ドーパントの価数ごとの立体原子配列を観測する小型測定装置の研究

一种观察各掺杂价态原子三维排列的小型测量装置的研究

基本信息

批准号：
21K18184
负责人：
松下智裕
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は電子エネルギー分析器の革新とそれを用いた最新材料のドーパントの化学状態毎の立体原配列の解析の実現を目的とする。ドーピングにより物性の改変を行うことは科学技術の基礎の1つであるが、ドーパントの原子配列の測定は難しかった。研究開発する本装置によるドーパントの立体原子配列の測定原理は以下である。試料に電子線を照射し、ドーパントからオージェ電子を励起する。このオージェ電子の放出角度分布はドーパントの周囲の立体原子配列を記録したホログラムとなっている。ここからドーパント周辺の立体原子配列が得られる。励起源に電子を用いるため、研究室ベースで測定が可能となる。この実現には±45°以上の広い立体角で電子を検出しつつ、高い分解能を持つ電子エネルギー分析器が必要であり市販の電子エネルギー分析器では対応できない。研究開発する電子エネルギー分析器は松井共同研究者らが発明した平行化レンズと研究代表者らが発明したエネルギー分解能を向上させるための阻止電場型電子エネルギー分析器RFAを組み合わせた新しいタイプ部である。研究実施計画として平行化レンズ部の楕円型メッシュ電極、およびRFAの阻止電場長の理論計算結果から、アナライザの設計をする。アナライザと真空チャンバーを製作して、電子アナライザを立ち上げて性能を評価し、実際の光電子ホログラムの測定まで行う計画である。本年度はアナライザと真空チャンバーの製作まで完了した。

这项研究的目的是创新一种电子能量分析仪，并用它来分析最新材料中每种化学状态的掺杂剂的空间排列。通过掺杂改变物理性质是科学技术的基础之一，但测量掺杂剂的原子排列一直很困难。利用该研发装置测量掺杂剂三维原子排列的原理如下。用电子束照射样品以激发掺杂剂中的俄歇电子。该俄歇电子的发射角分布是记录掺杂剂周围三维原子排列的全息图。由此，可以获得掺杂剂周围的三维原子排列。由于使用电子作为激发源，因此可以在实验室基础上进行测量。实现这一目标需要电子能量分析仪能够在±45°或更大的宽立体角内检测电子并具有高分辨率，这是商用电子能量分析仪无法实现的。即将研发的电子能量分析仪是结合了松井共同研究人员发明的准直透镜和研究代表发明的阻挡场型电子能量分析仪RFA的新型装置，以提高能量分辨率。作为研究实施方案，我们将根据准直透镜部分的椭圆网状电极和RFA停止场长度的理论计算结果设计分析仪。该计划是制造分析仪和真空室，启动电子分析仪，评估其性能，甚至测量实际的光电全息图。今年，我们完成了分析仪和真空室的制造。