極低濃度HF水溶液を用いた陽極酸化により作製したSi基板上酸化膜の原子結合状態

新井 太貴*; 吉越 章隆; 本橋 光也*

材料の科学と工学, 60(5), p.153 - 158, 2023/10

現在、Si酸化膜は絶縁材料として電子デバイスや生体材料に広く利用されている。この膜の原子結合状態は、各デバイスの特性に影響を与えるため、特に膜のSiとOの化学結合状態の理解と制御が必要となる。本研究では、極低濃度のHF水溶液を用いた陽極酸化によってSi基板表面に形成されるSi酸化膜をX線光電子分光によって分析した。Si2pおよびF1sスペクトルを中心に調べた。HF濃度がppmオーダであるにもかかわらず、膜表面にパーセントオーダのFを含んでいることがわかった。膜中にSi-FやSi-O-F結合が形成されたことを示唆する結果である。また、FとOの深さ分布が異なることから、FとOで表面反応プロセスが異なることが推論された。

First online multireflection time-of-flight mass measurements of isobar chains produced by fusion-evaporation reactions; Toward identification of superheavy elements via mass spectroscopy

Schury, P.*; 和田 道治*; 伊藤 由太*; 加治 大哉*; 新井 郁也*; MacCormick, M.*; Murray, I.*; 羽場 宏光*; Jeong, S.*; 木村 創大*; et al.

Physical Review C, 95(1), p.011305_1 - 011305_6, 2017/01

AA2016-0638.pdf:0.71MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.95.011305

多反射時間飛行質量分析装置を理化学研究所設置の気体充填型反跳分離装置-II型(GARIS-II)と連結したガスセルに配置し、崩壊連鎖を伴う重原子核の質量の直接測定を実施した。融合-蒸発反応で生成された原子核をGARIS-IIを用いて分離し、ヘリウムガスセルで止めて目的の原子核を捕集した。本実験でFr-Rn-At-Po, Fr-Rn-At-Po-Bi及びFr-Rn-Atの3つの同重体鎖の時間飛行スペクトルが観測された。その結果、Fr, Rn、そしてAtの原子質量値が精密に決定された、今回の解析において、Bi, Po, Rn、そしてAtの同定は10個以下という少量のイオン数でなされた。この成果は 次のステップとして実施する予定である(生成量が極少量の)超重元素イオンの質量分析につながる成果となる。

Neutron studies on soft matter by TAIKAN; Tough hydrogels "Double network gels"

富永 大輝; 鈴木 淳市*; 高田 慎一; 篠原 武尚; 奥 隆之; 中谷 健; 稲村 泰弘; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

no journal, , 

ナノ科学の発展や複雑多相系・多成分系,非平衡系などの研究の進展により、近年、中性子小角散乱法にはさらに高い空間分解能や時間分解能での高効率測定という機能が求められるようになってきている。このような科学的要請及び中性子源性能の向上という技術的背景の下、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)でパルス中性子小中角散乱装置「大観」の開発が進められている。一般に、白色パルス中性子ビームを利用するパルス中性子小角散乱法は単色定常中性子ビームを利用する定常中性子小角散乱法と比べて広いq領域の同時測定の点で有利とされる。これを活かした広いq領域(約510-3 10A-1)の同時測定を高効率かつ高精度に実現する「大観」の開発について、ソフトマターに主眼を置いて、高強度ダブルネットワークハイドロゲルの中性子散乱の研究をもとに発表する。

Software development of the smaller-angle neutron scattering instrument TAIKAN of J-PARC

高田 慎一; 鈴木 淳市*; 篠原 武尚; 中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳*; 奥 隆之; 大石 一城*; 岩瀬 裕希*; 富永 大輝; et al.

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)のBL15に設置された小中角中性子散乱装置「大観」は、2011年度より本格的に始動する装置であり、q=約510[]から約10[]の広い空間領域の構造情報を高強度で効率よく測定可能な装置である。そのため、金属や蛋白質等を含む種々のナノ粒子、さらに、これらのナノ粒子が形成する高次構造系や非平衡系、ナノ粒子を内在する工学材料の構造と機能を解明し、新奇機能材料の開発指針を与える装置となることが期待されている。現在、この装置の駆動機器を制御するための制御用ソフトウェア、並びに、データリダクションや解析等を行う解析用ソフトウェアの開発を行っている。本発表では、装置性能を紹介するとともに、開発中の制御用,解析用ソフトウェアについての条件設定、表示方法、解析手順などの開発状況を報告する。

Time-shearing measurements of soft matter using J-PARC/TAIKAN (BL15)

富永 大輝; 高田 慎一; 鈴木 淳市*; 篠原 武尚; 奥 隆之; 中谷 健; 稲村 泰弘; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

no journal, , 

近年、ナノ科学の発展や複雑多相系・多成分系、非平衡系などの研究の進展により、中性子小角散乱法にはさらに高い空間分解能や時間分解能での高効率測定という機能が求められるようになってきている。このような科学的要請及び中性子源性能の向上という技術的背景の下、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)でパルス中性子小中角散乱装置「大観」の開発が進められている。一般に、白色パルス中性子ビームを利用するパルス中性子小角散乱法は単色定常中性子ビームを利用する定常中性子小角散乱法と比べて広いq領域の同時測定の点で有利とされる。これを活かした広いq領域(約510 10A)の同時測定を高効率かつ高精度に実現する「大観」を用いた研究の開発について、その時分割測定への応用へ向けた最近の高強度乾燥ゲルを用いた研究を報告する。

