| 研究課題/領域番号 |
18H03674
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
津田 健治 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 教授 (00241274)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 局所結晶構造解析 / 収束電子回折 / ナノ電子プローブ / リラクサー / 機械学習 |
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| 研究実績の概要 |
昨年度構築したSTEM-CBEDデータ取得システムに、CMOSカメラ用制御システムを追加導入して大容量データ処理の最適化・高速化を行った。
3次元ナノ局所結晶構造解析プログラムの開発に引き続き取り組んだ。今回、静電ポテンシャル・電子密度分布解析の空間分解能向上のため、大角度CBED (LACBED) 図形を応用する試みを行った。通常のCBED図形の代わりにLACBED図形を用いることで、精密化する低次結晶構造因子への感度を向上させ、その逆空間の範囲を拡張できることを、電子線が結晶中で作るBloch waveの観点および、スピネル酸化物を例として取り上げて実際のパラメーター精密化から示した。定量解析可能なLACBEDデータを試料のナノ領域から取得するため、ビームロッキング用ソフトウェアを導入した。また、同様の目的でCBED法を量子常誘電体KTaO3に適用し、晶帯軸入射と傾斜入射で得たCBEDデータの低次結晶構造因子精密化における感度比較を行った。
STEM-CBED法を典型的なリラクサーの例であるPb(Mg1/3Nb2/3)O3 (PMN)に適用し、ナノスケールの極性領域 (Polar nano region: PNR)およびBサイトのMgとNbが秩序配列した領域 (chemically ordering region: COR)の検出に取り組んだ。
さらに、電場印加によるリラクサーの局所構造変化を調べるため、電場印加二軸傾斜TEM試料ホルダーを導入した。これに適応できる TEM試料を作製するため Focused-Ion-beam (FIB)試料加工装置を用いた試料作製法を行った。
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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
前年度に構築した3次元STEM-CBEDデータ取得システムに、CMOSカメラ用制御システムを導入することで大容量データ処理の最適化・高速化を行った。静電ポテンシャル・電子密度分布解析における空間分解能向上のために、大角度CBED (LACBED) データの利用が有用であることを示し、定量解析に耐えるLACBEDデータを取得するためのシステムを導入した。STEM-CBED法を3次元リラクサーPMNに適用し、PNRおよびCORの検出に取り組んだ。また、電場印加によるリラクサーの局所構造変化を調べるため、電場印加二軸傾斜TEM試料ホルダーを導入し、これに適応できる TEM試料を作製するため Focused-Ion-beam (FIB)試料加工装置を用いた試料作製法を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
3次元ナノ局所結晶構造解析ソフトウェアの開発：3次元ナノ局所結晶構造解析ソフトウェアの開発に引き続き取り組む。結晶構造パラメーターに対する感度を向上させるため、大きな入射角度範囲のCBEDデータ（Large Angle CBED: LACBED データ）を利用する定量構造解析の実装に取り組む。また、逆問題解法としての多層ニューラルネットワークの利用に引き続き取り組み、動力学回折計算に基づくモデルフリーの結晶構造解析の実現を目指す。
不均一構造を持つリラクサーの局所構造解析：開発した実験システムおよび解析ソフトウェアを用いてPb(MnNb)O3系等のリラクサーの3次元局所構造解析に引き続き取り組む。化学的秩序領域(Chemically Ordered Region: COR)および分極ナノ領域（Polar Nano Region: PNR）の空間分布の可視化を目指す。
電場印加によるリラクサーのナノ局所構造変化の解析：電場印加によるリラクサーのナノ局所構造変化の解析に継続して取り組む。前年度に2軸傾斜電場印加試料ホルダーを導入し、これを使用するための特殊なTEM試料作製をFocused-Ion-Beam (FIB)装置を用いて行っている。電場印加前後での強誘電体およびリラクサーのナノ局所構造変化の解析を行う。
スパースモデリング・圧縮センシング応用の試み：スパースモデリング・圧縮センシングを応用して、大容量のSTEM-CBEDデータ取得の最適化・効率化をはかる試みに取り組む。
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