| 研究課題/領域番号 |
17K14117
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
石田 高史 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (60766525)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 電子顕微鏡 / 時間分解観察 / ダイレクト電子検出 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、従来の透過電子顕微鏡では実現されてこなかった超高速磁気ダイナミクスの観察に向けたコヒーレントパルス電子線を用いた新しいイメージング法の開発を目指すものである。平成29年度は1）30 ｋV電子線用高速偏向器の設計、2）パルス電子線検出のためのダイレクト電子検出器の評価、3）パターニングを施した磁気薄膜の作製・観察を行った。
1）30 ｋV電子線用高速偏向器の設計：ナノ秒オーダでの時間分解観察を実現するために電子顕微鏡の試料室とカメラ室の中間に配置する高速電子線偏向器を設計した。偏向器の形状と必要な印加電圧を見積もり、30 kV電子線においては約60 Vステップの電圧印加で記録素子上に複数の像の投影が可能であることがわかった。
2）パルス電子線検出のためのダイレクト電子検出器の評価：パルス電子線を用いた観察ではパルス幅で1パルスあたりの電子数が制限される。数少ない電子を効率よくイメージングに用いるためにSilicon-on-insulator技術を用いたX線検出器の裏面に電子線を入射させその特性を評価した。本検出器は30 kV電子線において単電子検出が可能であり、パルス電子線を用いた電子顕微鏡像の取得が可能なことがわかった。
3）パターニングを施した磁気薄膜の作製・観察：特異な磁気構造を発現させるために、ディスク状のPt/Co/Taの磁気多層膜の作成を試みた。パルスレーザー堆積法により磁気多層膜をSiNメンブレンの上に蒸着し，電子線描画装置によりディスクパターンの形成に成功した。作製した試料をローレンツ顕微鏡法および電子線ホログラフィーで観察した結果、直径2.5 μmのディスク試料で磁気由来のコントラストを有していることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通では、パルス電子線イメージングに向けて1）高速偏向器の設計と2）シングルショットローレンツ顕微鏡法のためのパルス電子の高密度化とその実証であった。2）についてはダイレクト電子検出器の導入により、既存のCCDでは達成できない高感度化を実現したことで従来通りのパルス電子線で十分であることがわかった。以上により従来の目的は達成された。これに加えて磁気構造をもつ試料の作製も進んでおり、次年度以降の計画の遂行に過不足ない状況である。
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| 今後の研究の推進方策 |
高速偏向器の開発を進め、パルス電子顕微鏡に開発した偏向器を搭載する。さらに、パルス電子線との同期回路を設計・開発をし、高速偏向器の偏向・応答性能を評価する。
次に、パルス磁気イメージングに向けて比較的容易に作製できるパーマロイ薄膜を用いてマイクロ-ピコ秒のパルス幅で磁気構造の観察を試みる。ここで、パルス電子線の時間変調を最適化することで搭載予定のダイレクト電子検出器の性能を最大限引き出す予定である。
また、引き続き磁性薄膜試料の作製および最適化を進める。さらに、外場応答可能な試料形状の検討および多元系合金もちいた電子顕微鏡用薄膜の作製も試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
検出器およびそのシステムをレンタルしたため、電子線検出システムを安価に構築できたことが主たる理由である。
偏向・検出系とパルス電子線の同期回路の開発費に充てる予定である。
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