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論文

380 keV proton irradiation effects on photoluminescence of Eu-doped GaN

岡田 浩*; 中西 康夫*; 若原 昭浩*; 吉田 明*; 大島 武

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 266(5), p.853 - 856, 2008/03

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2007.12.103
 被引用回数：8 パーセンタイル：50.37(Instruments & Instrumentation)

耐放射線性の発光素子開発の一環として、陽子線照射により損傷を導入した無添加及びユーロピウム(Eu)添加窒化ガリウム(GaN)のフォトルミネッセンス特性を調べた。室温にて380keV陽子線を1$$times$$10$$^{14}$$/cm$$^{2}$$まで照射した後、室温にてフォトルミネッセンスを測定した。その結果、無添加のGaNでは1$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^{2}$$照射後にはバンド端の発光が著しく減少することが判明した。一方、Eu添加GaNは1$$times$$10$$^{14}$$/cm$$^{2}$$照射後もEu$$^{3+}$$の$$^{5}$$D$$_{0}$$$$rightarrow$$$$^{7}$$F$$_{2}$$内殻遷移に起因する発光が初期発光と同程度維持され、優れた耐放射線性を示すことが明らかとなった。

報告書

再処理センター環境保全部環境管理課業務報告書(平成15年度)

小林 健太郎; 圷 茂; 笹山 康夫; 中西 政博; 大曽根 隆; 照沼 知己; 茂垣 為佐男*

JNC TN8440 2005-007, 138 Pages, 2005/07

JNC-TN8440-2005-007.pdf:7.47MB

本報告書は、再処理センター環境保全部環境管理課における平成15年度の業務についてとりまとめたものである。当課は、再処理センター内各施設及び高レベル放射性物質研究施設から発生する低放射性固体廃棄物の処理、貯蔵管理と、使用済燃料の処理に伴い発生するハル等の高放射性固体廃棄物の貯蔵管理を主要な業務としている。また、低レベル放射性廃棄物管理プログラムに関しては、再処理関連廃棄物の所要の対応を行っている。平成15年度の環境管理課の業務については、それら多種多様の廃棄物を計画どおり安全確実に処理及び貯蔵を実施し、以下の成果を得ることができた。1.焼却施設における可燃性廃棄物の焼却は、再処理工場から発生した分に加え、アスファルト固化処理施設の事故により発生し、第2アスファルト固化体貯蔵施設に保管中の分を含めて、合計約58トンを処理した。2.低放射性固体廃棄物の貯蔵管理は、200ℓドラム缶換算で854本相当を受入れ、貯蔵した。低レベル廃棄物処理技術開発施設の竣工時期を考慮すると、貯蔵施設の満杯は回避できる見通しである。3.高放射性固体廃棄物の貯蔵管理は、200ℓドラム缶換算で148本相当を受入れ、貯蔵した。当面、貯蔵施設の管理上の問題はない。4.廃棄物発生量低減化の啓蒙を目的とした廃棄物関連データのイントラホームページへの掲載、低レベル放射性廃棄物管理プログラムの対応等、関連業務についても計画どおり実施した。

論文

Improvement of luminescence capability of Tb$$^{3+}$$-related emission by Al$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$N

中西 康夫*; 若原 昭浩*; 岡田 浩*; 吉田 明*; 大島 武; 伊藤 久義

Physica Status Solidi (B), 240(2), p.372 - 375, 2003/11

https://doi.org/10.1002/pssb.200303479
 被引用回数：19 パーセンタイル：65.58(Physics, Condensed Matter)

