Atomic-scale analysis of the ordering of strongly correlated electrons in perovskite-type oxides

钙钛矿型氧化物中强相关电子排序的原子尺度分析

• 批准号: 21K05092
• 负责人: 長井 拓郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05092/
• 关键词: ローレンツ顕微鏡法; 球面収差補正; 軌道秩序; 角度分解EELS; 透過型電子顕微鏡; ペロブスカイト型酸化物; 強相関電子系; STEM-EELS法; ローレンツ電顕法; 収差補正

実空間におけるスピンのアトムスケール観察を目的として、イメージコレクターを用いた高分解能ローレンツ電子顕微鏡法の最適化を図った。電子線単色化モノクロメータを用いて、光学系の条件を最適化することにより、ヘリカル反強磁性を発現する標準物質（希土類金属ホルミウム）において、1.0nm離れた反転する磁気モーメントを分離して実空間観察することに成功した。また、軌道のアトムスケール観察を目的として、ペロブスカイト関連層状構造をもつマンガン酸化物Nd1-xSr1+xMnO4 (0.5≦x≦0.82)について、TEM観察、電子回折測定、STEM観察およびEELS分析を行った。まず、室温における明視野像観察、高分解能像観察および電子回折測定により、試料の構造は共通して正方晶I4/mmmであり、欠陥構造を含まないことを確認した。また、イオンミリング法で作製した電顕観察用試料についてプローブコレクターを用いた高角度環状暗視野 (HAADF)ーSTEM法により、金属原子コラムを直接観察した。次に、液体窒素冷却試料ホルダーを用いて温度を変化させながら明視野像観察および電子回折測定を行い、この系の低温電子相を確認した。x=0.67および0.75では電荷軌道秩序相（反強的軌道秩序相）、x=0.80では電荷軌道秩序相および強的軌道秩序相、x=0.82では強的軌道秩序相をそれぞれ確認した。x=0.80では、温度低下に伴う、電荷軌道秩序相（高温相）から強的軌道秩序相（低温相）への相転移を確認した。さらに、局所領域の電子回折パターンを観察し解析することにより、強的軌道秩序相において出現するバンド状分域（軌道秩序ドメイン）における軌道配列パターンを同定した。それぞれの強的軌道秩序ドメインをSTEM-EELS法を用いて角度分解EELS測定を行い、軌道パターンとEELSスペクトルの相関を調査した。

Be space に お け る ス ピ ン の ア ト ム ス ケ ー ル 観 examine を purpose と し て, イ メ ー ジ コ レ ク タ ー を with い た high decomposition can ロ ー レ ン ツ electronic 顕 optimal method of micro mirror の を 図 っ た. Electronic line 単 color change モ ノ ク ロ メ ー タ を with い て optimal conditions, light department の を す る こ と に よ り, ヘ リ カ ル against strong magnetic を 発 now す る standard material, soil type metal ホ ル ミ ウ ム) に お い て, 1.0 nm れ た inverse planning す る magnetic 気 モ ー メ ン ト を separation し て be space 観 examine す る こ と に successful し た. ま た, orbital の ア ト ム ス ケ ー ル 観 examine を purpose と し て, ペ ロ ブ ス カ イ ト masato even layered structure を も つ マ ン ガ ン acidification content Nd1 xSr1 + xMnO4 (0.5 to 0.82) ≦ x ≦ に つ い て, TEM 観 examine, electronic measurement of inflexion and the STEM 観 examine お よ び EELS analysis line を っ た. ま ず, room temperature に お け る bright field like 観 examine, high decomposition can like 観 examine お よ び electronic determination of inflexion に よ り, try の common structural は し て tetragonal i2 / MMM で あ り, owe 陥 structure contains を ま な い こ と を confirm し た. ま た, イ オ ン ミ リ ン で グ method for system し た electric 顕 観 examine with sample に つ い て プ ロ ー ブ コ レ ク タ ー を with い た high Angle ring dark field (HAADF) ー STEM method に よ り, metal atoms コ ラ ム を 観 directly examine し た. に, smothering element cooling liquid sample ホ ル ダ ー を with い を て temperature variations change さ せ な が ら bright field like 観 examine お よ び electronic back to the fold line measurement を い, こ の is の cryogenic electronic phase を confirm し た. X = 0.67 お よ び 0.75 で は charge track order phase (the phase track order), x = 0.80 で は charge track order phase お よ び strong track order phase, x = 0.82 で は strong track order phase を そ れ ぞ れ confirm し た. x=0.80で で, low temperature に accompanied by う, charcharge orbital order phase (high-temperature phase) ら ら strong orbital order phase (low-temperature phase) へ <s:1> phase 転 shift を confirm た た. さ ら に, bureau の electronic inflexion パ タ ー ン を 観 examine し parsing す る こ と に よ り, strong track order phase に お い て in す る バ ン ド in domain (track order ド メ イ ン) に お け る orbit with column パ タ ー ン を with fixed し た. そ れ ぞ れ の strong track order ド メ イ ン を STEM を EELS method with い て Angle determination of decomposition EELS を い, orbital パ タ ー ン と EELS ス ペ ク ト ル の phase masato を survey し た.

项目成果

収差補正ローレンツ顕微鏡法を用いたナノスケール磁気相分離の可視化

使用像差校正洛伦兹显微镜可视化纳米级磁相分离

• 发表时间: 2022
• 作者: Hajime Kameo;Akihiro Mushiake;Tomohito Isasa;Hiroyuki Matsuzaka; Didier Bourissou;長井拓郎
• 通讯作者: 長井拓郎