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論文

High-rate crystallization of polycarbonate in spincast thin film

阿多 誠介*; 岡 壽崇; He, C.-Q.*; 大平 俊行*; 鈴木 良一*; 伊藤 賢志*; 小林 慶規*; 扇澤 敏明*

Journal of Polymer Science, Part B; Polymer Physics, 48(20), p.2148 - 2153, 2010/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:85.36(Polymer Science)

スピンキャスト法で作製したbisphenol-Aポリカーボネイト薄膜の表面形状をAFMによって調べた。スピンキャストした30nmの薄膜を200$$^{circ}$$Cで熱処理したところ、高い結晶化度のサンプルが得られた。陽電子消滅寿命測定の結果から、この薄膜の自由体積空孔サイズは、バルクのそれよりも大きいことが明らかになった。

論文

Positronium formation in fused quartz; Experimental evidence of delayed formation

小室 葉; 平出 哲也; 鈴木 良一*; 大平 俊行*; 村松 誠*

Radiation Physics and Chemistry, 76(2), p.330 - 332, 2007/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:70.24(Chemistry, Physical)

最近、スパー過程によるポジトロニウム形成の詳細が明らかになりつつある。スパー反応モデルをもとにステパノフが提唱したブロッブモデルによるとポジトロニウム形成の時間情報を扱えるようになりつつある。ダウエらは陽電子消滅寿命-運動量相関測定(AMOC)によって測定されたPMMAのS(t)カーブをブロッブモデルでシミュレートして見せた。S(t)カーブに現れるYoung-Age広がりをシュツッツガルトのグループはポジトロニウムの熱化課程をとらえていると解釈した。鈴木らは特に低温域で、陽電子が長距離を拡散し、捕捉電子と反応することによる遅延ポジトロニウム形成を示した。ブロッブモデルによれば室温であっても陽電子は長距離拡散後ポジトロニウム形成が可能であると考えられる。われわれはスパー過程における遅延ポジトロニウム形成の証拠を実験によって捉えることを試みたので、その結果について報告する。

論文

Application of high-energy photon beam to industrial imaging based on positron annihilation

豊川 弘之*; 平出 哲也; 黒田 隆之助*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Applications and Utilization of Accelerators (AccApp '07) (CD-ROM), p.331 - 335, 2007/00

陽電子消滅を利用した工業製品の最新の非破壊透過診断技術を紹介する。この方法ではレーザー・コンプトン散乱により生成される、高エネルギーの$$gamma$$線ビームを用いている。強化コンクリートブロックを用いた実験結果は、この手法が金属を含むような工業製品の非破壊検査方法として優れていることを示している。断層画像診断への利用も行い、試料の断面画像を得ることにも成功した。手法の主な特徴は、直線性に優れたレーザー・コンプトン散乱により生成される高エネルギーの$$gamma$$線ビームを試料に入射し、後方に設置した検出器でこのビームの減衰を計測し、試料横方向から試料内部で電子対生成によって形成された陽電子の消滅$$gamma$$線の試料内部での減衰を計測する。これを試料をステージうえで移動,回転させ、データを蓄積,解析することで試料を取り囲んだ検出器でないと得られなかったPET(陽電子放出断層)画像を得ることができる。また、この手法により構造物内部の特定部位の陽電子消滅法の適用が可能となり、構造物内部の金属などの欠陥評価等への利用が期待される。

論文

Defect layer in SiO$$_2$$-SiC interface proved by a slow positron beam

前川 雅樹; 河裾 厚男; 吉川 正人; 宮下 敦巳; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

Physica B; Condensed Matter, 376-377, p.354 - 357, 2006/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:85.21(Physics, Condensed Matter)

ドライ酸化SiO$$_2$$/4H-SiC界面には多くの欠陥が含まれていると言われているが、陽電子消滅法を用いて欠陥の構造評価を行った。ドップラー幅測定からは、SiO$$_2$$/4H-SiC界面にはSiO$$_2$$やSiCとは明白に区別される欠陥を多く含んだ界面層が存在することが明らかとなった。界面層での陽電子消滅寿命測定からは、構造がアモルファスSiO$$_2$$に類似した比較的空隙を持つ構造であることがわかった。界面層での電子運動量分布測定と第一原理計算による陽電子消滅特性のシミュレーションとの比較より、陽電子は空隙に存在する酸素価電子と対消滅していることが示唆された。酸化後の加熱焼鈍による酸素価電子との消滅確率の減少は、界面準位密度の減少と同じ温度領域で起こることから、界面準位の起源となる欠陥構造は陽電子を捕獲する欠陥構造と強く関連していることが示唆された。

