2021/07/06 更新

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イシダ タカフミ
石田 高史
ISHIDA Takafumi
所属
名古屋大学 未来材料・システム研究所 附属高度計測技術実践センター 電子顕微鏡計測部 助教
職名
助教

学位 1

  1. 博士(工学) ( 2015年3月   名古屋大学 ) 

研究分野 1

  1. その他 / その他  / 電子顕微鏡

現在の研究課題とSDGs 2

  1. 高速ダイレクト電子検出器の開発と時間分解電子顕微鏡観察への応用

  2. フォトカソード電子銃をもちいた新規電子顕微鏡法の開発

経歴 2

  1. 名古屋大学   未来材料・システム研究所   助教

    2015年10月 - 現在

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    国名:日本国

  2. 名古屋大学   エコトピア科学研究所   研究員

    2015年4月 - 2015年9月

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    国名:日本国

学歴 3

  1. 名古屋大学   工学研究科   電子情報システム専攻

    2013年4月 - 2015年3月

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    国名: 日本国

  2. 名城大学   理工学研究科   電気電子工学専攻

    2011年4月 - 2013年3月

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    国名: 日本国

  3. 名城大学   理工学部   電子電気工学科

    2007年4月 - 2011年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 3

  1. 日本顕微鏡学会   会員

  2. 応用物理学会   会員

  3. 日本物理学会   会員

委員歴 3

  1. 公益社団法人 応用物理学会   プログラム委員(電子顕微鏡関連)  

    2020年10月 - 現在   

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    団体区分:学協会

  2. 公益社団法人 日本顕微鏡学会   若手研究部会 幹事  

    2020年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

  3. 公益社団法人 日本顕微鏡学会   第75回学術講演会 プログラム委員  

    2019年3月 - 2019年6月   

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    団体区分:学協会

 

論文 14

  1. Observation of domain wall bimerons in chiral magnets 査読有り

    T. Nagase, Y. So, H. Yasui, T. ishida, H. Yoshida, Y. Tanaka, K. Saitoh, N. Ikarashi, Y. Kawaguchi, M. Kuwahara, M. Nagao

    Nature Communications   12 巻 ( 1 ) 頁: 3490   2021年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  2. Performance of a silicon-on-insulator direct electron detector in a low-voltage transmission electron microscope 査読有り

    Takafumi Ishida, Akira Shinozaki, Makoto Kuwahara, Toshinobu Miyoshi, Koh Saitoh, Yasuo Arai

    Microscopy   70 巻 ( 3 ) 頁: 321 - 325   2021年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1093/jmicro/dfaa072

  3. Intensity Interference in a Coherent Spin-Polarized Electron Beam 査読有り

    M. Kuwahara, Y. Yoshida, W. Nagata, K. Nakakura, M. Furui, T. Ishida, K. Saitoh, T. Ujihara, N. Tanaka

    Physical Review Letters   126 巻   頁: 125501   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.125501

  4. Development of a voltage-applicable heating specimen holder for in situ observations of solid oxide fuel cells with an environmental transmission electron microscope 査読有り

    Ishida Takafumi, Hiroshima Hideto, Higuchi Kimitaka, Tomita Masahiro, Saitoh Koh, Tanji Takayoshi

    SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS   52 巻 ( 9 ) 頁: 584 - 590   2020年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/sia.6788

    Web of Science

  5. パルス電子波を用いた時間分解透過電子顕微鏡

    桑原 真人, 横井 里奈, 水野 りら, 冨樫 将孝, 吉田 優也, 永田 渉, 古井 雅人, 中蔵 虎二郎, 石田 高史

    顕微鏡   55 巻 ( 3 ) 頁: 131 - 138   2020年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本顕微鏡学会  

    <p>透過電子顕微鏡(TEM)にナノ秒を越える時間分解能を獲得させるため,パルスレーザーにより駆動する光陰極型電子源を搭載した時間分解TEMの開発が精力的に進められている.この世界の動向を俯瞰しつつ,時間分解測定により計測が可能となる計測対象を解説する.また,光陰極材料の種類と特性,それに関わる電子線特性を評価する物理量について,相対論的量子力学を復習しつつ見ていく.つぎに,負の電子親和性表面をもつ半導体フォトカソードを用いた,時間分解TEMによる実験結果を用いながら量子力学と電子波の関わりについて理解を深めていく.また,それらに内在する量子性を活用する新しい電子顕微鏡についても触れ,時間分解電子顕微鏡の高度化により期待される計測対象を解説する.</p>

