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岡 壽崇; 大島 明博*; 鷲尾 方一*
Radiation Physics and Chemistry, 215, p.111364_1 - 111364_4, 2024/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)固体高分子形燃料電池は、水素と酸素を反応させて発電する電気化学デバイスで、自動車や家庭用発電機などのクリーン電源として期待されている。プロトン交換膜は、電池の性能とコストの鍵を握る重要な材料であり、高性能かつ低コストの膜の開発が求められている。我々はPoly(tetrafluoroethylene-co-hexafluoropropylene)(FEP)にスチレンを放射線グラフト重合したのちにスルホン化することにより、プロトン交換膜を合成した。合成による高分子のナノ構造変化が不明であったため、陽電子消滅寿命測定法によってその変化を調べた。合成した膜には、半径約0.4nmと約0.25nmの2つのサイズのナノ空孔があり、スチレンのグラフトではほとんどサイズの変化が起きないが、スルホン化することで大きい方のナノ空孔のサイズが減少することがわかった。
竹井 敏*; 大島 明博*; 大山 智子; 伊藤 健太*; Sugahara, Kigen*; 柏倉 美紀*; 古澤 孝弘*; 田川 清一*; 花畑 誠*
Japanese Journal of Applied Physics, 53(11), p.116505_1 - 116505_7, 2014/11
被引用回数：10 パーセンタイル：41.38(Physics, Applied)電子線(EB)及び極短紫外(EUV)リソグラフィ用レジストとしての直鎖状天然多糖類の応用を検討した。天然多糖類はウェハ上へのスピンコートや現像過程に水を使うことができるため、有機溶媒を必要とせず、環境にやさしい次世代のデバイス製造に利用可能である。開発したレジストは重量平均分子量83,000、70mol%のヒドロキシ基を有する。200mmウェハへのスピンコートが可能であり、100-400nmのピラーパターン描画時の電子線への感度が10
C/cm
と高く、シリコン系中間層を用いた場合CF
プラズマエッチング時の十分な選択比を持つことを確認した。また、これらの実験結果から、EUV領域へも高い感度を有することが予測された。
酒井 卓郎; 安田 良; 飯倉 寛; 野島 健大; 江夏 昌志; 佐藤 隆博; 石井 保行; 大島 明博*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 332, p.238 - 241, 2014/08
被引用回数：1 パーセンタイル：10.25(Instruments & Instrumentation)プロトンマイクロビームによる微細加工技術を利用して、微細な六角柱による周期構造を有する蛍光板の作製を行った。その手順としては、紫外線硬化樹脂に蛍光体粉を混入し、原子力機構-TIARAにおいて3MeVプロトンマイクロビームのパターン照射を行った。照射後の試料はエタノールで洗浄し、未照射部位の紫外線硬化樹脂を取り除き、さらに塩酸によるエッチング処理を施した。作製した蛍光板は、可視光・紫外線照明下での光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡で観察を行った。その結果、ミクロンオーダーの微細な構造を有する蛍光板が作製できていることが確認できた。この新たな蛍光板は、中性子やX線,イオンビーム等の高分解能な検出素子として利用できると思われる。
竹井 敏*; 大島 明博*; 市川 拓実*; 関口 敦士*; 柏倉 美紀*; 古澤 孝弘*; 田川 精一*; 大山 智子; 伊都 将司*; 宮坂 博*
Microelectronic Engineering, 122, p.70 - 76, 2014/06
被引用回数：24 パーセンタイル：76.82(Engineering, Electrical & Electronic)環境に配慮した電子線リソグラフィ技術を確立するため、バイオマス由来の糖レジストを開発した。石油由来ではなく、また、アルカリ水溶液や有機溶媒を用いて現像する既存のレジストと違い、水で現像できることが大きな特徴である。75keVの電子線描画装置を用いて加工特性を評価したところ、50-200nmのライン加工に要する照射線量は約7C/cm
と低く、化学増幅型レジストと比較しても非常に高い感度を示すことが分かった。開発した糖レジストは23
Cの室温環境で純水に60秒浸漬することで現像でき、ドライエッチング耐性(CF
ガス)も十分にあることが確認された。
大山 智子; 中村 紘貴*; 大島 明博*; 鷲尾 方一*; 田川 精一*
Applied Physics Express, 7(3), p.036501_1 - 036501_3, 2014/03
被引用回数：6 パーセンタイル：26.85(Physics, Applied)塩素系高分子ZEPは、ポリメタクリル酸メチルに比べ10-100倍の高い感度を持つ主鎖切断型の汎用電子線レジストである。しかし、高線量の電子線を照射した場合、ZEPは現像液に溶解するポジ型から、現像液に不溶化するネガ型へと変化することが分かった。100kVの電子線を用い、複数の現像液に対するZEPの溶解挙動を調べたところ、ポジ型としてパターンを掘りきるのに必要な線量は0.01-0.4mC/cmと現像液への溶解度に依存して大きく異なったが、ネガ型へと変化する閾線量(現像液に不溶化し始める線量)は、どの現像液に対しても約20mC/cmと同じ値を示した。X線光電子分光と核磁気共鳴による生成物分析から、ZEPに含まれる塩素の組成比と、主鎖切断によって生じた末端二重結合の数によって切断と架橋の効率が変化し、その結果ZEPがネガ型に反転する閾線量が決まることが明らかになった。この結果から、ZEPを照射線量の制御によって複雑な3次元形状を作製できるポジ型ネガ型兼用レジストとして使用できる可能性があることが分かった。