論文

Structure of SiO$$_2$$/4H-SiC interface probed by positron annihilation spectroscopy

前川 雅樹; 河裾 厚男; 吉川 正人; 宮下 敦巳; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

Physical Review B, 73(1), p.014111_1 - 014111_9, 2006/01

 被引用回数:16 パーセンタイル:36.67(Materials Science, Multidisciplinary)

ドライ酸化法によって形成されるSiO$$_2$$/4H-SiC界面構造を低速陽電子ビームを用いて評価した。ドップラー幅測定より、SiO$$_2$$/4H-SiC界面にはSiO$$_2$$やSiCとは明白に区別される界面層が存在することが明らかとなった。界面層での陽電子消滅寿命測定からは451ps単一の寿命成分が得られた。これは界面構造がアモルファスSiO$$_2$$に類似した比較的空隙を持つ構造であることを示している。界面層での電子運動量分布測定からは、陽電子は空隙に存在する酸素価電子と対消滅していることが示唆された。第一原理計算による陽電子消滅特性のシミュレーションを行ったところ、SiO$$_2$$中に導入した酸素価電子を持つ欠陥構造での陽電子消滅特性は実験結果をよく反映するものであった。酸化後の加熱焼鈍によって観測される酸素価電子との消滅確率の減少挙動は、電気測定から求められる界面準位密度のそれと非常に類似したものとなった。これは、界面準位が陽電子を捕獲する欠陥構造と強く関連していることを示している。

論文

Interaction of nitrogen with vacancy defects in N$$^{+}$$-implanted ZnO studied using a slow positron beam

Chen, Z. Q.; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

Applied Physics Letters, 87(9), p.091910_1 - 091910_3, 2005/08

 被引用回数:25 パーセンタイル:29.42(Physics, Applied)

N$$^+$$, O$$^+$$イオンを酸化亜鉛結晶に注入、あるいは共注入した。これにより空孔集合体が導入されることが陽電子消滅法により示された。800$$^{circ}$$Cでアニールを行うと、N$$^+$$イオン注入によって発生した空孔集合体はその一部が消失するに留まるのに対し、酸素イオン注入の場合には全量が消失する。これは、窒素と空孔集合体の間には強い相互作用があることを示している。空孔欠陥を検出限界以下とするためには1250$$^{circ}$$Cでの高温アニールが必要である。さらに、窒素はアクセプタとして作用すると思われたが、実際にはn型の伝導型を示すことがホール測定により示された。一方、O$$^+$$/N$$^+$$イオンの共注入ではほとんどの空孔集合体が800$$^{circ}$$Cで消失する。これは窒素-酸素複合体の形成のために酸素が窒素を捕獲し、空孔集合体の消失が促進されるためであると考えられる。これはO$$^+$$/N$$^+$$イオン共注入により、非常によく補償された半絶縁層を形成できることを示している。

論文

Structural defects in SiO$$_2$$/SiC interface probed by a slow positron beam

前川 雅樹; 河裾 厚男; Chen, Z. Q.; 吉川 正人; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

Applied Surface Science, 244(1-4), p.322 - 325, 2005/05

 被引用回数:10 パーセンタイル:52.87(Chemistry, Physical)

熱酸化過程においてSiO$$_2$$/SiC界面に残留する構造欠陥を評価するため、低速陽電子ビームを用いSiO$$_2$$/SiC構造における界面欠陥の検出とその評価を試みた。陽電子消滅寿命測定より、界面の構造はSiCよりも空隙が多くSiO$$_2$$に近い構造であると考えられる。ドップラー幅拡がり測定からは、界面領域においてWパラメータの増大が見られ、これは酸素価電子との消滅に由来することが示唆された。また酸化後にアルゴン雰囲気中でアニール処理を行うと、界面領域におけるWパラメータの減少が見られた。これは酸素価電子の影響が減少したことによると思われる。以上より、SiO$$_2$$/SiC界面には酸素ダングリングボンドを含む不完全酸化物が堆積しており、アニール処理を行うとこれが消失し界面構造の向上が図られるものと考えられる。