窒化物半導体の光通信用素子への応用を目的に、TbドープAl$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$Nの発光特性を調べた。これまで、TbドープGaNでは4f-4f遷移による500nm$$sim$$600nmの波長を持つ発光特性が低温で出現すること,室温では熱消滅により発光が急激に減少することを明らかにしているが、素子応用にはより高温での発光特性が望まれる。本研究では、Al組成比を変化させることでバンドギャップを変化させ、熱消滅の要因となるErのトラップレベルからの電子の漏れを防ぐことを狙った。試料はサファイア基板上に有機金属気相成長法により作製した。Tbドープにはイオン注入(200keV, 1$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$)を用いた。注入後、結晶性の回復のため10%アンモニア含有窒素中で1000から1150$$^{circ}$$Cの熱処理を行った。フォトルミネッセンスにより発光特性を調べた結果、14Kの低温においてx=0.1ではx=0に比べ5倍強度が強いことが明らかとなった。発光強度の温度依存性を調べたところ、x=0の試料では7.8meVの活性化エネルギーで発光が消滅するが、xの増加とともに活性化エネルギーが上昇し、x=0.1では70meVとなり、Alの混晶効果により高温でも安定な発光が得られることが見いだされた。

論文

Effects of Al composition on luminescence properties of europium implanted Al$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$N(0$$<$$x$$<$$1)

中西 康夫*; 若原 昭浩*; 岡田 浩*; 吉田 明*; 大島 武; 伊藤 久義; 柴田 智彦*; 田中 光浩*

Physica Status Solidi, 0(7), p.2623 - 2626, 2003/07

これまで、Euを窒化物半導体へドープすることで発光特性が発現することを明らかにしているが、さらなる発光強度の増加を狙い、EuドープしたAl$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$N(0$$<$$x$$<$$1)の発光特性とAl組成の関係を調べた。Al組成の異なるAl$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$Nは有機金属気相成長法により作製し、イオン注入によりEu(200keV)を導入した。注入後、結晶性回復のため、試料は窒素中で1000から1600$$^{circ}$$Cの熱処理を行った。発光特性はフォトルミネッセンス(PL)及びカソードルミネッセンス(CL)により調べた。その結果、Al組成によらず全ての試料でEuの4f電子間遷移に起因する発光(621nm)が観測された。Al組成比と発光の関係を調べたところ、x=0.5付近に発光強度の最大値があることが明らかとなった。これはAl混晶により結晶場が歪み、発光強度が増加するためと解釈できる。

論文

Effects of implantation conditions on the luminescence properties of Eu-doped GaN

中西 康夫*; 若原 昭浩*; 岡田 浩*; 吉田 明*; 大島 武; 伊藤 久義; 中尾 節男*; 斎藤 和雄*; Kim, Y. T.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206, p.1033 - 1036, 2003/05

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)00928-5
 被引用回数：18 パーセンタイル：74.43(Instruments & Instrumentation)

サファイア基板上にエピタキシャル成長した窒化ガリウム(GaN)(0001)へEuイオンを注入し、フォトルミネッセンス発光特性を調べた。室温でEuイオンを多段階のエネルギーで注入することで2.8$$times$$10$$^{19}$$から2.8$$times$$10$$^{20}$$/cm$$^{3}$$のEu濃度層を形成した。注入後、NH$$_{3}$$,N$$_{2}$$雰囲気中で900から1050$$^{circ}C$$の温度範囲で5から30分間熱処理することで結晶を回復させた。その結果、621nm付近にEu$$^{3+}$$の4f-4f遷移に起因する鋭い発光ピークが観測された。このピーク強度はEu濃度の増加とともに増加したが2.8$$times$$10$$^{20}$$/cm$$^{3}$$では飽和した。

論文

Effect of alloy composition on photoluminescence properties of europium implanted AlGaInN

中西 康夫*; 若原 昭浩*; 岡田 浩*; 吉田 明*; 大島 武; 伊藤 久義

Physica Status Solidi (C), 0(1), p.461 - 464, 2002/12

https://doi.org/10.1002/pssc.200390088

半導体発光素子の開発のために、ワイドバンドギャップ半導体である窒化ガリウム(GaN)中へ、イオン注入法を用いて、優れた発光特性もつ希土類元素の一つであるユーロピウム(Eu)を導入した。また、今回はGaNとAlまたはInの混晶半導体であるAlGaN,InGaNへのEu注入も行った。これは、結晶の周期性,局所的な対称性が異なる混晶半導体を用いることで、導入したEu元素が母材結晶より受ける影響が変化し、発光効率も変化すると考えたからである。実験の結果、EuドープAlGaNでは、Eu$$^{3+}$$からの発光強度がEuドープGaNよりも数倍増加したが、発光減衰時間は30%短くなった。EuドープInGaNでは、成長温度の違いからEu$$^{3+}$$からの発光強度は低下したが、発光減衰時間は同程度であった。