    DOI: 10.11410/kenbikyo.55.3_131

    CiNii Article

  6. Efficient Measurement of the Orbital-Angular-Momentum Spectrum of an Electron Beam via a Dammann Vortex Grating 査読有り

    Noguchi Yuuki, Nakayama Shota, Ishida Takafumi, Saitoh Koh, Uchida Masaya

    PHYSICAL REVIEW APPLIED   12 巻 ( 6 )   2019年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1103/PhysRevApplied.12.064062

    Web of Science

  7. Smectic Liquid-Crystalline Structure of Skyrmions in Chiral Magnet Co8.5Zn7.5Mn4(110) Thin Film 査読有り

    Nagase T., Komatsu M., So Y. G., Ishida T., Yoshida H., Kawaguchi Y., Tanaka Y., Saitoh K., Ikarashi N., Kuwahara M., Nagao M.

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   123 巻 ( 13 )   2019年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.137203

    Web of Science

  8. Operando STEM-EELS Observation of Anodic Reactions in Solid Oxide Fuel Cells 査読有り

      6 巻   頁: 112-113   2019年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

  9. Enhanced Hollow-cone Illumination TEM technique for Dynamical Observations of Light-elemens in Matereials 査読有り

    T. Kawasaki, T. Ishida, A. Kuwabara and Y. Ikuhara

    AMTC Letters   6 巻   頁: 114-115   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  10. 環状分割検出器を用いたホローコーンSTEMによる位相再生

    石田 高史, 川﨑 忠寛, 丹司 敬義, 生田 孝

    顕微鏡   52 巻 ( 1 ) 頁: 13 - 18   2017年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本顕微鏡学会  

    <p>走査透過電子顕微鏡において,試料を透過した電子波の位相変化を回復する手法の1つとして円環絞りと環状アレイ検出器を用いた位相コントラスト環状明視野法を開発した.本手法は,円環絞りを用いてホローコーンビームを作ることにより分解能を維持したまま焦点深度を拡大することができるため,運動学的な近似が成立する範囲で厚い試料の定量的な投影ポテンシャルの再生に期待が持てる.本稿では,本手法で用いる電子光学系及び位相再生のプロセスの概要,実際に開発した装置,結晶性試料を用いた原理検証結果及びイメージシミュレーションを用いた本手法の応用可能性についての検討結果について紹介する.</p>

    DOI: 10.11410/kenbikyo.52.1_13

    CiNii Article

  11. In situ Observation of Interfaces between Metal Electrode and Solid Oxide Electrolyte Prepared by FIB 査読有り

    T. Ishida, T. Tanji, M. Tomita, K, Higuchi, K. Saitoh

    AMTC Letters   5 巻   頁: 46-47   2016年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  12. Development of electrostatic spherical aberration corrector using annular and circular electrodes 査読有り

    T. Kawasaki, T. Ishida, Y. Takai, Y. Ogawa, M. Lomita, T. Matsutani, T. Kodama, T. Ikuta

    Surface and Interface Analysis   48 巻 ( 11 ) 頁: 1160-1165   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  13. Phase reconstruction in annular bright-field scanning transmission electron microscopy 査読有り

    T. Ishida, T. Kawasaki, T. Tanji, T. Kodama, T. Matsutani, K. Ogai, T. Ikuta

    Microscopy   64 巻   頁: 69–76   2015年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  14. Quantitative evaluation of annular bright-field phase images in STEM 査読有り

    T. Ishida, T. Kawasaki, T. Tanji, T. Ikuta

    Microscopy   64 巻   頁: 121–128   2015年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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講演・口頭発表等 8