保坂 勇志*; 大山 智子; 大島 明博*; 榎本 智至*; 鷲尾 方一*; 田川 精一*
Journal of Photopolymer Science and Technology, 26(6), p.745 - 750, 2013/12
被引用回数：11 パーセンタイル：35.05(Polymer Science)ポジ型塩素系電子線レジストZEP520Aは高感度・高分解能・高エッチング耐性を持つレジストとして知られている。本研究では大阪大学Lバンドライナックのパルス電子ビーム(エネルギー28MeV)を用い、ジクロロメタンおよびテトラヒドロフラン(THF)溶液中のナノ秒パルスラジオリシス法によって反応機構を調査した。その結果、解離性電子付着による塩素の脱離と電荷移動錯体の生成による複数の主鎖切断経路が存在することが確認され、主鎖切断のG値が約8と高い理由が明らかになった。また、THFに溶かした高濃度溶液を用いた実験ではZEP520Aの直接イオン化による生成物が確認された。このことから、固体レジスト中(微細加工時の状態)での放射線化学反応の初期過程が、溶液を用いた実験でシミュレートできることが分かった。
-lactic acid) using focused ion beam direct etching大山 智子; 日名田 暢*; 長澤 尚胤; 大島 明博*; 鷲尾 方一*; 田川 精一*; 田口 光正
Applied Physics Letters, 103(16), p.163105_1 - 163105_4, 2013/10
被引用回数：11 パーセンタイル：44.13(Physics, Applied)生体適合性と生分解性を併せ持つポリ乳酸をバイオデバイスへ応用するため、集束ガリウムイオンを用いたダイレクトエッチングによる微細加工を試みた。照射イオン数(線量)と電流値(線量率)に依存して、エッチング速度や加工精度が変化することが分かった。ポリ乳酸はガラス転移温度(60C付近)以上で容易に変形してしまうため、照射熱が加工特性に大きく影響したと考えられる。照射条件を制御して熱の影響を抑制することによって、直径約80nmのホールや100nm幅のアルファベットなど任意の微細加工に成功した。微細加工表面をマイクロエリアX線光電子分光で解析したところ、物理スパッタと放射線誘起分解反応によってポリ乳酸表面が炭化し、線量に応じてC=C結合が増えていくことが分かった。C=C結合が多い表面状態は細胞接着性が高いことが報告されており、本研究で得られたポリ乳酸の微細加工体は高い細胞接着性を持つことが期待される。
大山 智子; 大島 明博*; 鷲尾 方一*; 田川 精一*
Journal of Vacuum Science and Technology B, 31(4), p.041604_1 - 041604_5, 2013/07
被引用回数：9 パーセンタイル：45.22(Engineering, Electrical & Electronic)Potential extension of 13.5 nm extreme ultraviolet lithography (EUVL) to 6.x nm range has been discussed recently in academia and the semiconductor industry. We investigated the sensitivities of several resists using highly monochromatized soft X-rays from synchrotron radiation. Although the absorbed dose depends on the distance from the top surface of the resist, the required absorbed doses (
or 
, Gy) corresponding to the dose/sensitivities (
or 
, mJ cm
) were almost constant for each resist regardless of the exposure wavelength. This would be applicable in the EUV/soft X-ray region, where nearly the same chemical reactions are induced. The resist sensitivities for any exposure wavelength can be predicted easily by using the sensitivity that is measured at a certain wavelength, the resist's thickness, and the linear absorption coefficients that can be calculated using the chemical composition and density of a resist.
