バイクリスタル合成法による局在量子構造の材料設計と高機能化

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24686069
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 王 中長 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (20510548)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 転位 / 透過走査型電子顕微鏡

研究実績の概要

本研究では、転位を導入する母材として、絶縁体の高純度(99.9%)酸化マグネシウム (MgO)単結晶を用いた。高密度な転位配列の導入法として、高温接合技術で形成されるバイクリスタル（図3）の粒界を利用した。格子のミスマッチを補償するために周期的に生じる転位や歪んだ構造ユニットを配列させることを試みる。理論計算によって、安定な粒界が形成すると予測されるΣ5(310)[001]対応格子粒界や小傾角粒界を用いる（図4）こととし、同じ結晶の等価な低指数面を1°～18.4°ほど傾けて切断し、鏡面加工・洗浄後、高温(1500℃10時間)で接合した。またMgOのΣ5(310)[001]対応方位関係から僅かに1.6度ほど傾角させたNear-Σ粒界も用いて比較した。
さらに、接合時の熱処理によって、同時に不純物元素を転位に沿ってパイプ拡散させ、不純物元素の量子細線を形成させることも考慮した。界面の断面をTEM/STEM観察するために薄片化を行った。
MgOバイクリスタル粒界界面の微細構造解析には、TEMおよびSTEMを用いて行った。断面観察用試料はアルゴンイオンスパッタ法により作製した。汎用TEM(加速電圧:200kV)を用いて低倍観察、高分解能(HRTEM)観察および制限視野電子回折図形(SAED)解析により界面の微細構造や結晶方位関係について詳細に観察を行った。接合角度について、SAEDパターン解析及びHRTEM像解析により評価した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26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] Misfit accommondation mechanism at the heterointerface between diamond and cubic boron nitride (2015)
  • 著者名/発表者名: C. L. Chen, Z. C. Wang, T. Kato, N. Shibata, T. Taniguci, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 ページ: 6327-1-6
  • DOI: 10.1038/ncomms7327
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomistic origin of an ordered superstructure induced superconductivity in layered chalcogenides (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ang, Z. C. Wang, C. L. Chen, J. Tang, N. Liu, Y. Liu, W. J. Lu, Y. P. Sun, T. Mori, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 ページ: 6091-1-6
  • DOI: 10.1038/ncomms7091
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polymorphism of dislcoation core structures at the atomic scale (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. C. Wang, M. Saito, K. P. McKenna, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 ページ: 3239-1-6
  • DOI: 10.1038/ncomms4239
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomic-scale structure and properteis of highly stable antiphase boundary defects in Fe3O4 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. P. McKenna, F. Hofer, D. Gilks, V. K. Lazarov, C. L. Chen, Z. C. Wang, and Y. IKuhara
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 ページ: 5740-1-8
  • DOI: 10.1038/ncomms6740
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Full determination of individual reconstructed atomic columns in intermixed heterojunctions (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. C. Wang, M. Saito, C. L. Chen, Y. Matsubara, K. Ueno, M. Kawasaki, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 14 ページ: 6584-6589
  • DOI: dx.doi.org/10.1021/nl503212j
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Atom-by-Atom Analysis of Functional Interfaces in Advanced Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. C. Wang
  • 学会等名: The Second International Conference of Young Researchers on Advanced Materials
  • 発表場所: Haikou, China
  • 年月日: 2014-10-24 – 2014-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] Polymorphism of Dislocation Core Structures at the Atomic Scale (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. C. Wang
  • 学会等名: Materials Science and Technology 2014
  • 発表場所: Pittsburgh, Pennsylvania, USA
  • 年月日: 2014-10-12 – 2014-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] Atomic and Electronic Structure of the Electrode Interface between Ti-Al Ohmic Contacts and p-type SiC (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. C. Wang
  • 学会等名: 第２４回格子欠陥フォーラム
  • 発表場所: 恵那市、岐阜県、日本
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] Atom-by-Atom Analysis of Interfaces and Grain Boundaries in Functional Ceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. C. Wang
  • 学会等名: 8th International Conference on Advanced Materials Processing
  • 発表場所: Gold Coast, Queensland, Australia
  • 年月日: 2014-07-27 – 2014-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] Atom-by-Atom Analysis of Functional Interfaces in Emerging Electronics (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. C. Wang
  • 学会等名: Collaborative Conference on 3D & Materials Research
  • 発表場所: Seoul, South Korea
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/~xikuhara/index.html