Development of atomic-resolution magnetic field imaging electron microscopy and its application to interface characterization in magnetic materials

原子分辨率磁场成像电子显微镜的发展及其在磁性材料界面表征中的应用

• 批准号: 20H05659
• 负责人: 柴田 直哉
• 金额: $ 123.39万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05659/
• 关键词: 走査型透過電子顕微鏡; 電磁場; 界面; 磁性材料; 鉄鋼材料

本年度は、以下の研究成果を得た。①昨年度導入したTEM収差補正器を利用して、磁場フリー条件下でのローレンツ電子顕微鏡観察を可能にする光学系を構築した。その結果、磁場フリー条件において、磁性ダイナミクス観察が可能になった。また、ローレンツ電子顕微鏡観察中に外部から磁場を印加する機能も実装した。次に、磁場フリーローレンツ電子顕微鏡法を用いて、磁気スキルミオン形成のその場観察を実施した。その結果、無磁場条件ではらせん磁性構造が安定に形成されるが、垂直磁場を徐々に印加することで磁気スキルミオンが一気に生成し、強い磁場を印加すると消滅することを動的に観察することに成功した。また、逆向きの垂直磁場を印加するとスキルミオンの磁場が反転することも実験的に観察した。②磁場フリー電子顕微鏡におけるDPC STEM法を用いて、NdFeB磁石中の磁壁幅の精密計測に成功した。その結果、Nd組成が高い領域とNdがLaで置換された領域とで磁壁幅に明瞭な変化が生じることを直接観察から明らかにした。本結果は、磁壁幅の精密計測から局所磁気パラメーターの抽出が可能であることを示唆するものである。③バイクリスタルを用いた電磁鋼板の粒界原子構造解析を行い、これまでの粒界では報告の無い特異な粒界コア構造の形成を示唆する結果を得た。

This year を, the following <s:1> research results を obtain た. (1) yesterday annual import し た TEM 収 を difference correction device using し て, magnetic field フ リ ー conditions で の ロ ー レ ン ツ electronic 顕 micromirror 観 examine を may に す る を building department of light し た. そ の results, magnetic field フ リ ー conditions に お い て, magnetic ダ イ ナ ミ ク ス 観 examine が may に な っ た. ま た, ロ ー レ ン ツ electronic 顕 観 examine the micro mirror に external か ら magnetic を Inca す る function も be loaded し た. Time に, magnetic field フ リ ー ロ ー レ ン ツ electronic 顕 を micro mirror method using い て, magnetic 気 ス キ ル ミ オ ン form の そ の field 観 examine を be applied し た. そ の results, no magnetic field conditions で は ら せ が ん magnetic structure stability に form さ れ る が, vertical magnetic field を xu 々 に Inca す る こ と で magnetic 気 ス キ ル ミ オ ン が a 気 に generated し, strong い magnetic field を Inca す る と eliminate す る こ と を moving に 観 examine す る こ と に successful し た. Youdaoplaceholder0, reverse また <s:1> vertical magnetic field を Inca するとスキ するとスキ た するとスキ するとスキ するとスキ するとスキ するとスキ するとスキ するとスキ するとスキ <s:1> <s:1> <s:1> magnetic field が reverse 転する と と <s:1> actual に観 observation た た. (2) magnetic field フ リ ー electronic 顕 micromirror に お け る DPC を STEM method with い て, NdFeB magnet magnetic wall の の picture in precision measuring に successful し た. そ の high results, Nd が と い field Nd が La で replacement さ れ と た field magnetic wall で に clear picture な variations change が raw じ る こ と を 観 directly examine か ら Ming ら か に し た. The results of ら, magnetic wall amplitude <s:1> precision measurement of ら bureau magnetic gas パラメ タ タ タ が が may indicate である とを とを とを suggesting する である である である である である である. (3) バ イ ク リ ス タ ル を with い た electromagnetic steel sheet の LiJie atomic structure を い, こ れ ま で の LiJie で の は report no い specific な LiJie コ の ア structure formation を sucking す た を る results.

项目成果

Direct atomistic defect observations by depth sectioning and dynamic STEM

通过深度切片和动态 STEM 进行直接原子缺陷观察

• 发表时间: 2021
• 作者: R. Ishikawa;N. Shibata;Y. Ikuhara
• 通讯作者: Y. Ikuhara

Magnetic-field-free atomic resolution STEM for magnetic materials

用于磁性材料的无磁场原子分辨率 STEM

• 发表时间: 2022
• 作者: N. Shibata

igh resolution electric field mapping at crystal interfaces by tilt-scan averaged DPC STEM”

通过倾斜扫描平均 DPC STEM 在晶体界面处进行高分辨率电场测绘”

• 发表时间: 2022
• 作者: Satoko Toyama;Takehito Seki;Bin Feng;Yuichi Ikuhara;Naoya Shibata
• 通讯作者: Naoya Shibata

原子分解能磁場フリー電子顕微鏡(MARS)の開発と材料応用

原子分辨率无磁场电子显微镜（MARS）开发及材料应用

• 发表时间: 2023
• 作者: Ko Seongjae;Takenaka Norio;Kitada Atsushi;Yamada Atsuo;柴田 直哉
• 通讯作者: 柴田 直哉

深さ断層法による原子分解能3次元計測

使用深度断层扫描进行原子分辨率 3D 测量

• 发表时间: 2023
• 作者: 戸田広樹;兼賀量一;姫田雄一郎;坂田健;西林仁昭;石川 亮
• 通讯作者: 石川 亮