アモルファス構造の三次元原子分解能観察

非晶结构的三维原子分辨率观察

• 批准号: 20J10498
• 负责人: 中澤 克昭
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10498/
• 关键词: 非晶質; 走査型透過電子顕微鏡; 電子回折; 組成計測

ガラスは原子がランダムに配列したアモルファス構造をとる．このランダムな原子配列が，振動数異常（ボゾンピーク）や弾性率の不均一性などのガラス特有の現象の原因であることが示唆されている．しかし，このランダムな原子配置を直接観察する手法がなく，3次元原 子構造は未解明 である．ガラス材料及びガラス転移現象に見られる特異な現象を，原子構造と関連づけて理解するために，アモルファスとの 3 次元原子構造の解明が望まれてきた．そこで，本研究では，まずナノメートルスケールでの組成と試料厚の計測手法の開発に取り組んだ．解析には高い空間分解能を持つ走査型透過電子顕微鏡を用いて観察を行った．従来，走査型電子顕微鏡では，回折法や分光法によって組成・試料厚を測定することが主であった．しかし，回折法は，規則的な原子構造を持たない非晶質材料への適用が難しく，分光法は多量の電子線照射が必要となるため，電子線ダメージが問題となる．そのため，走査型透過電子顕微鏡による非晶質材料の組成・試料厚計測には決定的な手法が存在しなかった．本研究では，非晶質の回折図形から組成・試料厚の決定を試みた．非晶質材料の高角度側の散乱強度分布は，組成と試料厚に依存する．この強度分布からの組成・試料厚の計測を試みた．実験で得た回折図形とシミュレーションによって作成した様々な組成・試料厚での回折図形を比較し，実験で用いた試料の組成・厚さを計測した．また，走査全点の回折図形を記録することが可能な，4D-STEM法を用いて試料の組成・試料厚分布の計測を行った．その結果，BaO-SiO2二元系ガラスに対して，組成・試料厚分布の計測をEELSの1/2000以下の電子線照射量で測定することに成功した．

The structure of the atom is arranged. The reason for the phenomenon peculiar to the non-uniformity of the rate of vibration is that the number of vibrations is abnormal. The atomic configuration of the atom is directly observed, and the three-dimensional primitive structure is not yet understood. The special phenomenon of atomic structure and its correlation is expected to be solved. In this study, the composition of the sample thickness and the development of the measurement method were selected. The resolution of high spatial resolution can be detected by electron microscopy. In the past, the scanning electron microscope has been used to determine the composition and sample thickness by the method of reflection and spectroscopy. It is difficult to apply the regular atomic structure to amorphous materials by the method of reflection, and it is necessary to irradiate them with more electron rays by the method of spectroscopy. The method of determining the composition of amorphous materials by electron microscopy and sample thickness measurement exists. In this study, the amorphous and folded shapes were determined by composition and sample thickness. The scatter intensity distribution of amorphous materials at high angles depends on the composition and sample thickness. Strength distribution, composition, thickness measurement of sample. The thickness of the sample was measured by the method of measuring the thickness of the sample. It is possible to measure the composition and thickness distribution of the sample by 4D-STEM method. As a result, the BaO-SiO2 binary system was successfully tested for electron beam irradiation below 1/2000 of EELS.

项目成果

Non-spectroscopic method for simultaneous determinations of thickness and composition of amorphous materials via 4D-STEM

通过 4D-STEM 同时测定非晶材料厚度和成分的非光谱方法

• 发表时间: 2020
• 作者: Morita Hiroki;Ogitsu Tadashi;Graziani Frank R.;Fujioka Shinsuke;K. Nakazawa,K. Mitsuishi,S. Amma,K. Shibata,T. Mizoguchi
• 通讯作者: K. Nakazawa,K. Mitsuishi,S. Amma,K. Shibata,T. Mizoguchi

4D-STEMによる非晶質材料の組成・試料厚計測

使用 4D-STEM 测量非晶材料的成分和样品厚度

• 发表时间: 2020
• 作者: Yasuyuki Hamura;中澤克昭,三石和貴,安間伸一,安間伸一,溝口照康
• 通讯作者: 中澤克昭,三石和貴,安間伸一,安間伸一,溝口照康

4D-STEMを用いた非晶質の組成・試料厚同時マッピング

使用 4D-STEM 同时绘制非晶成分和样品厚度图

• 发表时间: 2020
• 作者: 山本 壮太;鍜治 怜奈;笹倉 弘理，足立 智;今井昭仁;中澤克昭,安間伸一,溝口照康
• 通讯作者: 中澤克昭,安間伸一,溝口照康

Local thickness and composition measurements from scanning convergent-beam electron diffraction of a binary non-crystalline material obtained by a pixelated detector.

通过像素化探测器获得的二元非晶材料的扫描会聚束电子衍射测量局部厚度和成分。

• DOI: 10.1016/j.ultramic.2020.113077
• 发表时间: 2020
• 期刊: Ultramicroscopy
• 影响因子: 2.2
• 作者: K. Nakazawa;K. Mitsuishi;K. Shibata;S. Amma;T. Mizoguchi
• 通讯作者: T. Mizoguchi