高密度量子ナノワイヤーの自己組織的創出によるデバイス開発

通过自组装创建高密度量子纳米线进行器件开发

• 批准号: 15H04114
• 负责人: 王 中長
• 金额: $ 8.32万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-01 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15H04114/
• 关键词: 界面; 粒界; 透過電子顕微鏡; 転位

本研究では、酸化物バイクリスタル(双結晶)を高温接合により合成し、意図的に配列させた界面転位部に、機能元素を閉じこめる方法によって、結晶固体中に量子細線を形成および量子効果による新機能発現化を目的とする。MgOバイクリスタル粒界界面の微細構造解析には、TEMおよびSTEMを用いて行った。断面観察用試料はアルゴンイオンスパッタ法により作製した。汎用TEM(加速電圧:200kV)を用いて低倍観察、高分解能観察および制限視野電子回折図形(SAED)解析により界面の微細構造や結晶方位関係について詳細に観察を行った。接合角度について、SAEDパターン解析及びHRTEM像解析により評価した。界面の原子微細構造解析には収差補正装置を搭載し、電子線プローブサイズを0.1nm以下に収束可能な走査透過電子顕微鏡を用いた。この原子分解STEM観察では、高角環状暗視野(HAADF)像法により、構成材料の原子番号に起因したZコントラスト像による優れた組成識別能と、原理的に極めて高い原子直視性が得られる。そのため、界面の識別や組織構造の差異が可能である。また、STEMの収束ビームと電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることによって、原子スケールでの材料組成マッピングを試みた。さらに、転位芯近傍の原子の化学結合状態分析を電子エネルギー損失吸収端微細構造(ELNES）によって解析した。一方、構造像や組成マッピングから得られた構造モデルを用いて、第一原理による電子状態の理論計算も行った。計算には、密度汎関数理論(DFT)に基づくVienna ab initioシミュレーションパッケージ(VASP)を用いた。電子-イオン相互作用を考慮して、Projector Augmented Wave Methodを用いた。構造緩和計算には共役勾配アルゴリズムを用いて行い、安定構造をシミュレーションした。

The purpose of this research is to synthesize acidified compounds (bicrystals) by high-temperature bonding, arrange them in the desired position at the interface, close functional elements, and develop new functions by forming quantum fine wires in crystalline solids and achieving quantum effects. Microstructural analysis of MgO grain boundary using TEM and STEM The test sample for cross-section inspection was prepared according to the method. Universal TEM(accelerating voltage:200kV) is used to analyze interface microstructure and crystal orientation in detail by low magnification, high resolution energy and limited field electron reflection (SAED) analysis. Joint angle analysis, SAED image analysis and HRTEM image analysis The atomic fine structure analysis of the interface is carried out by an error correction device, and the electron beam can be detected by a transmission electron microscope at a wavelength of less than 0.1 nm. The atomic decomposition STEM observation is based on the high angle annular dark field (HAADF) imaging method. The atomic number of the constituent materials is the cause of the atomic number of the constituent materials. The atomic number of the constituent materials is the cause of the atomic number of the constituent materials. The atomic number of the constituent materials is the cause of the atomic number of the constituent materials. Identification of interfaces and differences in tissue structure are possible. The electron loss spectroscopy (EELS) is used to determine the composition of STEM. Analysis of the chemical bonding state of atoms near the core of the electron transfer layer (ELNES) A theoretical calculation of the electron state based on the first principle Calculation of density function theory (DFT) based on Vienna ab initio theory (VASP) Electron-electron interaction is considered, and the Projector Augmented Wave Method is used. Structural mitigation calculations are used to coordinate and stabilize structural changes.

项目成果

Atomistic mechanisms of nonstoichiometry-induced twin boundary structural transformation in titanium dioxide.

• DOI: 10.1038/ncomms8120
• 发表时间: 2015-05-11
• 期刊: NATURE COMMUNICATIONS
• 影响因子: 16.6
• 作者: Sun, Rong;Wang, Zhongchang;Saito, Mitsuhiro;Shibata, Naoya;Ikuhara, Yuichi
• 通讯作者: Ikuhara, Yuichi

Misfit Accommodation Mechanism of the Heterointerface between Superhard Diamond and Cubic Boron Nitride

超硬金刚石与立方氮化硼异质界面的失配调节机制

• 发表时间: 2015
• 期刊: Nature Communications
• 影响因子: 16.6
• 作者: C. L. Chen;Z. C. Wang;T. Kato;N. Shibata;T. Taniguchi;Y. Ikuhara
• 通讯作者: Y. Ikuhara

Magnetoelectric quasi-(0-3) nanocomposite heterostructures

• DOI: 10.1038/ncomms7680
• 发表时间: 2015-03-01
• 期刊: NATURE COMMUNICATIONS
• 影响因子: 16.6
• 作者: Li, Yanxi;Wang, Zhongchang;Viehland, Dwight
• 通讯作者: Viehland, Dwight

Atomistic Origin of Ordered Superstructure Induced Superconductivity in Layered Chalcogenides

层状硫属化物中有序超结构诱导超导性的原子起源

• 发表时间: 2015
• 期刊: Nature Communications
• 影响因子: 16.6
• 作者: Ran Ang;Zhongchang Wang;Chunlin Chen;Jun Tang;N. Liu;Y. Liu;W. J. Lu;Yuping Sun;Takao Mori;Yuichi Ikuhara
• 通讯作者: Yuichi Ikuhara

Structural and Electronic Reconstruction at Grain Boundaries of Titanium Dioxide

二氧化钛晶界的结构和电子重构

• 发表时间: 2015
• 作者: C. L. Chen;Z. C. Wang*;F. Lichtenberg;Y. Ikuhara;and J. G. Bednorz;Z. C. Wang
• 通讯作者: Z. C. Wang