【公開日：2025.06.16】【最終更新日：2025.04.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT0094
利用課題名 / Title
結晶格子欠陥の原子構造、電子状態および動的挙動の解析
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
セラミックス材料,電子顕微鏡/Electron microscopy,原子層薄膜/ Atomic layer thin film
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
栃木 栄太
所属名 / Affiliation
東京大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-002：軽元素対応型超高分解能走査透過型電子顕微鏡（Cs-STEM）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
結晶性材料の機械的特性はその内部に形成される転位や双晶、亀裂と言った格子欠陥の動的挙動に密接に関連がある。荷重負荷中の格子欠陥挙動の直接観察にはその場透過型電子顕微鏡(TEM)機械試験法が有効な実験手法である。当該試験により応力やひずみ等について定量的な評価を行うためには供する試験片の寸法を高精度に測定する必要がある。本研究では、その場TEM荷重負荷試験に供する試験片の形状を評価するため、電子エネルギー損失分光法(EELS)測定を行った。
実験 / Experimental
集束イオンビーム装置（FIB; Helios 5, Thermofisher Scientific製）を用いて、SrTiO3単結晶基板より小片を切り出し荷重負荷デバイス上に固定した。さらに小片を加工、部分的に薄膜化し、その場機械試験用試験片を作製した。軽元素対応型超高分解能走査透過型電子顕微鏡（JEM-ARM200F, JEOL製, 200kV）およびEELS装置(Enfinium, Gatan製)によりEELSマッピングを行った。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig. 1(a)に試験片の環状暗視野-走査型TEM(ADF-STEM)像を示す。ADF-STEM像においてやや暗いコントラストを呈している部分が薄膜部であり、その場機械試験における観察位置は上側の試料端中央部分の想定である。Fig. 1(b)は各測定点により取得したEELスペクトルよりlog-ratio法[1]にて推定した試料の厚みマップを示す。本データより観察位置付近の厚さは約40nmと推定された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1. ADF-STEM image and thickness map of the sample
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
参考文献：[1]T. Malis, S. C. Cheng, R. F. Egerton, J. Electro. Icrosc. Tech. 8 (1988) 193. 謝辞：本研究は、本研究は科学技術振興機構さきがけ「ナノ力学」(JPMJPR1999)，科学研究費助成事業(JP19H05788，JP20H02421, JP22H04960)の支援を受けて行われたものである．
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
-
Eita Tochigi, Formation Mechanisms of Rhombohedral Twinning in Sapphire, Materia Japan, 61, 856-859(2022).
DOI: 10.2320/materia.61.856
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- E. Tochigi, “Atomic-scale investigations of deformation and fracture behavior of ceramic materials”, CIMTEC 2022, July 18, 2022.
- E. Tochigi, “Investigation of local mechanical responses in ceramic materials based on in situ TEM observations”, Materials Science and Technology 2022, Oct. 12, 2022.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件