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2020 年度 実績報告書

ナノ電子プロープを用いた革新的3次元局所結晶構造解析法の開発とリラクサーへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H03674
研究機関東北大学

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)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
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
研究実績の概要

通常のCBED法の代わりに大角度CBED (LACBED) 法を使用することで、静電ポテンシャル・電子密度分布解析の空間分解能が大きく向上することを、スピネル酸化物FeCr2O4の軌道秩序相を用いて示した。一方、LACBED法では通常のCBED法に比べて多重散乱計算時間が増大する難点があったが、Deep neural networkを用いた機械学習を利用することで、LACBED図形強度計算を大幅に短縮できることを示した。
BaTiO3正方晶強誘電相試料に電場印加を行いつつSTEM-CBED観察を行い、電場反転に伴って、メゾスコピックスケールの正方晶ドメインの反転に加えて、ナノドメイン構造の複雑な変化を観測することに成功した。このナノドメイン構造を3次元的に詳細に解明するため、われわれの開発してきたCBED回折強度解析プログラムMBFITに、Scattering matrix法による動力学回折強度計算を実装し、BaTiO3の3次元ナノドメイン構造モデルについて検討した。
また、新たな秩序状態として注目されている強軸性 (ferroaxial) 結晶NiTiO3にSTEM-CBED法を適用し、強軸分域 (ferroaxial domain) を可視化することに成功した。零次ラウエ帯反射CBED図形ではドメインの判別が全くつかないが、高次ラウエ帯反射CBED図形では異なるドメインで異なる強度分布を示し、高次ラウエ帯反射の強度分布からferroaxial domainが明瞭に可視化できることを示した。
KTaO3の量子常誘電相およびKNbO3強誘電相にCBED法を適用して静電ポテンシャル・電子密度分布解析を行い、構造相転移の起源について検討した。また、定量解析に用いるCBEDデータの傾斜条件と低次結晶構造因子の解析精度との関係について検討した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Evaluation of TEM specimen quality prepared by focused ion beam using symmetry breaking index of convergent-beam electron diffraction2021

    • 著者名/発表者名
      Morikawa Daisuke、Ageishi Masaki、Sato Kaori、Tsuda Kenji、Terauchi Masami
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfab002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local crystal symmetry and structure at CaTiO3 twin boundaries2021

    • 著者名/発表者名
      Morikawa D.、Tsuda K.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 ページ: 092901~092901

    • DOI

      10.1063/5.0043851

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of precision in refinements of structure factors using CBED patterns taken at Bragg excited conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Bikas Aryal, Daisuke Morikawa, Kenji Tsuda and Masami Terauchi
    • 雑誌名

      Acta Crystallographica, section A

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural-transition-driven antiferromagnetic to spin-glass transition in Cd-Mg-Tb 1/1 approximants2020

    • 著者名/発表者名
      Labib Farid、Okuyama Daisuke、Fujita Nobuhisa、Yamada Tsunetomo、Ohhashi Satoshi、Morikawa Daisuke、Tsuda Kenji、Sato Taku J、Tsai An-Pang
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 32 ページ: 485801~485801

    • DOI

      10.1088/1361-648X/aba921

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of accuracy in the determination of crystal structure factors using large-angle convergent-beam electron diffraction patterns2020

    • 著者名/発表者名
      Morikawa Daisuke、Tsuda Kenji
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 70 ページ: 178~185

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfaa041

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of ferroaxial domains in an order-disorder type ferroaxial crystal2020

    • 著者名/発表者名
      Hayashida T.、Uemura Y.、Kimura K.、Matsuoka S.、Morikawa D.、Hirose S.、Tsuda K.、Hasegawa T.、Kimura T.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 4582-1~4582-8

    • DOI

      10.1038/s41467-020-18408-6

    • 査読あり
  • [学会発表] 収束電子回折法による試料深さ方向の構造解析の試み2021

    • 著者名/発表者名
      津田健治、森川大輔
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [学会発表] 収束電子回折法によるBaTiO3ナノドメインの電場印可その場観察2021

    • 著者名/発表者名
      森川大輔、津田健治
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [学会発表] Structure optimization of NdBaMn2O6 by combination of CBED and DFT calculations2021

