電子線エネルギー損失分光を用いた不純物近傍の局所構造及び化学結合状態の解明

使用电子束能量损失光谱阐明杂质附近的局部结构和化学键合状态

• 批准号: 01J03392
• 负责人: 溝口 照康
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J03392/
• 关键词: 電子線エネルギー損失分光法; X線吸収端近傍微細構造; 第一原理計算; 固溶体; 不純物・ドーパント; セラミックス; 局所構造; 化学結合

平成14年度においては,セラミックス粒内及び粒界に存在するドーパント近傍局所環境解析を,TEM-EELS測定,第三世代放射光施設SPring-8を用いたXANES測定により行なった.また,前年度から引き続きELNES/XANES理論計算法の開発も行なった.研究実績は以下の通りである.1)セラミックス多形のELNES/XANESと化学結合状態構造の違いがELNES/XANESに与える影響を調べるために,AIN及びSiC多形のELNES/XANESについて,第一原理バンド計算を用いた理論予測および解析を行なった.構成元素が同じであるのにかかわらず,多形間では大きなスペクトル形状の変化が予測された.スペクトル形状の違いは,配位数の違いだけでなく,共有結合性の違いにも起因していることが分かった.研究成果は,米国セラミックス協会,米国電子顕微鏡学会において発表し,電子顕微鏡関連学術誌の"Micron"に受理された.2)セラミックス中極微量ドーパント近傍局所環境解析工業的にセラミックス材料は,種々のドーパントを大量に添加して利用されている.そのようなドーパント添加に起因した物性変化や機能発現の現象を,化学結合及び電子状態の視点から解明するためには,まずドーパントを極微量添加した系を取り扱う必要がある.極微量添加系を用いることで,ドーパント間の相互作用を無視することが出来,精緻な解析が可能となる.本研究では,第三世代放射光施設SPring-8を用いたXANES測定,TEM-EELS測定及び,第一原理理論計算を組み合わせた手法を用い,セラミックス粒内や粒界におけるドーパントの局所環境解析を行なった.MgO中Ga及びAl_2O_3中Znの解析から,両系におけるドーパント近傍局所環境を明らかにした.本成果は,第一回Kyoto International Workshop on Computational Materials Science,X線分析研究懇談会において発表した.また,共同研究者が行なった陽電子寿命測定の結果とあわせ,国際一流雑誌への投稿を準備している.3)ELNES/XANESの標準的な理論解析法の確立と,計算プログラムの開発ELNES/XANESを材料開発に応用する上で,第一原理計算を用いた理論解析は必要不可欠である.申請者は,米国研究者と共同し,第一原理バンド計算プログラムの改良を行なった.従来と比較してユーザーインターフェイスを改良し汎用性を高めた.また開発した計算プログラムによる研究結果を「電子線エネルギー損失スペクトルにおける理論計算による解釈」という題目の解説記事を執筆し,2003,No.3に掲載された.

Pp.47-53 14 year に お い て は, セ ラ ミ ッ ク ス intragranular and び LiJie に exist す る ド ー パ ン ト nearly analytic を alongside bureau environment, TEM - determination of EELS, third generation radiation light facilities SPring - 8 を with い た XANES determination に よ り line な っ た. ま た, before the annual か ら lead き 続 き の ELNES/XANES theory calculation method Engage in なった. Research be performance under は の tong り で あ る. 1) セ ラ ミ ッ ク ス polymorphic の ELNES/XANES と chemical combination state structure の violations い が ELNES/XANES に and え る influence を adjustable べ る た め に, AIN and び SiC polymorphic の ELNES/XANES に つ い て, first principle バ ン ド を calculated using い た theory to measure お よ Youdaoplaceholder0 parses the を line なった. Constitute elements が with じ で あ る の に か か わ ら ず, polymorphic between で は big き な ス ペ ク ト ル shape の variations change が be さ れ た. ス ペ ク ト ル shape の violations い は, coordination number の violations い だ け で な く, a total of associative の violations い に も cause し て い る こ と が points か っ た. Research results は, U.S. セ ラ ミ ッ ク ス association, electronic meters countries 顕 micromirror learn に お い て し 発 tables, electronic 顕 micromirror masato even academic ambition の "Micron" に accept さ れ た. 2) セ ラ ミ ッ ク ス in trace amounts ド ー パ ン ト nearly alongside environmental analytical industry bureau に セ ラ ミ ッ ク は ス material, kind of 々 の ド ー パ ン ト を large に add し て using さ れ て い る. そ の よ う な ド ー パ ン ト add に cause し た function of physical - chemical や 発 を is の phenomena, chemical combination and び electronic state の viewpoints か ら interpret す る た め に は, ま ず ド ー パ ン ト を trace amounts add し を た department take り Cha う necessary が あ る. Extremely micro-adding system を with い る こ と で, ド ー パ ン の interaction between ト を ignore す る こ と が, delicate な resolution が may と な る. This study で は, third generation radiation light SPring - 8 を い in た XANES determination, TEM - determination of EELS and び, first principles calculation を group み close わ せ た gimmick を い, セ ラ ミ ッ ク ス intragranular や LiJie に お け る ド ー パ ン ト の bureau environment analytical line を な っ た. MgO style of Ga and び Al_2O_3 in zinc <s:1> analysis: ら, the two systems are におけるド パ パ ト ト, the environment of the adjacent station is を, and the ら ら に た た た た た. This achievement youdaoplaceholder7, first Kyoto International Workshop on Computational Materials Science, X-ray analysis talkfest に お い て 発 table し た. ま た, study co-author が line な っ た positron lifetime measurement results の と あ わ せ, the international first-class 雑 tzu へ contribute の を prepare し て い る. 3) ELNES/XANES の standard な と の established theoretical analytic method, calculating プ ロ グ ラ ム の open 発 ELNES/XANE For the development of Sを materials, に応 should be used on する で. For first-principles calculations, を should be done on た た. Theoretical analysis is necessary and not lacking in である. The applicant と, the American researchers と, jointly と, the first principles バ ド ド calculation プログラム プログラム improvement を line なった. 従 to と compare し て ユ ー ザ ー イ ン タ ー フ ェ イ ス を improved し high domestic sex を め た. ま た open 発 し た computing プ ロ グ ラ ム に よ る results を "electronic line エ ネ ル ギ ー loss ス ペ ク ト ル に お け る theoretical calculation に よ 釈 る solution" と い う topic の commentary authored を し notebook, 2003, No. 3 に first white jasmines load さ れ た.

项目成果

Teruyasu Mizoguchi: "Theoretical prediction of ELNES/XANES and chemical bondings of AIN polytypes"Micron. (Accepted). (2003)

Teruyasu Mizoguchi：“ELNES/XANES 的理论预测和 AIN 多型体的化学键合”Micron。

Isao Tanaka: "First principles calculation of ELNES by LCAO methods"J. Electron Microscopy. 51. S107 (2002)

Isao Tanaka：“通过 LCAO 方法计算 ELNES 的第一原理”J。

溝口照康: "電子線エネルギー損失スペクトルの理論計算による解釈"まてりあ. Vol.42, No.3(掲載). (2003)

Teruyasu Mizoguchi：“通过理论计算解释电子束能量损失谱”Materia，第 42 卷，第 3 期（出版）。