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論文

Fast-timing study of the $$l$$-forbidden 1/2$$^+$$ $$rightarrow$$ 3/2$$^+$$ $$M1$$ transition in $$^{129}$$Sn

Lic$u{a}$, R.*; Mach, H.*; Fraile, L. M.*; Gargano, A.*; Borge, M. J. G.*; M$u{a}$rginean, N.*; Sotty, C. O.*; Vedia, V.*; Andreyev, A.; Benzoni, G.*; et al.

Physical Review C, 93(4), p.044303_1 - 044303_7, 2016/04

 被引用回数:5 パーセンタイル:36.63(Physics, Nuclear)

The levels in $$^{129}$$Sn populated from the $$beta^-$$ decay of $$^{129}$$In isomers were investigated at the ISOLDE facility of CERN using the newly commissioned ISOLDE Decay Station. The lowest 1/2$$^+$$ state and the 3/2$$^+$$ ground state in $$^{129}$$Sn are expected to have configurations dominated by the neutron $$s_{1/2}$$ ($$l$$=0) and $$d_{3/2}$$ ($$l$$=2) single-particle states, respectively. Consequently, these states should be connected by a somewhat slow $$l$$-forbidden $$M1$$ transition. Using fast-timing spectroscopy we have measured the half-life of the 1/2$$^+$$ 315.3-keV state, $$T_{1/2}$$ = 19(10) ps, which corresponds to a moderately fast $$M1$$ transition. Shell-model calculations using the CD-Bonn effective interaction, with standard effective charges and $$g$$ factors, predict a 4-ns half-life for this level. We can reconcile the shell-model calculations to the measured $$T_{1/2}$$ value by the renormalization of the $$M1$$ effective operator for neutron holes.

論文

Identification of deformed intruder states in semi-magic $$^{70}$$Ni

Chiara, C. J.*; Weisshaar, D.*; Janssens, R. V. F.*; 角田 佑介*; 大塚 孝治*; Harker, J. L.*; Walters, W. B.*; Recchia, F.*; Albers, M.*; Alcorta, M.*; et al.

Physical Review C, 91(4), p.044309_1 - 044309_10, 2015/04

 被引用回数:22 パーセンタイル:7.02(Physics, Nuclear)

アルゴンヌ国立研究所にて中性子過剰核$$^{70}$$Niを$$^{70}$$Znの多核子移行反応によって生成し、$$gamma$$線検出器GRETINAを用いて$$gamma$$線分光を行った。その結果、$$2^+_2$$, $$4^+_2$$準位を初めて観測した。これらの準位は小さな模型空間を採用した殻模型計算では再現されないため、陽子の$$f_{7/2}$$軌道からの励起を伴った大きな変形状態であると考えられる。本論文の理論グループが2014年に発表した大規模殻模型計算によって$$^{70}$$Niの励起状態を解析した結果、これらの状態は大きなプロレート変形を持つ状態とよく対応することがわかった。この結果は、中性子過剰ニッケル同位体における変形共存が$$^{68}$$Ni以外にも存在することを実証するとともに、中性子過剰核における大規模殻模型計算の予言能力を確かめるものである。

論文

Impact of nanostructures and radiation environment on defect levels in III-V solar cells

Hubbard, S.*; 佐藤 真一郎; Schmieder, K.*; Strong, W.*; Forbes, D.*; Bailey, C. G.*; Hoheisel, R.*; Walters, R. J.*

Proceedings of 40th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-40) (CD-ROM), p.1045 - 1050, 2014/06

量子ドット(QD)を含むガリウム砒素(GaAs)pn接合ダイオードとQDを含まないpnダイオードに対する、1MeV電子線及び140keV陽子線照射の影響を欠陥準位評価(DLTS)法によって評価した。照射前のQDダイオードからはEc$$-$$0.75eVの欠陥準位が観測され、電子線照射後はそれに加えて、GaAsにおいてよく見られるE3, E4トラップと思われる準位が観測された。QDを含まないGaAsダイオードと比較すると、点欠陥起因のE3のトラップ密度は低く、複合欠陥起因のE4トラップ密度は高くなる傾向にあることが分かった。同様に、陽子線照射後はPR1, PR2, PR4'トラップが観測された。QDを含まないGaAsダイオードの結果と比較すると、PR4'のトラップ密度は低く、PR2については有意な差が見られないことが分かった。これらの結果から、QD層が点欠陥の生成を抑制し、逆に複合欠陥を生成しやすくする可能性があると結論付けられる。

論文

Effect of irradiation on gallium arsenide solar cells with multi quantum well structures

Maximenko, S.*; Lumb, M.*; Hoheisel, R.*; Gonz$'a$lez, M.*; Scheiman, D.*; Messenger, S.*; Tibbits, T. N. D.*; 今泉 充*; 大島 武; 佐藤 真一郎; et al.