    • 著者名/発表者名
      M. S. Islam, D. Morikawa, K. Tsuda, S. Yamada and M. Terauchi
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [学会発表] Improvement of accuracy and precision in refinement of crystal structure factors using zone-axis incidence and tilted CBED patterns2021

    • 著者名/発表者名
      B. Aryal, D. Morikawa, K. Tsuda and M. Terauchi
    • 学会等名
      American Physical Society (APS) March Meeting 2021
  • [学会発表] 収束電子回折法による局所結晶構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      津田健治
    • 学会等名
      日本表面真空学会 マイクロビームアナリシス技術部会 マイクロビームアナリシス研修セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] ビームロッキングEDS法による(Ba,Ca)TiO3のCaドーパント位置の解析2021

    • 著者名/発表者名
      安住成, 津田健治, 森川大輔,寺内正己, 大塚真弘, 武藤俊介, 符徳勝, 伊藤満
    • 学会等名
      第38回強誘電体会議(FMA38)
  • [学会発表] ビームロッキングEDS法によるCaドープBaTiO3のCa位置の解析2021

    • 著者名/発表者名
      安住成, 津田健治, 森川大輔,寺内正己, 大塚真弘, 武藤俊介, 符徳勝, 伊藤満
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第77回学術講演会
  • [学会発表] STEM-CBED法によるBaTiO3分極ナノドメインの電場印可その場観察2021

    • 著者名/発表者名
      森川 大輔, 津田 健治
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第77回学術講演会
  • [学会発表] 収束電子回折法を用いた試料ダメージ層の定量評価 III2021

    • 著者名/発表者名
      上石正樹、森川大輔、佐藤香織、津田健治、寺内正己
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第77回学術講演会
  • [学会発表] STEM-CBED法によるPMNリラクサーの局所構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      津田健治,森川大輔、符徳勝、伊藤満
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
  • [学会発表] CaTiO3ドメイン境界での中心対称性の破れの観察2020

    • 著者名/発表者名
      森川大輔、津田健治
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
  • [学会発表] 収束電子回折法を用いた試料ダメージ層の定量評価 II2020

    • 著者名/発表者名
      上石正樹、森川大輔、佐藤香織、津田健治、寺内正己
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
  • [学会発表] STEM-CBED法によるPMNリラクサーの局所構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      津田健治,森川大輔、符徳勝、伊藤満
    • 学会等名
      第37回強誘電体会議
  • [学会発表] Improvement in the precision of refinement of the crystal structure factors using convergent-beam electron diffraction2020

    • 著者名/発表者名
      B. Aryal, D. Morikawa, K. Tsuda and M. Terauchi
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] STEM-CBED法によるCaTiO3の界面誘起分極構造の観察2020

    • 著者名/発表者名
      森川大輔,津田健治
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] LACBED図形の動力学シミュレーションへの機械学習の応用2020

    • 著者名/発表者名
      津田健治、森川大輔、越川亜美, 大関真之
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] A Study on Occupation Sites in M6C Carbide in High Chromium Cast Iron Using Statistical Beam-Rocking TEM-EDS Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      S. Nusen, A. Wiengmoon, D. Morikawa, N. Azumi, T. Chairuangsri, K. Tsuda and M. Terauchi
    • 学会等名
      6th Forum of Center for Advanced Materials Research and International Collaboration (CAMRIC-FORUM6)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 収束電子回折による静電ポテンシャル分布解析への機械学習の応用2020

    • 著者名/発表者名
      津田健治
    • 学会等名
      応用物理学会・薄膜表面科学分科会「情報データ科学に基づく結晶材料・界面・プロセス工学の新展開 -実験との連携運用術」
  • [学会発表] Nanometer-scale local crystal structure analysis using convergent-beam electron diffraction2020

    • 著者名/発表者名
      Kenji Tsuda
    • 学会等名
      The 4th Symposium for The Core Research Cluster for Materials Science and the 3rd Symposium on International Joint Graduate Program in Materials Science
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Materials Analysis by using Electron Microscopes operated in IMRAM2020

    • 著者名/発表者名
      M.Terauchi, H.Jinnai, Y.K.Sato, D.Morikawa, K.Tsuda, and Z.Akase
    • 学会等名
      2020 ONLINE JOINT SYMPOSIUM "Engineer a Better Tomorrow" TOHOKU UNIVERSITY and NATIONAL TAIPEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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