旭硝子財団 助成研究成果報告（2023）本研究では，透過電子顕微鏡を用いて電子ビームをロッキングすることで顕在化する電子チャネリング効果を利用して磁気・スピントロニクス材料における各原子サイトの磁気モーメント情報を定量的に計測する方法の確立を目指した．第一の課題であった試料厚みが十分に薄い局所領域を狙ったビームロッキング実験を行うため，電子線平行度と小さなビームサイズを維持した計測を可能とする測定システムを構築した．その結果，収束角3 mrad程度で実効ビーム径約30 nmのプローブでの測定を可能とした．開発したシステムを用いて複雑な結晶構造を持つ磁性材料をビームロッキング法で解析した結果，予備的な結果ではあるが，磁性元素Feのサイト毎の価数情報が計測できることがわかった．残念ながら最終目標である磁気モーメント情報を捉えるには至っていないが，今後のより詳細な検討によってこれを実現する予定である．This study focuses on the development of a quantitative site-selective spin-state analysis using the electron channeling effect, which is enhanced by rocking the electron beam in transmission electron microscopy. The first challenge was to perform electron beam rocking experiments in a small pivot area with thin sample thickness. To achieve this, we developed a measurement system that maintains electron beam parallelism and a small beam size. As a result, the effective beam diameter was reduced to approximately 30 nm with a con-vergence semi-angle of approximately 3 mrad in the developed system. By applying the beam-rocking meth-od utilizing the developed system to analyze a magnetic material with complex crystal structures, we ob-tained preliminary results demonstrating the measurement of site-specific valence state information for the magnetic element Fe. Unfortunately, we have not yet achieved the ultimate goal of capturing magnetic mo-ment information. However, we plan to accomplish this through further detailed investigation in the future.外場により物質内の熱の流れやすさを変調することができれば，熱流の大きさや方向を制御するデバイスを実現できると期待されることから，熱伝導率を大きく変化させる材料の開発が求められていた．本研究では，フォノンを強く散乱するナノ周期構造を持つ層状結晶とナノ周期構造を持たない岩塩型結晶のモルフォトロピックな相境界を人工的に形成し，温度変化で可逆的に構造転移させることによって熱伝導率を変化させる材料の開発に取り組んだ．高温固相反応と急冷処理を組み合わせた非平衡合成により，2次元(2D)構造を有するSnSeと3次元(3D)構造を有するPbSeの固溶体準安定相(Pb1-xSnx)Seのバルク多結晶体を室温凍結させ，x=0.5において2D構造と3D構造の直接相境界を形成した．相境界組成の(Pb0.5Sn0.5)Seは温度変化によって2D構造から3D構造へ可逆的に転移し，熱伝導率が3倍変化することを明らかにした．2D構造から3D構造への構造転移に伴い，バンドギャップが小さくなることで電気伝導度が6桁増加し，電子の熱伝導率への寄与が大きくなる一方で，2D構造では層構造が格子振動による熱伝導を阻害するため，結果として熱伝導率の変化が大きくなるというメカニズムも解明した．Large thermal conductivity (κ) modulation was demonstrated by the reversible 3-dimensional (3D) to 2D crystal structure transition in a nonequilibrium (Pb1-xSnx)Se, a solid solution of 2D layered SnSe and 3D cu-54大塚 真弘58Masahiro OHTSUKA片瀬 貴義59Takayoshi KATASE電子チャネリング効果を活用したサイト選択的磁気モーメント計測の試み（2020採択）Development of site-selective spin-state analysis method by utilizing electron channeling effect(Project 2020)層状半導体のモルフォトロピック相境界を利用した革新的な熱機能の開拓（2021採択）Thermal management by using morphotropic phase boundary of layered semiconductors(Project 2021)
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