論文

Microvoid formation in hydrogen-implanted ZnO probed by a slow positron beam

Chen, Z. Q.; 河裾 厚男; Xu, Y.; 楢本 洋*; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

Physical Review B, 71(11), p.115213_1 - 115213_8, 2005/03

 被引用回数:85 パーセンタイル:6.46(Materials Science, Multidisciplinary)

20-80keVに加速させた水素イオンを、総量4.4$$times$$10$$^{15}$$cm$$^{-2}$$までZnO結晶に注入した。陽電子消滅測定により、水素原子で満たされた亜鉛空孔が形成されることがわかった。200-500$$^{circ}$$Cのアニール後、この空孔は水素バブルへと発展する。600-700$$^{circ}$$Cのさらなるアニールにより、バブルから水素が脱離し、多量のマイクロボイドが残る。これらのマイクロボイドは、1000$$^{circ}$$Cの高温で消失する。カソードルミネッセンス測定から、水素イオンは、サンプルから脱離する前に、深いレベルの発光中心も不活性化し、紫外光の放出を促すことがわかった。

論文

Production and recovery of defects in phosphorus-implanted ZnO

Chen, Z. Q.; 河裾 厚男; Xu, Y.; 楢本 洋; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

Journal of Applied Physics, 97(1), p.013528_1 - 013528_6, 2005/01

 被引用回数:120 パーセンタイル:3.56(Physics, Applied)

リンイオンを、50-380keVのエネルギーで、10$$^{13}$$-10$$^{15}$$cm$$^{-2}$$の線量でZnO結晶に注入した。注入後、空孔クラスターが形成することが、陽電子消滅測定により示された。600$$^{circ}$$Cのアニール後、これらの空孔クラスターはマイクロボイドに発展し、1100$$^{circ}$$Cで消失する。ラマン分光測定により、酸素空孔(V$$_O$$)の生成が示された。これらは、700$$^{circ}$$Cまでに空孔クラスター集合の形成を伴って、アニールされる。ZnOの発光は、注入により導入した非発光中心により抑えられる。光放出の回復は、600$$^{circ}$$Cより上で起こる。陽電子により検出した空孔型欠陥は、非発光中心の一部であると思われる。またホール測定は、リン注入したZnO層において、n型伝導性を示す。これはリンが両性不純物であることを示唆している。

論文

Hydrogen bubble formation in H-implanted ZnO studied using a slow positron beam

Chen, Z. Q.; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 山本 春也; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

JAERI-Review 2004-025, TIARA Annual Report 2003, p.193 - 195, 2004/11

20-80keVの水素イオンを、4.4$$times$$10$$^{15}$$cm$$^{-2}$$の線量までZnOの単結晶中に注入した。低速陽電子ビームを用いた消滅測定により、注入後、水素不純物で満たされた空孔が導入されることを明らかにした。アニール後、空孔を満たしたこれらの水素は大きい水素バブルに発展する。500-700$$^{circ}$$Cのアニール温度で、これらの水素不純物はバブルから放出され、空のマイクロボイドが残る。これらのマイクロボイドは、1100$$^{circ}$$Cで最終的に消失する。ZnOにおける水素注入の光ルミネッセンスへの効果も議論する予定である。

論文

Positron annihilation methods by $$gamma$$-rays produced in laser-induced compton-backscattering

平出 哲也; 豊川 弘之*; 大平 俊行*; 鈴木 良一*; 大垣 英明*

Materials Science Forum, 445-446, p.474 - 476, 2004/02

陽電子消滅法はとてもユニークで重要な手法であるが、陽電子は通常試料外部から入射する。そのため、試料は真空中に置くか、放射性同位元素を試料で挟み込まなくてはならない。最近、SelimらはLinacを用いて2MeVの$$gamma$$線を作り、その$$gamma$$線で試料内部に陽電子を生成させることで、厚みのある試料内部を試料の破壊をせずに陽電子手法で観察することに成功した。われわれも同様の手法をレーザー誘起コンプトンバックスキャッタリング$$gamma$$線(20MeVまで)により試料内部に陽電子を生成させ試みてきた。この手法ではまっすぐに進む$$gamma$$線上に試料を置くだけでよく、試料は空気中,ガス中でも問題なく、例えば、高温試料,融点付近の金属などの陽電子消滅法による観察なども可能である。

