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杉田 裕; 蔭山 武志*; 牧野 仁史; 新保 弘*; 羽根 幸司*; 小林 優一*; 藤澤 康雄*; 蒔苗 耕司*; 矢吹 信喜*
Proceedings of 17th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering (ICCCBE 2018) (Internet), 8 Pages, 2018/06
本論文は、原子力機構が開発を進めている、地層処分場の設計を合理的に行う設計支援システム(Integrated System for Repository Engineering: iSRE)の開発状況について国際学会において発表するものである。本システム開発の基本的な考え方として、共通のデータモデルを介してプロジェクトの3次元モデル及び関連データを共有するCIM技術を利用している。本論文では、処分事業期間における設計の繰り返しに代表される工学技術についての情報管理の特徴に適合する設計支援システムとして、"iSRE"の機能の検討・設計とプロトタイプの構築、および処分事業で実際に想定される作業を模擬した試行を通じての機能確認について示した。その結果、工学技術に関する情報管理の基礎となり得ると考え検討・設計・試作したiSREのDB機能について、期待していた機能を発揮できる見通しを得るとともに、実用化に向けた課題を抽出した。
加田 渉*; 神林 佑哉*; 岩本 直也*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 江夏 昌志; 神谷 富裕; 星乃 紀博*; 土田 秀一*; 児島 一聡*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 348, p.240 - 245, 2015/04
被引用回数：4 パーセンタイル：32.95(Instruments & Instrumentation)Deep level defects in semiconductors act as carrier traps Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) is known as one of the most famous techniques to investigate deep levels. However, DLTS does not well work for samples with high resistivity. To overcome this issue, DLTS using charge generated by ion incidence was proposed. Recently, we developed a deep level evaluation system based on Charge Transient Spectroscopy using alpha particles from 
Am (Alpha Particle Charge Transient Spectroscopy: APQTS) and reported the effect of deep levels in 6H SiC pn diodes generated by electron irradiation on the characteristics as particle detectors. In this study, we report the development of Charge Transient Spectroscopy using Heavy Ion Microbeams (HIQTS). The HIQTS can detect deep levels with micron meter spatial resolution since microbeams are applied. Thus, we can clarify the relationship between deep levels and device characteristics with micron meter resolution. When a 6H-SiC pn diode was irradiated with 12 MeV-oxygen (O) ions at 4
10
and 810 /cm
, the charge collection efficiency (CCE) decreased to 71 and 52%, respectively. HIQTS signals obtained from those damaged regions using 15 MeV-O microbeams increased at measurement temperature ranges above 350 K, and the signals are larger with increasing 12 MeV-O ion fluence.
出来 真斗*; 牧野 高紘; 児島 一聡*; 富田 卓朗*; 大島 武
Materials Science Forum, 778-780, p.440 - 443, 2014/02
被引用回数：3 パーセンタイル：82.11(Crystallography)炭化ケイ素(4H-SiC)半導体を用いて作製した金属-酸化膜-半導体(Metal Oxide Semiconductor: MOS)キャパシタにおける高エネルギー重イオンに対する信頼性について検討した。実験は、蓄積方向に直流電界を印加した4H-SiC MOSキャパシタへ重イオンを照射し、酸化膜の絶縁破壊電界(Ecr)を測定した。重イオンのLET(Linear Energy Transfer: LET)を変えた照射を行うことでEcrのLET依存性の実測に成功し、Ecrは照射重イオンのLETに反比例する結果が得られた。この実験結果と、既に報告されているシリコン(Si)MOSキャパシタにおけるEcrのLET依存性とを比較した結果、Siと比較してSiC MOSキャパシタの方がEcrが大きく絶縁破壊耐性が高いことが明かになった。
岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 野崎 眞次*
Proceedings of SPIE, Vol.8725 (CD-ROM), 8 Pages, 2013/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nanoscience & Nanotechnology)Effects of radiation induced defects on the charge collection efficiency (CCE) of 6H silicon carbide p
n diode particle detectors have been studied. The detectors were irradiated with electrons at the energies of 0.1, 0.2, 0.5 and 1 MeV. The CCE of the detectors were measured with 5.5 MeV alpha particles. The CCE of the detector decreases by electron irradiation at energies of 0.2 MeV and higher. Defect named X
with an activation energy of 0.5 eV is found in all detectors which showed the decreased CCE. By thermal annealing at low temperatures such as at 200 
C, the decreased CCE is recovered and defect X is removed. Therefore it is concluded that defect X is responsible for the decreased CCE of 6H-SiC pn diode particle detectors.
