酸素を利用した電子状態マッピングに関する研究

• 研究課題/領域番号: 26706015
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 治田 充貴 京都大学, 化学研究所, 助教 (00711574)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2014年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)
• キーワード: EELS / STEM / 電子状態マッピング / 電子顕微鏡 / 電子エネルギー損失分光法 / 状態分析 / 局所状態解析

研究成果の概要

本研究は球面収差補正器を装備した走査型透過電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることで、遷移金属酸化物における酸素の電子状態マッピングを原子分解能で可視化する技術を確立し、応用研究を行うものである。

電子状態マッピング実現のためには、原子分解能でS/Nの良いEELSスペクトルを得る手法開発が必要であり、本研究においてはまずこれに取り組み手法を確立した。次に応用研究として、銅酸化物高温超伝導体におけるホール分布を原子分解能で実空間で可視化することに成功した。さらに、化学結合の異方性を反映したスペクトルを原子分解能で測定することにも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Determination of Elemental Ratio in an Atomic Column by Electron Energy Loss Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Haruta, Y. Hosaka, N. Ichikawa, T. Saito, Y. Shimakawa, and H. Kurata
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 10 号: 7 ページ: 6680-6684
  • DOI: 10.1021/acsnano.6b01887
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Water Adsorption on Carrier Trapping Dynamics at the Surface of Anatase TiO2 Nanoparticles (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Shirai, *T. Sugimoto, K. Watanabe, M. Haruta, H. Kurata & Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Nano Lett 巻: 16 号: 2 ページ: 1323-1327
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04724
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of pseudomorphic nanocages from Cu2O nanocrystals through anion exchange reactions (2016)
  • 著者名/発表者名: Hsin-Lun Wu, Ryota Sato, Atsushi Yamaguchi, Masato Kimura, Mitsutaka Haruta, Hiroki Kurata and Toshiharu Teranishi
  • 雑誌名: Science 巻: 351 号: 6279 ページ: 1306-1310
  • DOI: 10.1126/science.aad5520
  • NAID: 120005749846
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuning magnetic anisotropy by interfacially engineering the oxygen coordination environment in a transition metal oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kan, R. Aso, R. Sato, M. Haruta, H. Kurata, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 15 号: 4 ページ: 432-437
  • DOI: 10.1038/nmat4580
  • 査読あり
• [雑誌論文] STEM-EELSによる高分解能電子状態解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 治田 充貴
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: 49 ページ: 132-137
  • NAID: 130007701716
  • 査読あり
• [学会発表] STEM-EELS法による高分解能元素・電子状態解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 治田充貴
  • 学会等名: 第24回HVEM研究会
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス
  • 年月日: 2017-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] EELSマッピングと分析 現状、限界、将来のニーズ (2017)
  • 著者名/発表者名: 治田充貴
  • 学会等名: Thermo Fisher Scientific / マテリアルサイエンス分析技術セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] La2-xSrxCuO4におけるホール分布 (2017)
  • 著者名/発表者名: 治田充貴、藤吉好史、根本隆、石塚顕在、石塚和夫、倉田博基
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第73回学術講演会
• [学会発表] Distribution of electron hole in La2-xSrxCuO4 (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Haruta, Y. Fujiyoshi, T. Nemoto, A. Ishizuka, K. Ishizuka, and H. Kurata
  • 学会等名: 8th International Workshop on Electron Energy Loss Spectroscopy and Related Techniques
  • 国際学会
• [学会発表] Accuracy of elemental ratio with atomic resolution in experimental STEM-EELS (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsutaka Haruta
  • 学会等名: The 11th Polish-Japanese Joint Seminar on Micro and Nano Analysis
  • 発表場所: Gniew, Poland
  • 年月日: 2016-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] Determination of elemental ratio in an atomic column by STEM-EELS (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsutaka Haruta, Yoshiteru Hosaka, Noriya Ichikawa, Takashi Saito, Yuichi Shimakawa and Hiroki Kurata
  • 学会等名: The 16th European Microscopy Congress
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 2016-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Atomic Resolution Quantification of Elemental Ratio (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsutaka Haruta
  • 学会等名: 11th Asia-Pacific Microscopy Conference
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 年月日: 2016-05-26
  • 招待講演
• [学会発表] Atomic Resolution Quantification of Elemental Ratio (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsutaka Haruta
  • 学会等名: The 11th Asia-Pacific Microscopy Conference
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Local electronic structure Analysis for brownmillerite Ca2FeMnO5 (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsutaka Haruta, Yoshiteru Hosaka, Noriya Ichikawa, Takashi Saito, Yuichi Shimakawa and Hiroki Kurata
  • 学会等名: The 2nd East-Asia Microscopy Conference
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2015-11-24
  • 国際学会
• [学会発表] STEM-EELSによる原子分解能定量評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 治田充貴、保坂 祥輝、市川 能也、斉藤 貴志、島川祐一、倉田 博基
  • 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
  • 年月日: 2015-05-14
• [学会発表] ブラウンミレライト型構造Ca2FeMnO5における局所電子構造の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 治田充貴、保坂 祥輝、市川 能也、斉藤 貴志、島川祐一、倉田 博基
  • 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
  • 年月日: 2015-05-14
• [学会発表] STEM-EELS法による原子分解能定量評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 治田充貴、保坂 祥輝、市川 能也、斉藤 貴志、島川祐一、倉田 博基
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第71回学術講演会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2015-05-13 – 2015-05-15
• [学会発表] ブラウンミレライト型構造Ca2FeMnO5における局所電子構造の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 治田充貴、保坂 祥輝、市川 能也、斉藤 貴志、島川祐一、倉田 博基
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第71回学術講演会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2015-05-13 – 2015-05-15