論文

Evolution of voids in Al$$^+$$-implanted ZnO probed by a slow positron beam

Chen, Z. Q.; 前川 雅樹; 山本 春也; 河裾 厚男; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

Physical Review B, 69(3), p.035210_1 - 035210_10, 2004/01

 被引用回数:83 パーセンタイル:5.73(Materials Science, Multidisciplinary)

低速陽電子ビームによりアルミニウムイオン注入後の酸化亜鉛欠陥の生成とそのアニール過程を調べた。アルミニウムイオン注入後には、原子空孔型欠陥が生成していることが見いだされた。注入量を10$$^{14}$$Al$$^+$$/cm$$^2$$まで増加させることで注入層が非晶質化することが見いだされた。600$$^{circ}$$Cまでの熱処理によってポジトロニウムの形成が見られ、これよりボイドが生成していることが確認された。600$$^{circ}$$C以上のアニールによって再結晶化に伴いボイドが消失することがわかった。また、注入されたアルミニウムイオンがほぼ完全に電気的に活性になりn型伝導に寄与し、結晶性が注入前に比べて改善されることが見いだされた。

論文

Crystallization of an amorphous layer in P$$^{+}$$-implanted 6H-SiC studied by monoenergetic positron beams

上殿 明良*; 谷川 庄一郎*; 大島 武; 伊藤 久義; 吉川 正人; 梨山 勇; Frank, T.*; Pensl, G.*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*; et al.

Journal of Applied Physics, 87(9), p.4119 - 4125, 2000/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:47.37(Physics, Applied)

陽電子(単色)消滅法を用いて1$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$の200keV-リン(P$$^{+}$$)注入した6H-SiCの注入層を調べた。注入は室温、800$$^{circ}C$$または1200$$^{circ}C$$で行った。室温注入では表層の注入層はアモルファス化、注入層の深部は複空孔がおもに残留していることがわかった。注入後、1700$$^{circ}C$$までの熱処理を行ったところ、空孔型の欠陥のアニール挙動が熱処理の温度領域によって五つに分けられた。また、800$$^{circ}C$$、1200$$^{circ}C$$注入では注入層はアモルファス化はしないが、表層に大きな空孔クラスター残留層、深部には表層に比べサイズの小さな空孔クラスターが残留することがわかった。これらの試料を1700$$^{circ}C$$まで熱処理すると、800$$^{circ}C$$注入試料の残留欠陥サイズが最も小さく、続いて1200$$^{circ}C$$注入試料、最も残留欠陥サイズが大きかったのが室温注入試料となり、注入後同じ温度での熱処理を行っても注入温度によって残留欠陥サイズが異なることがわかった。

論文

イオン注入及び注入後熱処理した3C-SiC中の残留欠陥の研究

大島 武; 伊藤 久義; 上殿 明良*; 鈴木 良一*; 石田 夕起*; 高橋 徹夫*; 吉川 正人; 児島 一聡; 大平 俊行*; 梨山 勇; et al.

電子技術総合研究所彙報, 62(10-11), p.469 - 476, 1999/00

イオン注入により立方晶炭化ケイ素(3C-SiC)中に発生する欠陥と熱処理による欠陥の回復を電子スピン共鳴(ESR)、陽電子消滅測定(PAS)及びフォトルミネッセンス測定(PL)により調べた。3C-SiCへ200keV-Al$$^{+}$$及びN$$^{+}$$を1×10$$^{13}$$~1×10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$のドーズ量で室温から1200$$^{circ}C$$までの温度で注入した。注入後の熱処理はAr中で1400$$^{circ}C$$まで行った。ESR及びPL測定の結果、800$$^{circ}C$$以上の高温注入を行うことで照射欠陥を著しく低減できることがわかった。また、室温注入試料中の空孔型欠陥の熱処理による振る舞いをPAS測定により調べた。その結果、1400$$^{circ}C$$までの熱処理温度領域が空孔型欠陥の複合化、クラスタ化といった5つの領域に分けられることがわかった。

論文

Single-, double- and triple-electron capture cross sections for multicharged slow carbon ions in H$$_{2}$$,CH$$_{4}$$,C$$_{2}$$H$$_{6}$$,C$$_{3}$$H$$_{8}$$ and CO$$_{2}$$ molecules

