多分割型検出器を用いた新原理ＳＴＥＭ法の開発とセラミックス界面研究への応用

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23686093
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 柴田 直哉 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10376501)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: STEM / 分割検出 / セラミックス / 界面 / 原子・電子構造 / 軽元素

研究概要

本年度はプロトタイプ検出器を用いた微分位相STEM法を用いて、セラミック界面構造解析の応用研究を行った。この手法は、材料中の電場情報を像コントラスト変化として画像中に表示することが可能であり、界面近傍の電場プロファイルを高分解能で観察できる可能性がある。この手法により強誘電体内部のドメイン構造を観察した結果、各ドメインが異なるコントラストで明瞭に観察された。この結果は、各ドメイン内部に電場変化が存在していることを示している。また、ドメイン界面近傍の観察を行った結果、界面には局所的に電場変化が存在しており、そのプロファイルから界面のポテンシャル構造を見積もることに成功した。この結果より、セラミック界面には特異な電場構造が存在することが実験的に明らかとなり、その制御が電子・イオン輸送などの制御に重要であることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Atomic structure of luminescent centers in high-efficiency Ce-doped w-AlN single crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, A.R. Lupini, F. Oba, S.D. Findlay, N. Shibata, T. Taniguchi, K. Watanabe, H. Hayashi, T. Sakai, I. Tanaka, Y. Ikuhara and S.J. Pennycook
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 ページ: 3778
  • DOI: DOI: 10.1038/srep03778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancing photocatalytic activity of LaTiO2N by removal of surface reconstruction layer (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Matsukawa, R. Ishikawa, T. Hisatomi, Y. Moriya, N. Shibata, J. Kubota, Y. Ikuhara and K. Domen
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 14 ページ: 1038-1041
  • DOI: DOI: 10.1021/nl404688h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Core structure and dissociation energetics of basal edge dislocation in α–Al2O3: A combined atomistic simulation and transmission electron microscopy analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Tsuruta, E. Tochigi, Y. Kezuka, K. Takata, N. Shibata, A. Nakamura and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Acta Mater. 巻: 65 ページ: 76-84
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2013.11.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct imaging of Pt single atoms adsorbed on TiO2 (110)surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: T.-Y. Chang, Y. Tanaka, R. Ishikawa, K. Toyoura, K. Matsunaga, Y. Ikuhara and N. Shibata
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 14 ページ: 134-138
  • DOI: DOI: 10.1021/nl403520c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced light element imaging in atomic resolution scanning transmission electron microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: S.D. Findlay, Y. Kohno, L.A. Cardamone, Y. Ikuhara and N. Shibata
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 巻: 136 ページ: 31-41
  • DOI: 10.1016/j.ultramic.2013.07.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] 希土類添加cBN結晶中に形成された複合点欠陥の局所構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川亮、柴田直哉、大場史康、谷口尚、Scott D. Findlay、田中功、幾原雄一
  • 雑誌名: NEW DIAMOND 巻: 30 ページ: 13-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multivariate statistical characterization of charged and uncharged domain walls in multiferroic hexagonal YMnO3 single crystal visualized by a spherical aberration-corrected STEM (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto, R. Ishikawa, T. Tohei, H. Kimura, Q. Yao, H. Zhao, X. Wang, D. Chen, Z. Cheng, N. Shibata and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 13 ページ: 4594-4601
  • DOI: DOI: 10.1021/nl402158c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Periodic nanowire array at the crystal interface (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, T. Mizoguchi, K. Matsunaga, T. Yamamoto, N. Shibata and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7 ページ: 6297-6302
  • DOI: DOI: 10.1021/nn4023334
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic structure, energetics and chemical bonding of Y doped Σ13 grain boundaries in α-Al2O3 (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Azuma, N. Shibata, T. Mizoguchi, S.D. Findlay, K. Nakamura and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Phil. Mag. 巻: 93 ページ: 1158-1171
  • DOI: DOI:10.1080/14786435.2012.733827
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cubic cesium hydrogen silicododecatungstate with anisotropic morphology and polyoxometalate vacancies exhibiting selective water sorption and cation-exchange properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogasawara, S. Uchida, T. Maruichi, R. Ishikawa, N. Shibata, Y. Ikuhara and N. Mizuno
  • 雑誌名: Chem. Mater. 巻: 25 ページ: 905-911
  • DOI: DOI: 10.1021/cm3039448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of two phases in the Li1.2Mn0.567Ni0.166Co0.067O2 cathode material for lithium-ion battery at atomic resolution (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Yu, R. Ishikawa, Y.-G. So, N. Shibata, T. Kudo, H. Zhou and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 52 ページ: 5969-5973