大島 武; 出来 真斗; 牧野 高紘; 岩本 直也; 小野田 忍; 平尾 敏雄*; 児島 一聡*; 富田 卓朗*; 松尾 繁樹*; 橋本 修一*
AIP Conference Proceedings 1525, p.654 - 658, 2013/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.05(Physics, Applied)炭化ケイ素(SiC)半導体デバイスのシングルイベント現象(SEGR)を把握するため、SiCエピタキシャル膜に金属-酸化膜-半導体キャパシタ(MOS)を作製し、イオン入射によりMOSキャパシタの酸化膜から検出される漏れ電流を調べた。n型六方晶(4H)SiCエピタキシャル基板上に1100C、60分間の水素燃焼酸化を行うことで60
80nmのゲート酸化膜を形成し、Al金属蒸着によりMOSキャパシタを作製した。作製したMOSキャパシタのゲート電極に電圧を印加した状態で、18MeVの酸素(O)又はニッケル(Ni)イオンを照射し、照射中にゲート酸化膜から検出される漏れ電流を測定した。その結果、18MeV-Oイオン照射の場合、未照射試料でのゲート酸化膜絶縁破壊電界8.2MV/cmまで漏れ電流の急激な変化はないが、18MeV-Niイオンでは7.3MeV/cmの電界強度で漏れ電流の急激な上昇が観測されSEGRが発生することが明らかとなった。18MeV-Oの線エネルギー付与(LET)が7MeVcm/mgであるのに対し、Niは24MeVcm/mgであることから、Niの場合、Oに比べ高密度のエネルギーが付与されSEGRに至ったと結論できる。
出来 真斗; 牧野 高紘; 富田 卓朗*; 橋本 修一*; 児島 一聡*; 大島 武
Proceedings of 10th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-10) (Internet), p.78 - 81, 2012/12
炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタへ電圧を印加した状態で重イオンを照射し、ゲート酸化膜の絶縁破壊電界(E
)と入射イオンのエネルギー付与(Linear Energy Transfer: LET)との関係を調べた。n型六方晶(4H)SiC MOSキャパシタへ、9MeVのニッケル(Ni)、18MeVのNi、322MeVのクリプトン(Kr)及び454MeVのキセノン(Xe)を照射した。それぞれのイオンのLETは、14.6, 23.8, 42.2及び73.2MeVcm/mgである。その結果、LETの増加に伴うE
の低下が確認され、Eの逆数とLETには直線関係があることが見いだされた。この直線関係はシリコン(Si)MOSデバイスにおいても報告されているが、SiCの場合は半導体内部で1個の電子正孔対を生成するエネルギーがSiと比較して大きいことから、Siに比べ傾きがなだらかとなることが判明した。
牧野 高紘; 岩本 直也*; 小野田 忍; 大島 武; 児島 一聡*; 野崎 眞次*
Materials Science Forum, 717-720, p.469 - 472, 2012/05
被引用回数：1 パーセンタイル：54.53(Materials Science, Multidisciplinary)炭化ケイ素(SiC)のイオン照射効果研究の一環として、n型六方晶-SiC上に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタへ18-MeV酸素のマイクロビームを照射し、発生するイオン誘起過渡電流(Transient Ion Beam Induced Current: TIBIC)を評価した。その結果入射イオン数の増加に伴い、シグナルのピーク高さが低下し最終的には、ピーク値が一定値になることが見いだされた。ここで、前述の測定後、同試料に蓄積方向電圧+1Vを数秒印加し、再度同様のTIBIC測定を行ったところ、低下していたピーク値が初期値まで回復し、ピーク値は最初の測定と同様な振る舞いを示した。さらにイオン照射中の、MOSキャパシタの容量測定を行ったところ、イオン入射数の増加とともに大きくなることが判明した。この結果より半導体と酸化膜界面に存在する深い準位を持ったトラップがイオン入射により発生した電荷により帯電することでデバイスの内部電界が弱まりピークを低下させるが、逆方向バイアスの印加により正孔トラップが中性化するとピークが初期値に回復するという機構を提案した。
岩本 直也*; 小泉 淳*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小池 俊平*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
Materials Science Forum, 717-720, p.267 - 270, 2012/05
被引用回数：1 パーセンタイル：54.53(Materials Science, Multidisciplinary)炭化ケイ素(SiC)の耐放射線性に関する知見を得るため、電子線照射により6H-SiC p
nダイオード中に発生する欠陥が電荷収集効率に及ぼす影響をアルファ線誘起過渡スペクトロスコピーにより調べた。試料には室温で1MeV電子線を110
/cm照射し、照射前後の電荷収集効率をAmから放出される5.486MeVのアルファ線を用いて室温で評価した。その結果、初期には100%近かった電荷収集効率が電子線照射により84%まで低下することが判明した。この原因を調べるため、170310Kの範囲でアルファ線誘起過渡スペクトロスコピー評価を行ったところ、X
及びX
と名付けられた欠陥中心が発生することが判明した。それぞれの活性化エネルギーを求めたところ、それぞれ、0.30及び0.47eVであった。今回、電荷収集効率を室温で測定していることから、室温近くにピークを持つXが、Xに比べてより電荷収集効率に悪影響を及ぼす欠陥であると推測できる。
n diode irradiated with high-energy electrons岩本 直也; 小泉 淳*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小池 俊平*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 58(6), p.3328 - 3332, 2011/12
