊， 谷口尚，柴田直哉，幾原雄一
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第７１回学術講演会
  • 発表場所: 京都府京都市，国立京都国際会館
  • 年月日: 2015-05-12