Proceedings of 40th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-40) (CD-ROM), p.2144 - 2148, 2014/06

多重量子井戸(MQW)構造を持つガリウム砒素(GaAs)太陽電池の放射線応答を明らかにするため、電子線および陽子線を照射し、電子線誘起電流(EBIC)測定および、容量・電圧(CV)測定を用いて複合的に解析した。MQW層の電子輸送特性をEBICによって調べ、2次元拡散モデルを用いて解析したところ、照射によりMQW層における電界強度分布が不均一化することが明らかとなった。また、CV測定の結果から、はじき出し損傷量が1$$times10^{-8}$$MeV/g以下の領域でMQW層の伝導型が弱いn型からp型へ変化している可能性が見出された。この結果は、EBICの測定結果から得られる電界強度の変化と一致しており、MQW層における特有の劣化現象である可能性が示唆された。

論文

Quantum-well solar cells for space; The Impact of carrier removal on end-of-life device performance

Hoheisel, R.*; Gonz$'a$lez, M.*; Lumb, M.*; Scheiman, D.*; Messenger, S. R.*; Bailey, C. G.*; Lorentzen, J.*; Tibbits, T. N. D.*; 今泉 充*; 大島 武; et al.

IEEE Journal of Photovoltaics, 4(1), p.253 - 259, 2014/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:53.77(Energy & Fuels)

現在宇宙用太陽電池の主流となっているIII-V族半導体多接合太陽電池の更なる高効率化および耐放射線性向上のために、多重量子井戸(MQW)構造の導入が試みられているが、その放射線劣化メカニズムについては明らかにされていない。本研究では、MQW構造を有する太陽電池の放射線照射効果について、実験およびシミュレーションを行った。一般的に、太陽電池の放射線劣化の主因は少数キャリア寿命の減少とキャリア枯渇効果であるが、MQW構造を持つデバイスにおいては、キャリア枯渇効果が通常よりも劣化に強く影響することが明らかとなった。また、放射線照射量の増加に伴い、MQW層の伝導型変化が起こり、MQW層が位置するエミッタ・ベース間の電界強度を狭窄させることが分かった。

論文

Radiation study in quantum well III-V multi-junction solar cells

Gonz$'a$lez, M.*; Hoheisel, R.*; Lumb, M.*; Scheiman, D.*; Bailey, C. G.*; Lorentzen, J.*; Maximenko, S.*; Messenger, S. R.*; Jenkins, P. P.*; Tibbits, T. N. D.*; et al.

Proceedings of 39th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-39) (CD-ROM), p.3233 - 3236, 2013/06

多重量子井戸(MQW)構造をもつInGa$$_{0.51}$$P/MQW-In$$_{0.01}$$Ga$$_{0.99}$$As/Ge三接合太陽電池と、その構成サブセルについて1MeV電子線と3MeV陽子線照射による放射線耐性評価を行った。発電特性評価に加え、電流・電圧特性、外部量子効率測定、エレクトルミネッセンス測定を行い、特性劣化の詳細を明らかにした。その結果、ミドルセル(MQW-In$$_{0.01}$$Ga$$_{0.99}$$As)の劣化が顕著であり、これが三接合太陽電池全体の劣化特性を支配していることから、MQW構造のさらなる改善が必要であることが明らかとなった。

論文

Evidence for rigid triaxial deformation at low energy in $$^{76}$$Ge

藤 暢輔; Chiara, C. J.*; McCutchan, E. A.*; Walters, W. B.*; Janssens, R. V. F.*; Carpenter, M. P.*; Zhu, S.*; Broda, R.*; Fornal, B.*; Kay, B. P.*; et al.