伊藤 秋男*; 今西 信嗣*; 福沢 文男*; 濱本 成顕*; 塙 信一*; 田中 隆次*; 大平 俊行*; 斉藤 学*; 春山 洋一*; 白井 稔三

Journal of the Physical Society of Japan, 64(9), p.3255 - 3264, 1995/09

 被引用回数:20 パーセンタイル:27.41(Physics, Multidisciplinary)

H$$_{2}$$、CH$$_{4}$$、C$$_{2}$$H$$_{6}$$、C$$_{3}$$H$$_{8}$$及びCO$$_{2}$$分子とC$$^{q+}$$(q=1-4)イオンとの衝突による1-、2-、3-電子捕獲断面積を衝突エネルギー(1-20)q keVの領域で測定した。本研究で測定された断面積は、殆んど衝突エネルギーに依存しない。しかし分子の電離エネルギーに強く依存すること、また構成原子数に1次に比例することが分かった。1電子捕獲断面積については、古典的障壁モデル、ポテンシャル交叉モデルに基づく理論値と比較した。

口頭

SiO$$_{2}$$中のポジトロニウム形成

小室 葉; 平出 哲也; 鈴木 良一*; 大平 俊行*; 村松 誠*

no journal, , 

パラ-ポジトロニウム成分からの消滅$$gamma$$線はほかの過程からの消滅$$gamma$$線に比べ、ドップラー広がりが小さい。パラ-ポジトロニウムからの消滅過程と考えられる初期の成分において短寿命側でドップラー広がりが大きくなる現象(Young-ageブロードニング)があるが、この現象は、ポジトロニウムの熱化、ポジトロニウムの遅延形成の影響によると考えられるが、実験により、遅延形成の存在を示すことに成功した。

口頭

溶融石英中の遅延ポジトロニウム形成の検証

小室 葉; 平出 哲也; 鈴木 良一*; 大平 俊行*; 村松 誠*; 鈴木 健訓*

no journal, , 

陽電子が凝集相中に入射されると、熱化する直前に小さな領域(スパーあるいはブロッブと呼ばれる)に多くのエネルギーを付与し、数十個のイオンと過剰電子が形成される。ここで陽電子は過剰電子のひとつとポジトロニウム(Ps)を形成する。スパー(ブロッブ)内のでPs形成のモデルによると、Ps形成は過剰電子と陽電子が近接して熱化した場合とそうでない場合で形成までに要する時間が異なり、遅れて起こるPs形成が存在する可能性がある。これは陽電子消滅寿命-消滅$$gamma$$線エネルギー相関測定(AMOC)によって消滅時間分解した半導体検出器で測定した消滅$$gamma$$線のピークの形状変化から、各消滅時刻においてどのような状態から消滅しているかを検出することが可能であり、このAMOCにより、10年以上前からPsの緩和現象とドイツのグループが解釈してきた実験結果が、この遅延形成によるものであると考えられる。試料に電場をかけることで、ドイツのグループの解釈どおりPsの緩和であるとすれば、電場下でも同様の結果が期待されるが、Psの遅延形成であるとすると、近傍で熱化した陽電子・電子ペアは電場の影響をあまり受けずに速くPs形成し、拡散が必要な遅延形成がより電場の効果を受け、その結果、電場下では遅延形成の効果が見えなくなると予測された。われわれは試料(溶融石英)に電場をかけながら実験を行うことで、緩和現象ではなく、陽電子の拡散後に起こる遅延Ps形成であることを確認した。

口頭

陽電子ターミナルスパーにおけるポジトロニウム形成機構; 溶融石英中の遅延ポジトロニウム形成

小室 葉; 平出 哲也; 鈴木 良一*; 大平 俊行*; 村松 誠*; 鈴木 健訓*

no journal, , 

陽電子が凝集相中に入射されると、熱化する直前に小さな領域(スパーあるいはブロッブと呼ばれる)に多くのエネルギーを付与し、数十個のイオンと過剰電子が形成される。ここで陽電子は過剰電子の一つとポジトロニウム(Ps)を形成する。Ps形成は過剰電子と陽電子が近接して熱化した場合とそうでない場合で形成までに要する時間が異なり、遅れて起こるPs形成が存在する可能性がある。われわれは試料(溶融石英)に電場をかける効果について実験を行うことで、遅れて起こるPs形成が選択的に抑制されることを見いだし、陽電子の拡散後に起こる遅延Ps形成が存在することを確認した。

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