原子分解能での電子軌道分離状態解析法の研究

原子分辨率电子轨道分离状态分析方法研究

基本信息

批准号：
25886008
负责人：
治田充貴
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-08-30 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25886008/
关键词：
電子顕微鏡電子エネルギー損失分光法局所状態解析

项目摘要

本研究は球面収差補正器付き走査型透過電子顕微鏡(Cs-corrected STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を用いることで、実験的に結晶中の個々の原子の電子状態を空間分解能は原子分解能で電子軌道を分離して抽出することを目的とした研究である。研究ではペロブスカイト型酸化物であるSrTiO3結晶の酸素原子の電子状態について、実験データに対して理論処理を施すことで、原子分解能で電子線の入射方向に対して垂直方向の電子軌道成分を抽出することができた。これにより構造が既知の単結晶材料であれば理論計算を組み合わせることで電子軌道の異方性が検出できうることを実証したことになるが、一方で、実験rawデータでこれら異方性を検出することが困難であった。そこで特定方向に散乱された電子だけを取り込むスリットを装備した電子顕微鏡を使用することで実験を行ったが、実験的に優位な差を得ることが出来なかった。これはスリットが装備された電子顕微鏡の空間分解能にも依存している為、最新の顕微鏡による追試が必要になってくると考えている。電子軌道の異方性の検出はX吸収分光(XAS)やEELSでは古くからされている手法であるが、これを空間分解能が原子分解能にまで発展させることは材料研究において重要な測定技術である。

这项研究的目的是通过使用球形畸变校正器（EELS）使用扫描透射电子显微镜（CS校正的茎）来实验分离并提取晶体中单个原子的电子状态。在这项研究中，对钙钛矿型氧化物氧化物SRTIO3晶体中的氧原子的电子状态进行了理论处理，并且可以通过原子分辨率提取垂直于入射电子束方向的方向的电子轨道成分。这表明，如果单个晶体具有已知结构，则可以通过组合理论计算来检测电子轨道的各向异性，但另一方面，很难使用原始的实验数据检测这些各向异性。因此，我们通过使用配备有缝隙的电子显微镜进行了实验，该电子显微镜仅捕获散布在特定方向的电子，但没有获得实验优势。这也取决于配备缝隙的电子显微镜的空间分辨率，因此我们认为使用最新显微镜的检索将变得必要。电子轨道中各向异性的检测一直是X吸收光谱（XAS）和鳗鱼的旧技术，但是将其发展为原子分辨率是材料研究中的重要测量技术。