Physical Review C, 87(4), p.041304_1 - 041304_5, 2013/04

 被引用回数:49 パーセンタイル:3.31(Physics, Nuclear)

530MeVの$$^{76}$$Geビームと$$^{238}$$Uターゲットによる深部非弾性散乱実験を行い、$$^{76}$$Geの励起準位をアルゴンヌ国立研究所に設置されている$$gamma$$スフィアによって調べた。その結果、$$gamma$$バンドをこれまで知られていた$$4^+$$(2022keV)から$$9^+$$ (4547keV)まで大幅に拡張するとともに、新たなバンドも同定した。$$gamma$$バンドの準位間隔のパターンは近傍の原子核と逆フェイズを示していた。集団模型と殻模型による理論計算と実験で得られた準位間隔パターンや換算遷移確率の比などを比較することにより、$$^{76}$$Geが低励起準位において3軸非対称変形を持つ可能性を示唆した。

論文

In situ irradiation and measurement of triple junction solar cells at Low Intensity, Low Temperature (LILT) conditions

Harris, R. D.*; 今泉 充*; Walters, R. J.*; Lorentzen, J. R.*; Messenger, S. R.*; Tischler, J. G.*; 大島 武; 佐藤 真一郎; Sharps, R. P.*; Fatemi, N. S.*

IEEE Transactions on Nuclear Science, 55(6), p.3502 - 3507, 2008/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:46.49(Engineering, Electrical & Electronic)

深宇宙のミッション太陽電池パネルを搭載した人工衛星による地球より深宇宙でのミッションの可能性を調べるため、低温下,低出力太陽光照射条件下におけるInGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の、高エネルギー電子線及び陽子線照射による電気特性の劣化実験を行った。太陽電池の電気特性は、同時照射測定によりその場で測定し、4つの重要な発電特性である短絡電流,開放電圧,最大出力,曲線因子(FF)を調べた。また、照射の前後で量子効率を測定することで、発電に寄与する光波長に関する情報も得た。実験の結果、低温照射実験では室温アニールによる電気特性の回復がみられる場合があることが判明し、深宇宙のミッションにおける太陽電池の発電予測には回復も考慮する必要があることが判明した。

論文

The 2008 public release of the international multi-tokamak confinement profile database

Roach, C. M.*; Walters, M.*; Budny, R. V.*; Imbeaux, F.*; Fredian, T. W.*; Greenwald, M.*; Stillerman, J. A.*; Alexander, D. A.*; Carlsson, J.*; Cary, J. R.*; et al.

Nuclear Fusion, 48(12), p.125001_1 - 125001_19, 2008/12

 被引用回数:28 パーセンタイル:71.19(Physics, Fluids & Plasmas)

本論文では、国際トカマク物理活動において構築し2008年に一般公開した分布データベースについて述べる。分布データベースは、プラズマ輸送特性を記述するモデルの検証に活用される。1998年に一般公開した分布データベースに加えて、世界のトカマク装置(11台)で得られた代表的な分布データ(約100放電)を新たに登録している。例えば、JETとTFTRで実施されたDT放電、各装置で得られた内部輸送障壁を持つ放電やハイブリッド運転シナリオの放電などが含まれており、新規登録されたすべての放電の目的や特徴を装置ごとに記述している。また、分布データベースはftp, http, MDSplusを通して読み出しが可能である。

論文

Irradiation and measurement of GaAs based solar cells at low intensity, low temperature (LILT) conditions

Walters, R. J.*; Harris, R. D.*; 今泉 充*; Lorentzen, J. R.*; Messenger, S. R.*; Tischler, J. G.*; 大島 武; 佐藤 真一郎; Sharps, R. P.*; Fatemi, N. S.*

Proceedings of 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.105 - 108, 2008/12

深宇宙、すなわち太陽から非常に離れた宇宙空間でのミッションにおいてエネルギーを供給するような状況を想定し、低温環境下における高エネルギー(1MeV)電子線照射によるInGaP/GaAs/Ge宇宙用三接合太陽電池の、低強度光照射時の太陽電池の電気特性を調べた。太陽電池の特性は、電流・電圧(I-V)測定及び分光感度測定によって調べた。低温での放射線照射によって起こる劣化と、室温での放射線照射によって見られる劣化はいくらか異なっており、短絡電流は低温照射において劣化が顕著である一方、開放電圧は室温照射において劣化が顕著であった。低温照射の場合は室温アニールによる有意な電気特性の回復が見られた。

