| 研究課題/領域番号 |
21K04872
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 大阪大学 (2022-2023)
東北大学 (2021) |
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研究代表者 |
中山 幸仁 大阪大学, 産業科学研究所, 特任准教授(常勤) (50312640)
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| 研究分担者 |
岡田 純平 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (90373282)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | アモルファスシリコン / 走査トンネル顕微鏡 / 構造的不均一性 / クラスター解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ガラスやアモルファス材料の原子配列は、数学的なランダムではなく局所的な原子の凝集を起因 とする不均一性が発現することが示唆されている。この構造的不均一性は、これまでX線や中性子回折法を用いた研究が精力的に進められてきた。ところが、これらの回折法では原子スケールの局所的な構造的不均一性を評価することは困難である。一方、STMは実空間の表面原子配列を原子スケールで観測することができ、アモルファス表面の原子座標データを近似なしに取得することが可能である。このＳＴＭ実験で得られた座標データに対してクラスター解析法などを適用することによりアモルファス/ガラスの原子配列に不均一性が存在するのか検証を行う。
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| 研究成果の概要 |
ガラスやアモルファス材料の原子配列構造に対して、非晶質構造の不均一性を原子スケールで解明することに取り組んだ。超高真空中において急冷したSi(111)表面がアモルファス表面構造を形成することに成功した。超高真空走査トンネル顕微鏡を用いて、実空間において2次元原子座標データの取得に成功した。この原子座標データは近似のない純粋な数値データであることから、動径分布関数を導出することに成功した。一方、取得した実験データにパーシステントホモロジー解析を適用したが、原子配置の不均一性を議論できる明確な指標までは得られなかった。これを実現するには数理解析の専門家のアドバイス等を要するものと考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究において、非晶質構造の定量分析が可能になったものの、原子分布の不均一性まで分析結果が意味のある結果が得られなかった。その一方、Siの過冷却状態がAg-Si合金共晶合金の共晶点において深く過冷却されることから、本研究では超高真空中で表面層のみが非晶質Siであったものが、マイクロサイズの合金粒子においても非晶質Siが実現できるのではないかと発想を得て、これを実施したところ、Ag-Si合金粒子には非晶質Siが生成していることを見出した。これにより、表面のみならずバルク単位での非晶質Siが作製でき、非晶質Siの原子配列の定量分析へ将来的に適用できる可能性が開けた。
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