  • DOI: Direct observation of two phases in the Li1.2Mn0.567Ni0.166Co0.067O2 cathode material for lithium-ion battery at atomic resolution
  • 査読あり
• [雑誌論文] STEMによる材料界面の原子レベル観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉、幾原雄一
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 34 ページ: 253-258
  • 査読あり
• [雑誌論文] 低角散乱電子を用いた軽元素の実空間観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉, S.D. Findlay, 幾原雄一
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 55 ページ: 362-368
  • 査読あり
• [学会発表] Development of an advanced scanning transmission electron microscope for material science research (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: 2013 Millennium Science Forum
  • 発表場所: British Embassy Tokyo, Japan
  • 年月日: 2013-11-13
• [学会発表] Interface characterization by advanced STEM (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata, S.D. Findlay and Y. Ikuhara
  • 学会等名: FEMMS 2013
  • 発表場所: Lorne, Australia
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] Interface characterization by differential phase contrast STEM (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata, S.D. Findlay and Y. Ikuhara
  • 学会等名: iib2013
  • 発表場所: Halkidiki, Greece
  • 年月日: 2013-06-27
• [学会発表] 収差補正STEMの進展と表面科学への応用
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉
  • 学会等名: 日本表面科学会 東北・北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 東北大学片平北門会館、仙台
  • 招待講演
• [学会発表] 原子分解能多分割STEM検出器の開発とその応用
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 関東支部第38回講演会
  • 発表場所: 日本女子大学、東京
  • 招待講演
• [学会発表] 原子分解能STEMを用いたナノ機能元素解析の最前線
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉
  • 学会等名: 新学術領域「ナノ構造情報のフロンティア開拓」第一回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学、東京
  • 招待講演
• [学会発表] New insights into nanoscience through advanced transmission electron microscopy
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: PIChE 75th anniversary convention
  • 発表場所: Manila hotel, Philippines,Manila
  • 招待講演
• [学会発表] 原子分解能STEMの新展開 -微分位相コントラスト法を中心として-
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会超分解能分科会 第九回研究会
  • 発表場所: 八重洲ホール、東京
  • 招待講演
• [学会発表] Direct imaging of noble metal atom adsorption on TiO2 surfaces by scanning transmission electron microscopy
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: IWOX-IX
  • 発表場所: Tahoe city, CA, U.S.A.
  • 招待講演
• [学会発表] 先進電子顕微鏡によるナノ構造解析
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉
  • 学会等名: ナノ物質の高度集積化技術による新規機能性微粒子と革新的複合材料の創製研究会、科学技術交流財団
  • 発表場所: 科学技術交流財団、名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] 先端的走査透過電子顕微鏡の開発と物質科学研究への展開
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉
  • 学会等名: Sir Martin Wood Prize Lecture,ミレニアムサイエンス・フォーラム
  • 発表場所: 大阪大学
  • 招待講演
• [学会発表] 先端的走査透過電子顕微鏡の開発と物質科学研究への展開
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉
  • 学会等名: Sir Martin Wood Prize Lecture,ミレニアムサイエンス・フォーラム
  • 発表場所: 東京大学、東京
  • 招待講演
• [学会発表] Oxide interface characterization by atomic-resolution field imaging STEM
  • 著者名/発表者名: N. Shibata, S.D. Findlay and Y. Ikuhara
  • 学会等名: EMMM 2013
  • 発表場所: 京都大学、京都
  • 招待講演
• [学会発表] Exploration of new detector geometries for atomic-resolution scanning transmission electron microscopy
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: KIMS seminar
  • 発表場所: KIMS, Changwon, Korea
• [学会発表] Advanced characterization of ceramic interfaces by STEM
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: The 5th Asia-Oceania ceramic federation conference
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] STEMによる材料界面解析：最近の進展
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉
  • 学会等名: STEMによる材料界面解析：最近の進展
  • 発表場所: 熊本大学、熊本
  • 招待講演
• [学会発表] 原子分解能STEMの基礎と応用 －材料界面研究を中心として－
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉
  • 学会等名: 旭硝子中央研究所セミナー
  • 発表場所: 旭硝子中央研究所、横浜
  • 招待講演
• [学会発表] Atomic-resolution STEM Basics and applications
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: 112th ITDI anniversary celebration
  • 発表場所: Manila, Philippines
  • 招待講演
• [学会発表] Atomic-scale characterization of ceramic interfaces by advanced transmission electron microscopy
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: PACRIM 10
  • 発表場所: Coronado, U.S.A.
  • 招待講演
• [学会発表] 円環状明視野および差分位相コントラストSTEM法による材料界面の研究
  • 著者名/発表者名: 柴田直哉
  • 学会等名: 風戸賞受賞講演、日本顕微鏡学会第69回学術講演会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク、大阪
  • 招待講演
• [学会発表] Novel atomic-resolution STEM for ceramic interface characterization
  • 著者名/発表者名: N. Shibata, S.D. Findlay and Y. Ikuhara
  • 学会等名: PACRIM 10
  • 発表場所: Coronado, U.S.A.
  • 招待講演