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- 305-0044 茨城県つくば市並木1-1 [アクセス]
学生受け入れ中
研究内容
- Keywords
電子エネルギー損失分光，走査型透過電子顕微鏡法，フォノン，ギャップ内準位
電子顕微鏡を用いたナノスケール分光・物性計測を専門としています。特に、単色化電子顕微鏡による高エネルギー分解能EELSを用いて、フォノンや電子励起などの物性をナノメートルスケールで明らかにする研究を進めています。フォノン分散や局在振動モード、局所温度の計測に加え、点欠陥に由来するギャップ内準位や量子発光中心の研究にも取り組んでいます。また、低電子線量・高感度EELSによる有機材料などの電子線に弱い材料への分光応用も進めています。
所属学会
日本顕微鏡学会, 日本物理学会
受賞履歴
- NIMS-トヨタ次世代自動車材料研究センター 表彰 (2015)
- 風戸研究奨励賞 (2011)
- IMLB Most Excellent Poster Paper (2008)
- 日本顕微鏡学会 優秀ポスター賞 (2007)
外部資金獲得履歴
- 科研費・基盤研究B (2026)
- 科研費・基盤研究B (2022)
- JST・さきがけ (2018)
- 科研費・若手研究A (2016)
- 科研費・挑戦的萌芽研究 (2016)
- KRF・研究助成 (2010)
- 科研費・若手研究B (2010)
マテリアル基盤研究センター
単色化電子顕微鏡分光によるナノスケール物性計測
電子エネルギー損失分光（EELS），走査型透過電子顕微鏡法（STEM），格子振動，ギャップ内準位
概要
ナノメートルスケールで諸物性を高精度に計測する技術が求められている。超高エネルギー分解能（～20 meV）の電子エネルギー損失分光法（EELS）と走査型透過電子顕微鏡法（STEM）を組み合わせたSTEM–EELSを用いて、紫外・可視・赤外領域に現れる諸物性を、波数分解かつナノメートル分解能で計測する技術の確立と応用を進めている。
新規性・独創性
● 赤外領域（≥500 cm-1）の格子・分子振動を波数分解かつナノメートル分解能でEELS計測する技術
● 格子振動（フォノン）分光を用いてナノメートル分解能で絶対温度をEELS計測する技術
● 欠陥等に由来するギャップ内準位を、ナノメートル分解能でEELS計測する技術
● 有機材料などの電子線に弱い材料の電子状態を、低電子線量でEELS計測する技術
内容
STEM–EELSにおいて、超高エネルギー分解能（～20 meV）、高い位置分解能（～1 nm）、波数分解能（～3 nm-1）を両立することで、紫外から赤外領域にわたる諸物性をナノメートル分解能で計測できる。例えば、材料の熱物性を支配する格子振動（フォノン）に関して、（1）波数分解によるフォノン分散の計測、（2）フォノン強度や振動モードのマッピング、（3）界面に局在する振動モードの検出、（4）フォノン分光に基づく絶対温度測定、を実現している。また、材料の光・電子物性を左右する点欠陥に関して、量子発光中心を対象として、（5）ギャップ内電子準位の計測、（6）点欠陥濃度分布の可視化、を実現している。これらの先端計測技術は、パワーデバイスにおけるナノスケールの熱制御や、量子マテリアル・量子発光材料の研究開発への応用が期待される。さらに、従来は電子線照射による損傷のため計測が難しいとされてきた有機材料に対しても、低電子線量かつ低ノイズ・高感度で電子状態を計測する技術の確立を進めている。
まとめ
● 紫外～赤外領域における諸物性を、波数分解かつナノメートル分解能で計測できる。
● フォノン分光に基づき、ナノメートル分解能で絶対温度を測定できる。
● 点欠陥に由来するギャップ内準位や欠陥濃度分布をナノメートル分解能で計測できる。
● 有機材料などの電子線に弱い材料への計測応用も進めている。
