研究課題
本研究では、申請者らが近年開発した原子分解能DPC STEM法をベースとして、材料局所領域の電荷密度分布を原子レベルで実空間マッピングするための新たな電子顕微鏡法を開発する。更に、この手法を無機材料界面構造解析に応用することで、異種結晶間の界面形成メカニズムを原子・電子スケールから本質的に明らかにすることを最終的な目標としている。本年度は、実際の試料膜厚を想定した動力学的回折効果を加味した原子電場・電荷密度分布の理論計算解析を行い、その効果が像解釈に及ぼす影響の検証を系統的に行った。ここで得られた知見を基に、CTF理論とマルチスライス計算に基づいた反復的計算を行うことにより動力学的回折効果を除去する手法の開発を行った。その結果、10nm程度の試料厚の結晶では動力学回折効果の影響を除去でき、定量的な電場・電荷密度分布解析が可能であることを示した。また、原子分解能DPC STEMからの局所電磁場情報を電荷密度分布に変換するオペレーションソフトを実装し、電荷密度分布のライブイメージングを可能にした。この像観察により、像非点やフォーカスなど光軸条件の更なる精密調整が可能になるという副次的なメリットも生まれた。また、GaN系半導体モデルヘテロ界面において本手法を応用し、界面における電荷移動に伴う電場分布観察に成功した。更に、これまでの研究結果を総括し、原子レベルでの電場分布及び電荷密度分布直接観察手法としてDPC STEM法を確立し、界面解析への有効性を示すことにも成功した。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2020 2019 その他
すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (26件) (うち国際共著 2件、 査読あり 26件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 14件、 招待講演 21件) 備考 (1件)
Applied Physics Letters
巻: 116 ページ: 43901
10.1063/1.5141396
Nano letters
巻: 20 ページ: 2530-2536
10.1021/acs.nanolett.9b05298
Journal of the Ceramic Society of Japan
巻: 127 ページ: 708-714
Rr10.2109/jcersj2.19118
Nature Materials
巻: 18 ページ: 827-832
10.1038/s41563-019-0399-z
巻: 19 ページ: 2162-2186
10.1021/acs.nanolett.9b00506
Chemical communications (Cambridge, England)
巻: 55 ページ: 470-473
10.1039/c8cc08623k
Nature communications
巻: 10 ページ: 2112
10.1038/s41467-019-10183-3
Inorganic chemistry
巻: 58 ページ: 10209
10.1021/acs.inorgchem.9b01356
Ultramicroscopy
巻: 202 ページ: 148-155
10.1016/j.ultramic.2019.04.011
ACS applied materials & interfaces
巻: 11 ページ: 40260-40266
10.1021/acsami.9b13231
AMTC Letters
巻: 6 ページ: 18-19
-
ACS Sustainable Chemistry and Engineering
巻: 7 ページ: 19407-19414
10.1021/acssuschemeng.9b03987
Journal of Materials Chemistry A
巻: 7 ページ: 7415-7422
10.1039/C9TA00768G
ACS Catalysis
巻: 9 ページ: 1605-1611
10.1021/acscatal.9b00191
巻: 7 ページ: 493-502
10.1039/c8ta09950b
Nature Communications
巻: 10 ページ: 2308
10.1038/s41467-019-10281-2
Journal of Power Sources
巻: 441 ページ: 227187
10.1016/j.jpowsour.2019.227187
ChemCatChem
巻: 11 ページ: 4266-4271
10.1002/cctc.201900739
ACS Applied Energy Materials
巻: 2 ページ: 5777-5784
10.1021/acsaem.9b00908
Crystal Growth and Design
巻: 19 ページ: 2419-2427
10.1021/acs.cgd.9b00091
Philosophical Magazine Letters
巻: 99 ページ: 435-443
10.1080/09500839.2019.1698780
日本原子力学会誌
巻: 61 ページ: 24-27
10.3327/jaesjb.61.10_724
顕微鏡
巻: 54 ページ: 77-84
10.11410/kenbikyo.54.2_77
まてりあ
巻: 58 ページ: 433ー439
10.2320/materia.58.433
日本結晶学会誌
巻: 61 ページ: 231-236
10.5940/jcrsj.61.231
巻: 6 ページ: 22-23
http://www.saaf.t.u-tokyo.ac.jp/