オングストロオングストロ ムビ ム電子回折法によ pf 常のTEM/STEM (beam...

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第1回先進的観測技術研究会 2012.12.26 KEK オングストロムビム電子回折法による オングストロ ムビ ム電子回折法による 金属ガラスの局所構造解析 東北大学 原子分子材料科学高等研究機構 東北大学 原子分子材料科学高等研究機構 平田 秋彦 陳 明偉 共同研究者: Pengfei Guan, 1 藤田 武志, 1 弘津 禎彦, 2 井上 明久, 3 Alain Reza Yavari, 1,4 桜井 利夫, 3 1 WPI AIMR T h k Ui i 1. WPIAIMR, T ohoku University 2. ISIR, Osaka University, Osaka 5670047, Japan 3. IMR, Tohoku University 4. Euronano, SIMAP CNRS, Institut National Polytechnique de Grenoble

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  • 2012.12.26 KEK

    Pengfei Guan,1 ,1 ,2 ,3AlainRezaYavari,1,4 ,31 WPI AIMR T h k U i i1.WPIAIMR,TohokuUniversity2.ISIR,OsakaUniversity,Osaka5670047,Japan3.IMR,TohokuUniversity4.Euronano,SIMAPCNRS,Institut NationalPolytechnique deGrenoble

  • DF

    averageinformation

    0 0 0 5 1 0

    RD

    ()

    0.0 0.5 1.0r / nm

    +

  • Febased metallic glassSiO glass Fe basedmetallicglassSiO2 glass

    SAED

    J M Cowley Ultramicroscopy 90 197 (2002)

    A.Hirataetal.,Phys.Rev.B78,144205(2008).

    J.M.Cowley,Ultramicroscopy 90,197(2002).

    TEM/STEM(beamdiameter1nm)

    => =>

  • 1.

    => 3.6 STEM> 3.6 STEM

    2.

    => 35nmEELS

    MD

    +

  • JEOLJEM2100F TEM/STEM

    JEM2100FinWPI5m

    STEM

    (CEOShexapole)

    (CEOShexapole)

    TEMEELS

  • Ronchigram

    LargeCLaperture

  • 200kV,Cs=0.002mm

    d0

    dd

    ds

    d0 =>dd =>d => d2 = d02 + d d2 + d 2 (+ d 2 + d f2)

    Beamdiameter:ds >d =d0 +dd +ds (+dc +df )

  • STEM

    BeamsourceNormal ABEDmode

    Smallaperture

    STEMmode

    Condenserlens(5m)Largeaperture

    (30m)

    Specimen1.0A(Max.resolution)

    3.6A

    Diffractionpattern

  • Calculation Experiment

    CA30m =25mradBFSTEM3.6A

    0.36nm

    1.0A5nm

    CA5m =3.3mrad

    3.6A=> 3.6A.

  • STEMimageABEDpattern

    OnDigitalMicrograph

    OnJEOLSimpleViewer

    Videocapture

  • ABED

    HAADSTEMimageAunanocluster

    beamsizebeamsize

    Aunanocrystal(Reference)

    10

  • ABED2

  • X

    RMCMDRMCMD3

    Sheng et al., Nature 439, 419 (2006).

    :Angstrombeamelectrondiffraction :AbinitioMDsimulation

  • Specimen:ZrNi metallicglass

    STEMmode( >3mrad)

    TEMmode(

  • Ebeam

    Previousworks(conventionalTEM)

    10Abeam=> 140 atoms

    Howmanyatomsareinthiscolumn?

    =>140atoms

  • Ebeam

    Thiswork(CscorrectedSTEM)

    Howmanyatomsareinthiscolumn?

    3.6Abeam=>20atoms

  • peaktoppositioninS(Q)

    Interatomicspacing

    Interatomicdistance

    ABEDS(Q)

  • (MD)

    198atoms(132Zr,66Ni)

    CN10

    CN10

    CN11

    0282CN12

  • Halfpartof3Dreciprocalspace

    a*b*c*

    000

    3nm

  • 20 10

  • 3.6AABED

  • ABED

    Onaxis

  • ( )()

    i l ti

    simulation

    CN10

    CN11

    CN12

  • ABED

    experiment

    1 nm beam1nmbeam

  • GatanSTEMDiffraction

    step:0.325nmImaging

  • STEM 0 3 0 4 0.30.4nm

    EELS35nm

    MD