被引用回数：5 パーセンタイル：38.51(Engineering, Electrical & Electronic)電子線照射による6H-SiC(Silicon Carbide) pnダイオードの電荷収集量低下の原因を調べるため、電子線照射によりダイオード中に形成される欠陥について、単一アルファ粒子による電荷の過渡スペクトル分析(single-alpha-particle-induced charge transient spectroscopy: SAPICTS)と過渡容量分光法(deep level transient spectroscopy: DLTS)による評価を行った。SAPICTSによって検出された欠陥は、その活性化エネルギーとアニール特性から、DLTSで検出される電子トラップE
と同一の欠陥であることが示唆された。アニール処理を施した結果、当該欠陥が減少するとともに、ダイオードの電荷収集量が回復することが明らかとなった。以上のことから、SAPICTSにより検出された欠陥は電荷収集量の低下に最も寄与する欠陥であると結論できた。
-rays大島 武; 岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 野崎 眞次*; 児島 一聡*
Materials Science Forum, 679-680, p.362 - 365, 2011/03
被引用回数：1 パーセンタイル：57.07(Engineering, Multidisciplinary)炭化ケイ素(SiC)デバイスのイオン照射効果研究の一環として、n型六方晶(6H)SiC上に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタへ15MeV酸素マイクロビームを入射し、発生するイオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)を評価した。その結果、入射イオン数の増加とともにTIBICシグナルのピーク高さが低下し、最終的にはTIBICピーク値が一定になることが見いだされた。また、電荷収集時間はTIBICピーク値が低下するとともに長くなることも判明した。しかし、順方向電圧(1V)を印加し、再度、測定を行ったところ、低下していたピーク値が初期値まで回復し、さらに測定を続けると、徐々に低下して最終的に飽和するという最初の測定と同様な振る舞いを示すことが明らかとなった。順方向電圧によりTIBICシグナルが回復することから、半導体と酸化膜界面に存在する深い準位を持った正孔トラップがこの起源であることが推測される。52kGyの線照射によって、TIBICシグナルの若干の減少が観測されたが、線照射試料においても、同様なピーク値の減少と飽和、及び順方向電圧印加による回復が観察され、SiC MOSキャパシタのイオン照射効果では深い準位を持つ正孔トラップの存在を考慮する必要があると結論できた。
岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小泉 淳*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 58(1), p.305 - 313, 2011/02
被引用回数：10 パーセンタイル：60.68(Engineering, Electrical & Electronic)高エネルギー粒子検出器用の6H-SiC pnダイオードの電荷収集メカニズムを明らかにするため、アルファ線に対する電荷収集量の逆バイアス電圧依存性を測定した。測定結果を従来の電荷収集モデルを用いて解析した結果、低バイアス領域において実験結果を説明できないことが明らかになった。一方、半導体デバイスシミュレータを用いて解析した結果、すべてのバイアス領域において実験結果を再現することができた。シミュレーション結果より、アルファ線によって生成された高密度の電子及び正孔がドリフト及び拡散することにより、空乏層外に新たな電界が形成され、従来のモデルから予想される電荷量よりも過剰な電荷量が収集されることが明らかになった。
小野田 忍; 牧野 高紘; 岩本 直也*; Vizkelethy, G.*; 児島 一聡*; 野崎 眞次*; 大島 武
IEEE Transactions on Nuclear Science, 57(6), p.3373 - 3379, 2010/12
耐放射線性炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス開発の一環として、単一の重イオンが六方晶(6H)SiC電界効果トランジスタ(MOSFET)に入射した際、ドレイン,ソース,ゲート電極に誘起される過渡電流の計測を行った。重イオンがドレインに入射した際に発生したドレイン電流は、イオンの入射エネルギーから算出した電荷量よりも大きな電荷量であることがわかった。解析の結果、ソース(n)-エピタキシャル層(p)-ドレイン(n)から成る寄生npnバイポーラトランジスタによる電流増幅効果であることを明らかにした。
小野田 忍; Vizkelethy, G.*; 牧野 高紘; 岩本 直也; 児島 一聡*; 野崎 眞次*; 大島 武
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.230 - 233, 2010/10
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) fabricated on Silicon Carbide (SiC) is regarded as a promising candidate for high-power and high-frequency electronic devices because of its excellent electrical and thermal properties. Transient currents were measured for 6H-SiC MOSFETs fabricated with three different gate oxides by using 18 MeV Oxygen and 50 MeV Cu microbeams at JAEA and Sandia National Laboratories. The 2-Dimensional Technology Computer Aided Design (TCAD) simulations were performed to clarify the mechanisms behind the transient events. According to both experiments and simulations, the typical parasitic bipolar amplification is observed when an ion strikes the drain contact. As a result of bipolar amplification, the drain current is larger than the ideal value.