  1. パルス透過電子顕微鏡を用いた時間分解計測

    桑原真人,水野りら,横井里奈,吉田優也,桒原彰太,石田高史,齋藤 晃,田中信夫

    日本顕微鏡学会第77回学術講演会  2021年6月16日  日本顕微鏡学会

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    開催年月日: 2021年6月

    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:つくば国際会議場   国名:日本国  

  2. 低加速透過電子顕微鏡による SOI ダイレクト電子検出器の性能評価

    石田高史,篠崎 暉,桑原真人,三好敏喜,齋藤 晃,新井康夫

    日本顕微鏡学会第77回学術講演会  2021年6月16日  日本顕微鏡学会

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:つくば国際会議場   国名:日本国  

  3. フォトカソードを用いた透過電子顕微鏡における干渉性と時間分解計測への応用

    桑原真人,横井里奈,永田 渉,古井雅人,中蔵虎二郎,石田高史,齋藤 晃,田中信夫

    日本顕微鏡学会第77回学術講演会  2021年6月16日  日本顕微鏡学会

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    開催年月日: 2021年6月

    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:つくば国際会議場   国名:日本国  

  4. 高密度パルス電子線によるシングルショットイメージング

    中蔵虎二郎, 古井雅人, 吉田優也, 永田渉, 石田高史, 齋藤 晃, 桑原真人

    日本顕微鏡学会第77回学術講演会  2021年6月  日本顕微鏡学会

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:つくば国際会議場   国名:日本国  

  5. 周波数安定化パルスレーザーを用いた可逆反応の動的TEM観察

    古井雅人,中蔵虎二郎,吉田優也,永田渉,石田高史,齋藤 晃,桑原真人

    日本顕微鏡学会第77回学術講演会  2021年6月  日本顕微鏡学会

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:つくば国際会議場   国名:日本国  

  6. MBE法によるBa(Zn,Fe)2As2薄膜の作製及び物性評価

    池上 諒,清澤知正,畑野敬史,石田高史,浦田隆広,飯田和昌,生田博志

    第68回応用物理学会 春季学術講演会  2021年3月18日  応用物理学会

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    開催年月日: 2021年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン開催   国名:日本国  

  7. カイラル磁性薄膜におけるドメインウォールスキルミオンの観測

    長瀬知輝, 肖英紀, 安井隼太, 石田高史, 吉田紘行, 田仲由喜夫, 齋藤晃, 五十嵐信行, 川口由紀, 桑原真人, 長尾全寛

    日本物理学会2020年秋季大会  日本物理学会

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    開催年月日: 2020年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン開催   国名:日本国  

  8. SOI ピクセル検出器をもちいたサブマイクロ秒 シングルショットイメージング

    石田高史,篠崎暉,桑原真人,三好敏喜,新井康夫,齋藤晃

    日本顕微鏡学会第76回学術講演会  2020年5月  日本顕微鏡学会

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    開催年月日: 2020年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:紙面上開催   国名:日本国  