口頭

低温・低光強度下における3接合太陽電池の放射線劣化特性の検討

今泉 充*; 大島 武; Harris, R. D.*; Walters, R. J.*

no journal, , 

InGaP/GaAs/Ge構造3接合太陽電池は宇宙用太陽電池として主流になっているが、今回は、火星,木星などの外惑星探査を想定し、3接合太陽電池の低温・低光強度(LILT)環境条件下における放射線劣化特性を検討した。3接合太陽電池に対して1MeV電子線ないし10MeV陽子線を照射し、出力(電流-電圧)特性の劣化を測定した。照射にはAM0模擬太陽光源を備えた真空チャンバ内で太陽電池の温度を約-130$$^{circ}$$Cに保って行い、電流-電圧特性はこのチャンバ内で所望のフルエンスに到達するごとにその場測定を行った。その結果、室温・通常光強度下における劣化特性と比較すると、低温・低光強度下ではセルの劣化率が大きくなった。また、照射試験終了後約10時間室温にて放置し劣化率を測定すると、室温照射における最終的な劣化率とほぼ一致した。したがって、低温で劣化率が大きいのは、熱による放射線損傷の回復効果が抑制されたことによると考えられる。また、室温放置後の回復が電流:Iscのみに現れている(最大電力:Pmaxの回復は電流の回復による)ことから、この回復は劣化後の電流制限セルであるGaAsミドルセルにて顕著に起こっていることが推察される。

口頭

Quantum well solar cells for space; The Impact of carrier removal on end-of-life device performance

Hoheisel, R.*; Gonz$'a$lez, M.*; Lumb, M.*; Scheiman, D.*; Messenger, S. R.*; Bailey, C. G.*; Lorentzen, J.*; Tibbits, T. N. D.*; 今泉 充*; 大島 武; et al.

no journal, , 

多重量子井戸構造(MQW)を含む多接合太陽電池の放射線照射効果について詳細に調べた。太陽電池の放射線照射による特性劣化は、まず少数キャリア寿命の減少によって引き起こされるが、MQWではキャリア枯渇効果をさらに考慮する必要があることを明らかにした。また、MQWを含む領域は放射線照射によるキャリア枯渇効果によって擬似的に真性状態になるだけでなく、さらにn型もしくはp型へと転換することがわかった。これによって、MQWが位置するエミッタとベースの間の電界強度を低下し太陽電池特性の劣化が引き起こされるが、本稿ではこれを改善するデバイス設計について提案する。

口頭

Radiation induced defects of III-V solar cells embedded with InAs quantum dots

佐藤 真一郎; Schmieder, K.*; Hubbard, S.*; Forbes, D.*; Warner, J.*; 大島 武; Walters, R.*

no journal, , 

インジウム砒素(InAs)量子ドット(QD)を含むガリウム砒素(GaAs)pn接合ダイオードとQDを含まないpnダイオードに対する、3MeV陽子線照射の影響を欠陥準位評価(DLTS)法によって評価した。照射によって生成する欠陥準位のエネルギーと捕獲断面積に加え、照射量の増加に伴う欠陥準位密度の変化について調べた。その結果、照射欠陥に起因すると思われる複数の欠陥準位は照射量に対して比例して増加することが分かった。一方、照射前から存在するEL2トラップと呼ばれる欠陥準位の密度は照射後も増加しないが、照射前におけるQDを含むpn接合ダイオード中のEL2トラップ密度はQDを含まないpn接合ダイオードよりも数倍高くなっており、EL2トラップ密度の改善が今後の課題であることが判明した。

口頭

InAs量子ドットを積層したGaAs p$$^+$$nダイオード中の欠陥準位

佐藤 真一郎; Schmieder, K.*; Hubbard, S.*; Forbes, D.*; Warner, J.*; 大島 武; Walters, R.*

no journal, , 

電子の3次元的な量子閉じ込め効果を利用したIII-V族半導体量子ドット(Quantum Dot: QD)デバイスは、次世代超高効率太陽電池への応用が期待されている。QD太陽電池の実用化にあたっては、QDを高密度に多数積層させる必要があり、近年では歪補償層の導入などによって格子定数の異なるQD層を積層欠陥なしに多数積層できるようになってきた。しかし、単結晶デバイスと比較すれば依然として多くの結晶欠陥が含まれており、それらがキャリア捕獲準位(欠陥準位)となってデバイス特性に悪影響を及ぼしている。今回、積層した量子ドット層中に存在する欠陥準位を明らかにするために、有機金属気相成長(MOVPE)法によってn型ベース層内にInAs量子ドット層を10層埋め込んだGaAs p$$^+$$nダイオード(QDデバイス)を作製し、DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)測定を行った。これを、InAs量子ドットを含まないGaAs p$$^+$$nダイオード(参照デバイス)と比較したところ、QDデバイスには参照デバイスには見られない正孔捕獲準位および電子捕獲準位が存在することを見出した。以上より、これら捕獲準位を低減することがQDデバイスの特性改善に必要であると結論できた。

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