-lactic acid) using electron beam nanoimprint lithography大久保 聡*; 長澤 尚胤; 小林 亜暢*; 大山 智子*; 田口 光正; 大島 明博*; 田川 精一*; 鷲尾 方一*
Applied Physics Express, 5(2), p.027303_1 - 027303_3, 2012/02
被引用回数：4 パーセンタイル：18.19(Physics, Applied)放射線架橋により耐熱性が改善されたポリ--乳酸(PLLA)の新たな応用分野開拓を目的として、マイクロ/ナノデバイスに利用可能な微細加工体の作製について、電子線ナノインプリント法(EB-NIL)により検討した。EB-NILは、Siモールド上にPLLA/TAIC(95:5)をクロロホルムで希釈した混合溶液を滴下して作製した薄膜に電子線を10から500kGy照射して行った。その結果、すべての条件でマイクロ/ナノスケールの微細構造体の転写に成功した。それら微細構造体の転写精度及び耐熱性を評価したところ、100kGy照射試料において最も転写精度が高く、またPLLAの軟化点以上の70-120Cで10分間加熱しても形状を保持しており、マイクロ/ナノ構造体においても架橋の効果が十分に現れることが見いだされた。
白木 文也*; 吉川 妙子*; 大島 明博*; 大島 雄二*; 高澤 侑也*; 福武 直之*; 大山 智子*; 裏川 達也*; 藤田 創*; 高橋 朋宏*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(15), p.1777 - 1781, 2011/08
被引用回数：8 パーセンタイル：53.37(Instruments & Instrumentation)イオン照射時のブラッグピーク付近での化学反応の局所性を利用して、傾斜的に親水基が導入された燃料電池用新規プロトン交換膜材料を創製し、燃料電池特性を評価した。フッ素系高分子材料にXe
照射を真空・室温下で行い、ブラッグカーブに沿ったLETの違いを利用して傾斜的なラジカル生成を誘起した。照射後、スチレンモノマーをグラフト反応させ、スルホン化処理することで親水基の傾斜的な分布を有するプロトン交換膜を得た。これを用いて作製した膜/電極接合体は、特に電圧の安定性が従来のものよりも優れていることが明らかとなり、燃料電池の性能向上に繋がると期待される。
五輪 智子*; 塩津 智之*; 裏川 達也*; 岡 壽崇; 村上 健*; 大島 明博*; 濱 義昌*; 鷲尾 方一*
Radiation Physics and Chemistry, 80(2), p.264 - 267, 2011/02
被引用回数：8 パーセンタイル：53.37(Chemistry, Physical)高LET放射線である重粒子線をETFEに真空、及び大気中で照射した。ETFEに対する照射効果を重粒子線の進入深さの関数として評価した。重粒子線照射によって共役二重結合が生成し、その生成量分布はブラッグ曲線に非常によく似ていること、LETが高くなるほど、C=Cの二重結合の長さが長くなることがわかった。さらに、大気中照射においては、試料表面からの酸素分子の拡散により、C=O結合が増加することが明らかになった。
岡 壽崇; 大島 明博*; 本橋 良太*; 瀬戸 直人*; 渡邊 裕司*; 小林 亮二*; 斉藤 功樹*; 工藤 久明*; 村上 健*; 鷲尾 方一*; et al.
Radiation Physics and Chemistry, 80(2), p.278 - 280, 2011/02
被引用回数：7 パーセンタイル：48.91(Chemistry, Physical)アイソタクチックポリスチレンに種々のイオンビームを照射し、化学構造の変化を調べた。顕微赤外分光及び紫外可視分光の結果から、LETとフルエンスによって化学構造変化が大きく変化することが明らかになった。
大久保 聡*; 高橋 朋宏*; 高澤 侑也*; 五輪 智子*; 佐々木 隆*; 長澤 尚胤; 玉田 正男; 大島 明博*; 田川 精一*; 鷲尾 方一*
Journal of Photopolymer Science and Technology, 23(3), p.393 - 397, 2010/11
被引用回数：4 パーセンタイル：13.82(Polymer Science)ポリカプロラクトン,ポリブチレンサクシネート・アジペート共重合体などの生分解性プラスチック材料に集束イオンビーム(FIB)を照射して直接エッチング処理を施すことで、ナノメートル分解能で微細加工が可能となった。フィルムあるいはスピンコートにより作製したシート状生分解性プラスチックにGaイオンのFIBを照射して、250ナノメートルの線幅を有する微孔膜や歯車などをナノメートル分解能で微細加工することに成功した。これらのことから、FIBを製造手段として生分解性プラスチックの医用・電子デバイス及びマイクロマシン分野への応用利用が期待される。
五輪 智子*; 高橋 朋宏*; 岡 壽崇; 村上 健*; 大島 明博*; 田川 精一*; 鷲尾 方一*
Journal of Photopolymer Science and Technology, 23(3), p.399 - 404, 2010/08
6 MeV/u ion beams (Si
, Ar
, etc.) and 30 kV Ga
focused ion beam (FIB) were irradiated to a chemical amplified deep-UV resist and electron beam resist. The resist sensitivities were correlated with the energy deposition of ion beams, we obtained clear patterns of the resists. In contrast, crosslinking reaction of resist polymer was induced by the FIB irradiation, positive-negative inversion took place.