SANS study of static structure of Double-Network polymers

富永 大輝; 高田 慎一; 鈴木 淳市*; 相澤 一也; 瀬戸 秀紀; 新井 正敏

no journal, , 

生命科学を進めるうえでソフトマターは重要な物質系である。この分野の発展や複雑多相系・多成分系,非平衡系などの研究の進展には、中性子小角散乱法は大変有用だが、さらに高い空間分解能や時間分解能での高効率測定という機能が求められるようになってきている。このような科学的要請及び中性子源性能の向上という技術的背景の下、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)でパルス中性子小中角散乱装置「大観」の開発が進められている。白色パルス中性子ビームを利用するパルス中性子小角散乱法は単色定常中性子ビームを利用する定常中性子小角散乱法と比べて広いq領域の同時測定の点で有利とされる。これを活かした広いq領域(約110 10A)の同時測定を高効率かつ高精度に実現する「大観」の開発について、ソフトマターに主眼を置いて、高強度ダブルネットワークハイドロゲルの網目に水がどのように吸着していくかを中性子散乱の研究をもとに発表する。

Double Network高分子鎖近傍の水に関する研究

富永 大輝; 高田 慎一; 鈴木 淳市*; 瀬戸 秀紀; 相澤 一也; 新井 正敏

no journal, , 

生命科学を進める上でソフトマターは重要な物質系である。この分野の発展や複雑多相系・多成分系,非平衡系などの研究の進展には、中性子小角散乱法は大変有用だが、さらに高い空間分解能や時間分解能での高効率測定という機能が求められるようになってきている。このような科学的要請および中性子源性能の向上という技術的背景の下、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)でパルス中性子小中角散乱装置「大観」の開発が進められている。白色パルス中性子ビームを利用するパルス中性子小角散乱法は単色定常中性子ビームを利用する定常中性子小角散乱法と比べて広いq領域の同時測定の点で有利とされる。これを活かした広いq領域(約11010A)の同時測定を高効率かつ高精度に実現する「大観」の開発について、ソフトマターに主眼を置いて、高強度ダブルネットワークハイドロゲルの網目に水がどのように吸着していくかを中性子散乱の研究をもとに発表する。

Current status of the small and wide angle neutron scattering instrument TAIKAN at J-PARC

高田 慎一; 鈴木 淳市*; 大石 一城*; 岩瀬 裕希*; 篠原 武尚; 奥 隆之; 中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳*; 富永 大輝*; et al.

no journal, , 

J-PARC MLFのBL15に設置されている、中性子小広角散乱装置(大観)は2012年3月から一般ユーザを受け入れて共用実験を開始している。毎年度、少しずつであるが検出器をインストールし、現在フル装備の約50%の1216本の検出器が設置されている。本発表では、大観のデータリダクションの方法を報告するとともに、いくつかの標準的な試料の測定結果から、現在大観で実施しているデータリダクションの健全性を示す。また、大観の有為な特徴である、高分解能かつ広q領域測定が可能であることを試料の測定結果を踏まえて例示する。

リン酸マグネシウムセメントによる低放射性廃液固化の最適化に関する研究

山中 大樹*; 新井 剛*; 佐藤 史紀; 伊藤 義之; 堀口 賢一

no journal, , 

リン酸塩を含有する低放射性廃液の固化処理へリン酸マグネシウムセメントを適用することを検討している。本研究では、リン酸マグネシウムセメントを用いた固化体の作製条件の検討を行い、KHPOを添加することで反応速度の抑制が見込まれること、120分間混練することにより均一な固化体が作製可能であることが示された。

基板の表面状態がSiマイクロ・ナノロールの形状に及ぼす影響

Qiao, Y.*; 新井 太貴*; 鈴木 俊明*; 吉越 章隆; 丹羽 雅昭*; 本橋 光也*

no journal, , 

単結晶Siウェーハ表面を陽極酸化することで作製した太さ1m程度のロール状構造体は、さまざまなデバイスに応用できる可能性がある。本研究では、ロールの太さ及び長さを制御することを目的に、陽極酸化前のSi基板の表面状態が与える影響を検討した。陽極酸化前のPtコートがロールの太さを制御する上で有効であることがわかった。さらに、この結果が不純物添加の種類に影響を受けないことがわかった。以上の知見は、構造体の大きさや形状を自由に制御したデバイスの開発を行うことができる可能性を提示するものである。

Oxidation mechanism of Si surface anodized with extremely diluted HF solution

新井 太貴*; Qiao, Y.*; 鈴木 俊明*; 吉越 章隆; 本橋 光也*

no journal, , 

Si酸化膜は絶縁材料として電子デバイスや生体材料に広く利用されている。この膜の原子結合状態は、各デバイスの特性に影響を与えるため、膜中のSiとOの化学結合状態を制御することが必要となる。本研究では、極低濃度のHF水溶液を用いた陽極酸化によってSi基板表面に形成されるSi酸化膜をSi2pおよびF1sを中心にX線光電子分光によって分析した。HF濃度がppmオーダであるにもかかわらず、膜表面にパーセントオーダのFを含んでいることがわかった。膜中にSi-FやSi-O-F結合が形成されたことを示唆する結果である。また、FとOの深さ分布が異なることから、FとOで表面反応プロセスが異なることが推論された。