論文

Effect of 3 MeV electron irradiation on the photoluminescence properties of Eu-doped GaN

中西 康夫*; 若原 昭浩*; 岡田 浩*; 吉田 明*; 大島 武; 伊藤 久義

Applied Physics Letters, 81(11), p.1943 - 1945, 2002/09

https://doi.org/10.1063/1.1504873
 被引用回数：19 パーセンタイル：59.26(Physics, Applied)

イオン注入法によりEuドープした窒化ガリウム(GaN)へ3MeV電子線照射を行い、発光特性の変化を調べた。電子線照射は室温で10$$^{16}$$から3$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{2}$$の範囲で行った。He-Cdレーザーを用い、600nm付近に観測されるEu$$^{3+}$$の$$^{5}$$D$$_{0}$$-$$^{7}$$F$$_{2}$$遷移に関するフォトルミネッセンス(PL)を調べた。その結果、発光強度は電子線照射によってもほとんど変化しないことが明かとなり、GaNのバンド端発光強度が3$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{2}$$でほとんど観測されなくなることと比較すると、Eu$$^{3+}$$の$$^{5}$$D$$_{0}$$-$$^{7}$$F$$_{2}$$遷移によるPL発光は非常に優れた耐放射線性を示すと帰結できる。

論文

Photoluminescence properties of Eu-doped GaN by ion implantation

中西 康夫*; 若原 昭浩*; 吉田 明*; 大島 武; 伊藤 久義; 酒井 士郎*

IPAP Conference Series 1 (Proceedings of International Workshop on Nitride Semiconductors), p.486 - 489, 2000/11

窒化ガリウム(GaN)半導体材料を赤色発光素子へ応用することを目的に、希土類元素であるEuをGaNに注入した。試料はサファイア基板上に有機金属気相エピタキシャル成長法(OMVPE)により作製したGaN薄膜を用い、室温にて100または200keV-Eu$$^{+}$$を10$$^{13}$$~10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$の範囲で注入した。注入後、NH$$_{3}$$:N$$_{2}$$=1:9雰囲気中で950から1000$$^{circ}C$$の範囲で熱処理を行い結晶性を回復させた後、325nmのHe-Cdレーザーを用いてフォトルミネッセンス(PL)測定を行った。PL測定の結果、Eu注入によりGaNのバンド間遷移による発光が消失し、Euの4f-4f遷移に起因する発光及びEu$$^{3+}$$に起因する発光が600nm及び621nmに観測された。

口頭

希土類元素を添加した窒化ガリウムの放射線照射効果の検討

岡田 浩*; 中西 康夫*; 若原 昭浩*; 吉田 明*; 佐藤 真一郎; 大島 武

no journal, , 

イオン注入法によってEu等の希土類元素を添加したGaN系材料の光デバイスへの応用が検討されているが、この材料は電子線照射の影響を受けにくいことが報告されている。有機金属気相成長法によりサファイア上に成長したGaN薄膜に、イオン注入法によってEuを$$1sim5times10^{14}$$cm$$^{-2}$$添加した試料を作製し、380keVの陽子線を照射した後の発光特性の劣化を調べた。陽子線照射後のフォトルミネセンス(PL)発光強度を見ると、Euを添加していないGaNのバンド端発光強度は$$1times10^{16}$$cm$$^{-2}$$の照射後に1/3500に減少したが、Eu添加した試料ではEu$$^{3+}$$イオンに由来する波長620nm付近の発光強度の減少は1/5$$sim$$1/50程度と小さく、陽子線照射に対しても影響を受けにくいことがわかった。また、$$5times10^{15}$$cm$$^{-2}$$まで照射すると明らかな発光強度の減少が見られたが、このときに導入された非発光再結合中心の濃度は添加したEuの濃度とほぼ等しく、$$5times10^{19}$$cm$$^{-3}$$程度と見積もられた。

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