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本研究の目的は、透過電子顕微鏡(TEM)に付随したカソードルミネッセンス(CL)分光と電子チャネリング現象を組み合わせることで材料中の発光原子/空孔を定量的に直接観測するサイト選択的解析を確立し、実用蛍光材料の構造・機能解析に応用することである。
前年度までに、CL分光装置と電子線の入射角度走査(ビームロッキング)が可能なTEMを利用し、蛍光材料の一つであるEu添加Ca2SnO4を対象例として基礎検討を進めた。その結果として、入射角度走査に対して電子チャネリング効果によりCL強度は変動し、CLチャネリング図形と言うべき特徴的なパターンを収集することができた。このCLチャネリング図形のコントラストと発光中心であるEuの占有サイトを反映した特性X線(Eu-L線)強度によって形成されたX線インコヒーレントチャネリング図形を比較すると、両者は異なるパターンを示していることが明らかとなった。
今年度は、CLチャネリング図形を理論計算の観点からの検証を行った。CL過程の精密な理論的取り扱いには至っていないが、開発済みのX線インコヒーレントチャネリング図形の理論計算コードを用いて励起源を検証すると格子振動に起因した熱散漫散乱に関連した成分が形成するチャネリング図形とCLチャネリング図形が類似していることがわかった。このことからCLチャネリング図形が格子振動を反映している可能性を見出したが、未だ検証が不十分であり、今後のより精密な検討が課題である。また、CLチャネリング図形への適用までには至らなかったが、X線インコヒーレントチャネリング図形に対して微量添加元素の占有サイトを定量的に決定する方法を開発した。この方法をCLチャネリング図形に適用できるように拡張できれば発光中心などを定量的に決定する手段になり得る。
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