セラミックス界面機能その場計測TEMシステムの開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555169
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 幾原 雄一 東京大学, 工学部・附属総合試験所, 助教授 (70192474)
• 研究分担者: 代田 畊平 (株)トプコン電子ビームサービス, 電子サポート部, サポート部部長(研究職) ; 楠 美智子 (財)ファインセラミックスセンター, 構造解析部, 主任研究員 ; 山本 剛久 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (20220478)
• キーワード: サイドエントリー方式 / ピエゾ素子 / 有限要素法 / 高分解能電子顕微鏡法 / その場観察 / 応力 / 電圧 / 電流

研究概要

本研究は、セラミックス界面の原子構造と電子構造を、高分解能かつ定量的に動的な条件下で評価する技術の開発を目的としている。本年度は、応力下または電圧・電流印加下における微細構造計測を可能とするサイドエントリー方式TEMホルダーの設計および試作を行った。具体的には、以下の項目について東京大学、ファインセラミックスセンターおよびトプコン3者で連携して研究開発を行った。
(1)全体設計および応力、電圧・電流印加方式の設計・試作(東京大学)
試料位置、温度測定部、ピエゾ素子、電気端子、ポールピースとの適合性などホルダー周辺部の全体設計を行った。また、応力印可ピエゾ方式の設計を行い、ホルダーに取り付け可能な形状に試作した。
(2)高温測定部の設計および試作((財)ファインセラミックスセンター)
東京大学において考案した構成に適合するように高温測定部を設計・試作した。具体的には試料先端部にとりつけた光ファイバーをホルダー内に通し、試料から発生する光をホルダー外付けの波長分光器で計測する方法を採用して試作した。
(3)分解能ポールピースの設計および試作((株)トプコン)
東京大学において考案した構成に適合するようにポールピースを設計・試作した。具体的には、試料周辺のホルダー構造を取り入れた磁場の有限要素法による計算を行い、最小の球面収差係数を得られるよう設計・試作した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Ikuhara: "Twards New Transmission Electron Microscopy in Advanced Ceramics"J. Ceram. Soc. Jpn.. Vol.110. 139-145 (2002)
• [文献書誌] A.Nakamura, T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "Direct Observation of Basal Dislocation in Sapphire by HRTEM"Acta. Mater. Vol.50[1]. 101-108 (2002)
• [文献書誌] Y.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-Voltage characteristics across 45°symmetric tilt boundary in highly donor-doped SrTiO_3 bicrystal"J. Mate. Sci. Let. Vol.20. 1827-1829 (2001)
• [文献書誌] C.Iwamoto, X.Q.Shen, H.Okumura, H.Matsuhata, Y.Ikuhara: "Nanometric inversion domains in conventional molecular-beam-epitaxy GaN thin films observed by atomic-resolution high-voltage electron microscopy"Appl. Phys. Let.. Vol.79. 3941-3943 (2001)
• [文献書誌] T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "Electron transport behaviour in Nb-doped SrTiO3 bicrystals"J. Electro. Microsopy.. Vol.50. 485-488 (2001)