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走査型透過型電子顕微鏡法による超微小変位計測を用いた構造解析手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14119
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関一般財団法人ファインセラミックスセンター

研究代表者

小林 俊介  一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 上級研究員 (60714623)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード走査型透過電子顕微鏡 / 計測技術 / 画像解析 / チタン酸バリウム / 原子変位 / 格子変位 / 強誘電体 / 解析・評価 / 画像情報 / 誘電体
研究成果の概要

走査型透過電子顕微鏡 (STEM)法は微小な格子変形が直視できるようになり,材料の原子レベルでの構造解析において有効な手法である。 多くの機能性材料において物性発現サイズがナノスケールとなりピコメートルオーダーによる原子位置の計測が必要不可欠な技術となりつつある。本研究では、この実空間での材料解析においてSTEM法を用いたピコメートルスケールの微小原子変位計測手法を構築した。そして、その応用として画像解析によって初めて認識可能な10 pm以下陽イオン変位を解析することでチタン酸バリウム薄膜中に特異なドメイン構造を形成していることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本手法は強誘電体材料だけではなく様々な材料解析へ応用可能である。今回実施した10 pm以下の格子変形は画像解析を実施して初めて認識が可能となる。このことは,これまで観察像中に僅かな格子変形が存在していたとしても,その構造を見落としきた可能性を示唆している。 言い換えれば、今後、ピコメートルオーダーの変位計測分野を発展させることで、材料本来が有する構造と特性の相関性についての理解を大きく進展させることができると考えられる。

報告書

(3件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 走査型透過電子顕微鏡法による陽イオン微小変位計測用いた構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      小林俊介, 山本剛久, 幾原雄一
    • 雑誌名

      顕微鏡

      巻: 54 ページ: 19-23

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lattice expansion and local lattice distortion in Nb- and La-doped SrTiO3 single crystals investigated by x-ray diffraction and first-principles calculations2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Shunsuke、Ikuhara Yuichi、Mizoguchi Teruyasu
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 13 ページ: 134114-134114

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.134114

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiphase nanodomains in a strained BaTiO3 film on a GdScO3 substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Shunsuke、Inoue Kazutoshi、Kato Takeharu、Ikuhara Yuichi、Yamamoto Takahisa
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 123 号: 6 ページ: 064102-064102

    • DOI

      10.1063/1.5012545

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 走査型透過電子顕微鏡を用いたリチウムイオン二次電池正極単結晶の研究2019

    • 著者名/発表者名
      小林俊介
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 走査型透過電子顕微鏡を用いたLiイオン二次電池LiFePO4正極の構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      小林俊介,桑原彰秀,クレイグ フィッシャー,右京良雄,幾原雄一
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Characterization of the Intermediate Phase in Li Ion Battery Cathode Material LiFePO4 by Scanning Transmission Electron Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Kobayashi, Akihide Kuwabara, Craig A.J. Fisher, Yoshio Ukyo and Yuichi Ikuhara
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC6)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanodomain Structures in a Strained BaTiO3 Film Detected Using Picoscale Cation Displacement Measurements2019

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Kobayashi, Kazutoshi Inoue, Takeharu Kato, Yuichi Ikuhara and Takahisa Yamamoto
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC6)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BaTiO3薄膜のマルチフェーズナノドメイン構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      小林俊介,井上和俊,加藤丈晴,幾原雄一,山本剛久
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高分解能STEM像解析によるオリビン正極のLi濃度分布可視化2018

    • 著者名/発表者名
      小林俊介,桑原彰秀,クレイグ フィッシャー,右京良雄,幾原雄一
    • 学会等名
      第79回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 原子分解能スケールによるオリビン正極材料二相界面での構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      小林俊介,桑原彰秀,クレイグ フィッシャー,右京良雄,幾原雄一
    • 学会等名
      第59回電池討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 走査型透過電子顕微鏡法を用いた微小変位計測による結晶界面の構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      小林俊介,右京良雄,幾原雄一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BaTiO3薄膜の界面近傍におけるドメイン構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      小林俊介, 井上和俊, 加藤丈晴, 幾原雄一, 山本剛久
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第73回記念学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of Strain Effects in Functional Oxides and Battery Materials by Scanning Transmission Electron Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Shunsuke
    • 学会等名
      2017 Joint Workshop on Advanced Ceramic Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 公益社団法人日本顕微鏡学会 「第73回記念学術講演会 優秀ポスター賞」を受賞

    • URL

      http://www.jfcc.or.jp/36_prize/#17_5

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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