n diodes measured using alpha particles岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小泉 淳*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.222 - 225, 2010/10
Time-dependent collected charges of 6H-SiC (Silicon Carbide) pn diodes have been studied by using alpha particles. To investigate the impact of electron irradiation-induced defects on the time-dependent collected charges, temperatures of the samples were varied from 180 K to 310 K during the measurements. For electron-irradiated diode, the collected charges increase promptly and continue to increase slightly for tens of microseconds. The slight increases of charges are results of carrier detrapping by the electron irradiation-induced defects. It is also found that amount of detrapped charges depends on the temperatures. Two clear peaks at 205 K and 280 K are found for the electron-irradiated diode. These peaks are considered to be attributed to the defects which located at two different energy levels in the band gap.
川村 淳; 牧野 仁史; 笹尾 英嗣; 新里 忠史; 安江 健一; 浅森 浩一; 梅田 浩司; 石丸 恒存; 大澤 英昭; 江橋 健; et al.
JAEA-Research 2010-027, 85 Pages, 2010/09
JAEA-Research-2010-027.pdf:9.37MB
日本原子力研究開発機構は、天然現象についてより現実的な影響評価を実施するための技術を整備しておくことという目的のために、高レベル放射性廃棄物地層処分への天然現象(地震・断層活動,火山・地熱活動,隆起・侵食/沈降・堆積及び気候・海水準変動)の影響を評価するための作業フレームを整備・高度化した。本報告では、作業フレームに則り、上記に挙げた天然現象に対して地質環境条件と天然現象の特性との関係の定量化及び処分環境における性能評価パラメータと地質環境条件との関係の定量化に関する情報整理を実施した。また、天然現象影響に関する研究を対象として、知識マネージメントの検討手法の一つである討論ダイヤグラムを用いた検討を試行し、今後の課題の抽出も試みた。その結果、天然現象とそれに起因する地質環境条件の変化については、既存の現象や現在の地質環境条件をモダンアナログとして用いるとともに地史の情報を組合せることにより、作業フレームに基づく統一的な情報整理の手法が適用可能であり、より適切なシナリオの選択が可能となる見通しを得た。また、討論ダイヤグラムの試行により、安全評価において重要な天然現象研究や地質環境に関するデータや知見などについて、その過不足も含めて効率的に課題点が抽出できる見通しを得た。
川村 淳; 安江 健一; 新里 忠史; 常盤 哲也; 江橋 健; 大井 貴夫; 牧野 仁史; 石丸 恒存; 梅田 浩司
Proceedings of 2008 East Asia Forum on Radwaste Management Conference (2008 EAFORM 2nd Conference) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2008/10
隆起・侵食は火山活動などとは異なり広域的で緩慢な現象であるため、現象に起因する地質環境条件の変化をサイトにおける地質環境調査などから明示的に捉えることが困難である。本研究では、隆起・侵食による地質環境条件の変化を地史及びモダンアナログの観点から捉える方法論を検討した。その結果、地史及びモダンアナログに基づくことにより、隆起・侵食速度や場(山地,平野部あるいは沿岸域など)の差異による現象のバリエーションと推移のパターン、及びそれらに起因して生ずる可能性のある地質環境条件の変動パターンとそれらの時間的な変遷を温度-水理-力学-化学-幾何形状(THMCG)の情報として系統的に把握できるようになった。また、既に開発された現象論に基づき現実的かつ段階的に天然現象の発生から処分への影響を取り扱い評価シナリオやモデルを構築する枠組みをこの検討手順に適用することにより、現実に即した隆起・侵食シナリオを構築できる見通しを得た。
川村 淳; 大井 貴夫; 新里 忠史; 安江 健一; 常盤 哲也; 丹羽 正和; 島田 耕史; 黒澤 英樹; 浅森 浩一; 河内 進; et al.