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科研費 3

  1. 空間電荷制限下で動作する薄膜フォトカソード電子銃における雑音低減の研究

    研究課題/研究課題番号:21K14535  2021年4月 - 2023年3月

    科学研究費補助金   若手研究

    石田 高史

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

  2. コヒーレント偏極電子プローブを活用した次世代スピン分析法の開発

    研究課題/研究課題番号:17H02737  2017年4月 - 2021年3月

    科学研究費補助金   基盤研究B

    桑原 真人

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    スピン偏極電子線を用いたスピン検出実証のため、らせん磁性やスキルミオンなどの特異な磁性特性を発現するマルチフェロイック物質および磁性薄膜の合成を引き続き実施した。低真空環境下でも観察可能な酸化物強磁性体試料として、コバルト亜鉛系合金を合成した。これは、比較的高い温度でスキルミオンを生成するとされているβ-Mn構造を有するキラル磁性体である。これを、ローレンツ透過電子顕微鏡(LTEM)法によりCoZnNi合金、CoZnFe合金の二種類の磁気構造解析を行った。CoZnNi合金では室温におけるスキルミオン生成の再現性を確認し、表面状態による磁気構造の変化を観察した。CoZnFe合金では室温において特異ならせん磁気構造を観察することに成功した。
    前年度に実現したスピン偏極電子線源を搭載した走査電子顕微鏡(SEM)を用いた計測を実施した。これにより、NEA表面を利用した電子銃と低真空度の試料室の両立が可能であることを実証した。しかし、電子源の量子効率低下がみられることから、駆動レーザー強度のフィードバックによる放出電流安定化が必要であることも示唆された。LTEM観察に成功した磁性試料をもちいて新型SEMで観察を行い、入射スピン方向に対する検出強度依存を測定した。スピンアップ・ダウンの2つの信号の差分SE像の取得を実施することに成功した。また、コンピューター上で差分強度マッピングを表示することに成功した。
    スピン偏極電子を入射電子とする低加速SEMを活用し、従来のスピン偏極逆光電子分光法における空間分解能を超える分解能で非占有スピン状態マッピング実現のため、本年度は試料のバンドギャップ程度の低エネルギー電子により10μm以下の分解能が得られる条件を検討した。これにより、電子線励起由来の発光を計測することで、非占有状態を観察できるスピン偏極逆光電子分光およびその高精度マッピングが可能となる。
    2019年度の研究内容は、1)スピン偏極電子銃を搭載した走査電子顕微鏡の実用性検討とそれを用いた磁性試料観察、2) コバルト亜鉛系合金の合成と磁性構造の観察、4)スピンアップ・ダウン走査電子顕微鏡像を用いたスピン差分像の取得、3) 低加速SEMによるスピン偏極電子マッピングの分解能特性の検討の4つである。これら4項目ともに当初計画通り進んでおり、次年度に控える研究に遅延などの影響を及ぼすことなく進行している。さらに、室温において特異な磁気特性を発現する磁性試料作成、スキルミオン状態を発現する外部印加磁場・温度条件を見出すことに成功しており、この点は当初計画よりも進んでいるところとなる。また、装置性能としての問題点も見出され、次年度に新たに改善すべき点を見出すことができている。これにより、次年度以降に計画されるコヒーレントスピン偏極電子線の応用とスピン依存性の計測が計画通り進められる見通しとなる。
    2019年度に作成した装置と計測群、磁性試料をもちいてスピン依存性の計測に挑む。
    低真空環境下でも観察可能な強磁性酸化物を試料とした、入射スピン方向に対する検出強度依存性の測定を引き続き進める。スピン差分BSE像における入射電子エネルギー依存を解析する信号処理シーケンスにより、コンピューター上に自動的に差分強度マッピングが表示される信号処理系を構築する。さらに、スピン差分強度が強い試料部分に走査ビームを固定し、そこから出力される信号の波高分析をすることで、スピン散乱断面積の極大値をとるエネルギー帯を探索する。これによって、スピン依存性を最大化した検出条件を探し、散乱断面積のスピン依存性を物質のフェルミレベル近傍の電子スピン状態と合わせて明らかにする。

  3. 時間分解電子波干渉の実現とスキルミオンダイナミクスへの応用

    研究課題/研究課題番号:17K14117  2017年4月 - 2020年3月

    科学研究費補助金  若手研究(B)

    石田 高史

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    磁気スキルミオンに代表される微細な磁気構造の動的観察に向けてフォトカソード型の電子銃から放出されるパルス電子線を用いた時間分解電子顕微鏡法の確立を目指した。サブマイクロ秒での高強度パルス電子線の生成に成功し、これをダイレクト電子検出器により同期検出することにより高い信号対雑音比でのシングルショットイメージングを実現した。さらに、高速電子線偏向器とシングルショットイメージングを組み合わることで磁気構造の動的変化のような非可逆過程を観察可能な連続時間分解撮影法を確立し、500ns間隔での像撮影に成功した。
    本研究で確立した連続で撮影可能な時間分解電子顕微鏡法により超高速で発現する磁気スキルミオンの可視化が期待できる。また、この手法はスキルミオンダイナミクスの観察のみならず低ドーズ観察が要求される生体試料の観察やガスや液体中でのその場観察にも転用可能である。そのため、本技術の確立は電子顕微鏡を用いた生物系・その場観察分野での貢献も期待される。

 

担当経験のある科目 (本学) 3

  1. 物理工学実験第2

    2020

  2. 物理工学実験第1

    2020

  3. 物理工学実験第3

    2020