SAMURAI - NIMS Researchers Database

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研究内容

Keywords

マイクロ・ナノデバイス 薄膜・表面界面物性

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

口頭発表
    その他の文献

      所属学会

      応用物理学会

      電子・光機能材料研究センター
      タイトル

      材料評価自動システムの開発

      キーワード

      自動評価システム,スペクトル自動解析,べき乗則に従うスペクトル,閾値解析

      概要

      材料の高機能化に伴い、多岐にわたる評価が必要とされている.一方で,材料特性のトレードオフを適切に把握するためには俯瞰的視点による解析も求められている.この課題を解決するために,高機能化にかかわる専門的な評価測定に加え,簡便で多様な測定装置を組み合わせることが考えられる.本研究では,簡便で多様な測定装置を組み合わせを実現するために各評価装置について小型・モジュール化を行うとともに,全体として統一したデータの取得を行うマテリアルシーケンサーシステムの開発を行った.さらに,計測によって大量のスペクトルが生成されるため,その自動解析技術(アルゴリズムと実装)の開発を行っている.特にべき乗則で従うスペクトルについて,その閾値を自動で推定するアルゴリズムについての開発を行った.

      新規性・独創性

      基本的な特性(光学特性,電気特性,磁気特性)を大気中自動計測システムの開発
      磁気特性(軟磁性・強磁性)を評価するKerr効果装置の小型化
      測定で得られるべき乗則に従うスペクトルの自動解析アルゴリズムとその実装

      内容

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      簡易自動計測システム
      無機材料の様々な評価を自動で連続して行う“マテリアルシーケンサー”の開発を行った.写真は装置外観である.このシステムは,俯瞰的に高機能化する材料を考えるために,簡易的な装置を用いて多様な評価を行ういわば”材料の健康診断”として設計されている.機械学習分析などの利用を前提として評価データは収集・統合される.各測定装置は,およそ30cm角のスペースに収められ,試料へのアクセス方法や制御の入出力などモジュール化されている.試料は,0.5インチサイズの無機材料を対象としている.現在,画像測定,反射測定,抵抗測定,磁気Kerr効果測定を行うことができる.磁気Kerr効果装置は,このスペースに収めるためにパルスマグネットを用いて小型化されている.

      べき乗則で解釈可能な物測定スペクトルの自動解析
      理現象のスペクトルの自動解析技術について開発を行った.べき乗則で解釈するスペクトルデータでは,立ち上がり閾値とべき乗の乗数がパラメータである.例えば,超電導材料における電流電圧測定による臨界電流密度,可視紫外吸光度におけるバンドギャップ,光電子収量分光測定におけるイオン化ポテンシャルなどがある.
      図はべき乗数及び閾値を推定するアルゴリズムとそのシミュレーションを示す.べき乗スペクトルは両対数プロットで解析が行われるが,閾値が移動すると単純に両対数を取ると適切なべき乗数を推定することができない.そこで,移動量も加味したプロットに直すことで推定することができる.また,ある現象に対してべき乗数が固定されている場合には,拡張したReLU関数と絶対誤差法によるFittingにより閾値を推定することができる.

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      まとめ

      俯瞰的な材料評価のための簡易計測装置群及びシステムの開発
      磁性特性の有無を判定するパルスマグネットを用いた小型Kerr装置の開発
      べき乗則に従うスペクトルの自動解析アルゴリズムの開発

      この機能は所内限定です。
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