JAEA-Research 2008-018, 47 Pages, 2008/03
JAEA-Research-2008-018.pdf:24.18MB
本報告では、総合評価体系の一環として作業フレームの高度化を図り、地質環境条件(THMCG)と天然現象の特性との関係の定量化と処分環境における性能評価パラメータとTHMCG条件との関係の定量化に関する情報整理の考え方について検討した。また、上記の考え方に基づく情報整理手法をすべての天然現象へ適用し、その手法の適用性の確認を実施した。その結果、上記情報整理については、THMCGの変化に関する情報から、地層処分の安全評価において重要な天然現象研究や地質環境に関するデータや知見などについて、その過不足も含めた情報を効率的に整理できる見通しを得た。また、急激かつ局所的な現象である火山・熱水活動及び地震・断層活動のみならず、緩慢かつ広域的な現象である隆起・侵食/気候・海水準変動にも総合評価体系の考え方に基づく情報整理の手法が適用可能であることを確認できた。また、シナリオのスクリーニング技術に関しては、情報整理により適切なシナリオの選択が可能となる見通しを得た。
川村 淳; 大井 貴夫; 牧野 仁史; 梅田 浩司; 新里 忠史; 安江 健一; 河内 進; 石丸 恒存; 瀬尾 俊弘; 蛯名 貴憲*; et al.
JAEA-Review 2006-039, 60 Pages, 2007/01
JAEA-Review-2006-039.pdf:7.39MB
本計画では、高レベル放射性廃棄物地層処分にかかわる地質環境の長期安定性研究から天然現象影響評価に関する研究を対象として、研究の必要性や反映の意義に基づいた目的と「我が国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性; 地層処分研究開発第2次取りまとめ(第2次取りまとめ)」までに実施された研究成果,「高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する知識基盤の構築(H17レポート)」までになされた研究成果とをまとめて、「研究とこれまでの経緯」として記述するとともに、今後の当面5年程度の計画を「フェーズ2における研究目的」,「研究内容」として記述し、それを実施するために必要となる天然現象に関する知見及び影響評価に必要となる個別現象にかかわる知見等を案としてまとめた。
川村 淳; 大井 貴夫; 牧野 仁史; 梅田 浩司; 新里 忠史; 石丸 恒存; 瀬尾 俊弘
Proceedings of 2006 East Asia Forum on Radwaste Management Conference (2006 EAFORM Conference), p.350 - 367, 2006/11
高レベル放射性廃棄物処分における天然現象影響評価技術の高度化として、事例研究成果を適切にシナリオに取り込み、そのうえで「影響のバリエーションを適切に整理したうえでシナリオを現実の特徴を失わない程度に適切に単純化すること」及び「影響の伝搬等の因果関係を明らかにすること」に着目した「作業フレーム」を構築した。本論で検討した「作業フレーム」により、シナリオの「現実性」のみならず「透明性」,「追跡性」,「整合性」を向上させることができた。また、シナリオ構築あるいは影響解析の作業向上の観点から必要となる、天然現象に関するデータ・知見の種類や量あるいは品質情報、及び現状におけるそれらの過不足などについて作業を通じて明らかにできると考えられる。このことは今後、天然現象の研究者が現象理解の研究フレームを効率的かつ適切に構築することにも役立ち、さらには将来の現実性や精度の高い評価の実施へつながっていくものと考えられる。
川村 淳; 牧野 仁史; 梅田 浩司; 瀬尾 俊弘; 石丸 恒存; 大澤 英昭
サイクル機構技報, (28), p.53 - 64, 2005/09
高レベル放射性廃棄物処分における天然現象影響評価技術の「第2次取りまとめ」に対する高度化として、事例研究成果を適切にシナリオに取り込み、その上で「影響のバリエーションを適切に整理した上でシナリオを現実の特徴を失わない程度に適切に単純化すること」および「影響の伝搬等の因果関係を明らかにすること」に着目した「作業フレーム」を構築した。本論で検討した「作業フレーム」により、シナリオの「現実性」のみならず「透明性」、「追跡性」、「整合性」を向上させることができた。また,シナリオ構築あるいは影響解析の作業向上の観点から必要となる、天然現象に関するデータ・知見の種類や量あるいは品質情報、および現状におけるそれらの過不足などについて作業を通じて明らかにできると考えられる。このことは今後、天然現象の研究者が現象理解の研究フレームを効率的かつ適切に構築することにも役立ち、さらには将来の現実性や精度の高い評価の実施へつながっていくものと考えられる。
