転位コア構造制御とドーパントによる転位機能特性の発現

掺杂剂控制位错核心结构和表达位错功能特性

• 批准号: 09J07232
• 负责人: 栃木 栄太
• 金额: $ 0.9万
• 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: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07232/
• 关键词: アルミナ; 粒界; 転位; 偏析; 透過型電子顕微鏡; 積層欠陥; 小傾角粒界; 第一原理計算

転位は結晶塑性に深く関与することが知られており古くから研究されているが、転位構造制御指針や転位コアとドーパントとの相互作用に関しては未だ不明な点が多い。そこで本研究では、代表的セラミックスであるアルミナをモデル材とし、転位構造制御手法の開発と転位-ドーパント間の相互作用を明らかにすることを目的とした。2枚のアルミナ(0001)単結晶基板を熱拡散接合し、(0001)/[0001]小角ねじり粒界を含む双結晶を作製した。この双結晶より粒界を含む(0001)薄膜へと加工し、透過型電子顕微鏡(TEM)観察用試料とした。TEM解析の結果、粒界には六角形状の転位ネットワークが形成されており、それぞれの転位は1/3<1-210>らせん転位であることが分かった。さらに、高分解能TEMにより{1-210}薄膜試料中のらせん転位のコア原子構造を解析したところ、1/3<1-210>らせん転位は分解していないことが明らかとなった。次に、1/3<1-210>らせん転位ネットワークに効率的にドーパントを導入するため、金属元素を表面に薄くコーティングした(0001)単結晶基板を熱拡散接合し、先と同様の方位関係を有する双結晶を作製した。本実験ではドーパントとしてバルクに固溶しにくいErを選択した。TEM解析の結果、粒界には転位構造は基本的に無添加の粒界と同一であることが分かった。また、高角度環状暗視野-走査透過型電子顕微鏡法による解析の結果、らせん転位コアのおよそ半径0.5nmの範囲にErの偏析が認められた。従って、本手法はらせん転位ネットワークへのドーパント偏析に有効であると言える。Erの偏析分布は比較的ランダムであったことから、らせん転位に関しては偏析サイトが一意に決定されないと考えられる。このことは転位へのドーパント偏析現象において重要な知見である。

The relationship between the crystal plasticity and the interaction between the structure and the crystal plasticity is unknown. This study is representative of the development and interaction of structural control methods. 2 pieces of (0001) single crystal substrate thermal dispersion bonding,(0001)/[0001] small angle crystal boundary containing double crystal processing This double crystal contains a (0001) thin film and is used as a sample for TEM observation. TEM analysis of the results, the boundary of the hexagonal shape of the position of the formation, the position of the position of the 1/3<1-210>In addition, the atomic structure of the high resolution TEM sample is analyzed and 1/3 of the atomic structure <1-210>is decomposed. 1/3 <1-210>of the time, the metal element is introduced into the surface of the substrate, and the thermal dispersion of the substrate is obtained. This is the first time I've ever been in a state of solid-state. TEM analysis results, grain boundary reverse position structure reverse basic grain boundary without addition, grain boundary and same grain boundary. High angle circular dark field-investigation of transmission electron microscopy results of analysis, separation of the electron beam with a radius of 0.5 nm This method is not suitable for the production of products. It is suitable for the production of products. The distribution of segregation is determined by the comparison of the segregation levels. This phenomenon is very important to understand.

项目成果

Structures of dissociated 〈1 1¯ 0 0〉 dislocations and {1 1¯ 0 0} stacking faults of alumina (α-Al2O3)

• DOI: 10.1016/j.actamat.2009.08.067
• 发表时间: 2010
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: E. Tochigi;N. Shibata;A. Nakamura;T. Mizoguchi;T. Yamamoto;Y. Ikuhara

Dislocation Structures in a {-1104} / <11-20> Low-angle Tilt Grain Boundary of Alumina (α-Al2O3)

氧化铝 (α-Al2O3) {-1104} / <11-20> 小角度倾斜晶界中的位错结构

• 发表时间: 2011
• 期刊: Journal of Materials Science
• 影响因子: 4.5
• 作者: E.Tochigi;N.Shibata;A.Nakamura;T.Yamamoto;Y.Ikuhara
• 通讯作者: Y.Ikuhara

アルミナ小傾角粒界に見られた多様な転位分解挙動

在氧化铝小角度晶界中观察到的各种位错分解行为

• 发表时间: 2009
• 作者: Y.Nohara;E.Tochigi;N.Shibata;T.Yamamoto;Y.Ikuhara;E.Tochigi;A.Nakamura;栃木栄太
• 通讯作者: 栃木栄太

Dislocation structures and strain fields in [111] low-angle tilt grain boundaries in zirconia

氧化锆中[111]小角度倾斜晶界的位错结构和应变场

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of Electron Microscopy
• 作者: Y.Nohara;E.Tochigi;N.Shibata;T.Yamamoto;Y.Ikuhara
• 通讯作者: Y.Ikuhara

Structre and configuration of boundary dislocations on low angle tilt grain boundaries in alumina

氧化铝小角度倾斜晶界上晶界位错的结构和配置

• 发表时间: 2009
• 期刊: Materials Transactions 50
• 作者: Y.Nohara;E.Tochigi;N.Shibata;T.Yamamoto;Y.Ikuhara;E.Tochigi;A.Nakamura
• 通讯作者: A.Nakamura