佃 諭志*; 関 修平*; 田川 精一*; 杉本 雅樹; 出崎 亮; 田中 茂; 大島 明博*
Journal of Physical Chemistry B, 108(11), p.3407 - 3409, 2004/03
被引用回数：51 パーセンタイル：71.91(Chemistry, Physical)高エネルギーイオンビームによるケイ素系高分子薄膜へのナノワイヤー合成について議論した。種々のイオン種及びエネルギーにより、イオントラックに与えるエネルギー付与密度を変化させると、ケイ素系高分子中に生成するナノワイヤーの直径が変化することが確認できた。また、分子量の異なるポリメチルフェニルシラン,ポリカルボシラン,ポリビニルシランに照射した場合、放射線に対する架橋のしやすさに対応して、ナノワイヤーの直径が大きくなることが明らかになった。これらの結果から、イオンビームのエネルギー及びターゲットとなるケイ素高分子の構造により、ナノワイヤーの直径が制御可能であることが明らかになった。
佐藤 泰紀*; 山口 大地*; 大島 明博*; 加藤 孝則*; 池田 重利*; 青木 靖*; 田中 茂; 田畑 米穂*; 鷲尾 方一*
JAERI-Conf 2003-001, p.245 - 250, 2003/03
シンクロトロン放射(SR)を用いた直接的光エッチング法による架橋PTFEの加工を試み、高アスペクト比の微細加工が可能であることを示した。架橋PTFEのエッチング速度は、未架橋PTFEの場合の約2倍であることを見いだした。その理由として、架橋構造に由来する活発化した分子運動が原因でないかと思われる。SR照射後の材料表面をDSCとFT-IRで分析した結果、SR照射後の未架橋PTFEの表面部分(数10m)は変質し、SRにより架橋されていることが示唆された。
大島 明博; 宇田川 昂; 森田 洋右
Radiation Physics and Chemistry, 60(4-5), p.467 - 471, 2001/03
被引用回数：12 パーセンタイル：64.73(Chemistry, Physical)連続した炭素繊維の織布を強化繊維として複合化したポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を高温(335
)酸素不在下(アルゴンガス中)で電子線照射を行い、架橋させた。得られた繊維強化架橋PTFE複合材料の積層体は、従来の短繊維充填PTFE材(充填材5~20wt%)に比べ、曲げ強度などの機械特性は大幅に改善され、しかも摩擦摩耗特性については、PTFE樹脂単体の場合に比べ数千倍、架橋PTFE樹脂及び未架橋の短繊維充填材に比べ5倍改善された材料特性を示した。
大島 明博; 宇田川 昂; 森田 洋右
Radiation Physics and Chemistry, 60(1-2), p.95 - 100, 2001/01
被引用回数：8 パーセンタイル：52.36(Chemistry, Physical)本報告は、放射線プロセスによる炭素繊維強化ポリテトラフルオロエチレンの開発について述べたものである。連続した炭素繊維を強化繊維とし、ポリテトラフルオロエチレンが均一に分散した系で含浸させた後、350で焼成した一方向のプリフォームを準備した。用意したプリフォームをArガス中で高温電子線照射を行うことで、マトリクスを架橋させて、複合材料を得た。得られた材料の諸特性を評価した結果、曲げ強度370MPa、曲げ弾性率64GPa、耐放射線性12MGyの良好な値を示した。したがって、放射線環境下で使用可能な、フッ素系複合材料を開発できた。
大島 明博; 宇田川 昂; 森田 洋右
Proceedings of International Symposium on Prospect for Application of Radiation towards the 21st Century, p.83 - 84, 2000/00
放射線架橋ポリテトラフルオロエチレン(RX-PTFE)を繊維強化複合材料の母材とする材料を試作し、その特性を評価した。基材繊維には、東レのT-300炭素繊維の平織りの織物を用いた。得られた炭素繊維強化RX-PTFEの三点曲げ強度ならびに弾性率は、それぞれ138MPa,28.4GPaであった。
大島 明博*; 宇田川 昂; 森田 洋右
Conference Proceeding RadTech Asia'99, p.507 - 512, 1999/08
テフロンの商品名で知られるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を繊維強化複合材料のマトリクスとするFRPの開発を行った。連続した炭素繊維を強化繊維として、PTFE分散媒で含浸した。その後、350Cで焼成しプリフォームを作った。プリフォームをHeガス・340Cで電子線照射し、複合材料を得た。得られた試料について曲げ試験を実施した結果、曲げ強度で350MPa、曲げ弾性率で55GPaの材料が得られた。PTFEの放射線架橋反応を利用することで、従来、製造することができなかったフッ素系のFRPが得られることが明らかになった。
