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論文

High-energy ion irradiation effects on atomic structures and optical properties of copper oxide and electronic sputtering

松波 紀明*; 左高 正雄; 岡安 悟; 石川 法人; 田沢 真人*; 垣内田 洋*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 266(12-13), p.2986 - 2989, 2008/06

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2008.03.183
 被引用回数：8 パーセンタイル：50.37(Instruments & Instrumentation)

100MeV Xeイオン照射したCu$$_{2}$$O薄膜において、X線回折強度が減少する挙動を解析した。光学特性測定においては、照射によるバンドギャップの変化が検知されなかった。Cu$$_{2}$$Oにおいてはアモルファス化を起こさずに乱れが導入されることがわかった。

論文

Electronic sputtering of nitrides by high-energy ions

松波 紀明*; 左高 正雄; 岡安 悟; 田沢 真人*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 256(1), p.333 - 336, 2007/03

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2006.12.022
 被引用回数：15 パーセンタイル：70.27(Instruments & Instrumentation)

重イオン照射による電子励起機構(電子系から格子系へのエネルギー移行過程)を研究するため、東海タンデム加速器からの高エネルギーイオンを窒化物Si$$_{3}$$N$$_{4}$$とAlNについて照射し、電子励起効果によるスパッタリング収量を測定した。その結果を以前に測定した酸化物の高エネルギー重イオンによるスパッタリング収量と比較し、収量に関して物質のバンドギャップに依存することを確かめた。その結果について、多重エキシトンが関与する機構と物質の結合性(共有結合性,イオン結合性)について議論を行う。

論文

Electrical conductivity increase of Al-doped ZnO films induced by high-energy-heavy ions

須貝 宏行; 松波 紀明*; 福岡 修*; 左高 正雄; 加藤 輝雄; 岡安 悟; 志村 哲生*; 田沢 真人*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 250(1-2), p.291 - 294, 2006/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2006.04.126
 被引用回数：15 パーセンタイル：70.56(Instruments & Instrumentation)

AlドープZnO(AZO)半導体薄膜は、電気伝導性及び可視光透過性に優れ、低コストで環境負荷の軽い透明電極材料として応用研究が行われている。熱的過程では限界があるAZO薄膜の電気特性向上を試みて、高エネルギー重イオン照射を行った。RFマグネトロンスッパター法により作製したAZO薄膜は、Al/Zn組成比4%,膜厚0.3$$mu$$mであった。フルーエンス4$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^{2}$$まで100MeV Xeイオンを照射すると、電気伝導度は1.5$$times$$10$$^{2}$$から8$$times$$10$$^{2}$$S/cmまで単調に増加した。このような電気伝導度の増加は、100keV Neイオン照射の場合にも観測しているが、100keV Neイオン照射の場合には、フルーエンス3$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$(深さ0.1$$mu$$mのレンジ付近で、7dpa)で電気伝導度が最大となった。100MeV Xeイオン照射の場合、フルーエンス4$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^{2}$$におけるdpaは0.008となるので、100MeV Xeイオン照射における電気伝導度の増加は、電子励起効果によると考えられる。

論文

Irradiation effects with 100 MeV Xe ions on optical properties of Al-doped ZnO films

福岡 修*; 松波 紀明*; 田沢 真人*; 志村 哲生*; 左高 正雄; 須貝 宏行; 岡安 悟

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 250(1-2), p.295 - 299, 2006/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2006.04.146
 被引用回数：24 パーセンタイル：83(Instruments & Instrumentation)

AlドープZnO(AZO)半導体薄膜は、電気伝導性及び可視光透過性に優れ、低コストで環境負荷の軽い透明電極材料として応用研究が行われている。熱的過程では限界があるAZO薄膜の電気特性向上を試みて、高エネルギー重イオン照射を行い、光学特性の変化を調べた。RFマグネトロンスッパター法により作製したAZO薄膜は、Al/Zn組成比4%,膜厚0.3$$mu$$mであった。フルーエンス4$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^{2}$$までの100MeV Xeイオン照射により、電子励起効果によると考えられる電気伝導度の増加(1.5$$times$$10$$^{2}$$から8$$times$$10$$^{2}$$S/cm)を観測したが、照射前後の吸光度測定及びX線回折測定によると、可視光透過率及び結晶性に大きな変化はなかった。

論文

Modification of optical properties of silicon nitride films on Si(100) by ion beams

Shinde, N.*; 松波 紀明*; 田沢 真人*; 左高 正雄; 知見 康弘

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 31(3), p.709 - 712, 2006/09

窒化シリコンは高温構造材料や太陽電池のコーティング材として注目されている物質である。窒化シリコン薄膜をシリコン単結晶(100)基板上にRFスパッタ法で作成した。作成した薄膜の構造はX線回折法により非晶質であること、また、ラザフォード後方散乱法により膜厚と組成の解析した結果、膜厚は0.28$$mu$$m、組成は化学量論的(n/Si=4/3$$pm$$5$$%$$)であることを確認した。窒素イオン照射試料を波長0.5$$mu$$での反射率の変化を測定した結果、エネルギー0.1MeVイオンを0.9$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{2}$$照射した場合2.5$$%$$、0.5MeVイオンを0.5$$times$$10$$^{17}$$/cm$$^{2}$$照射した場合は5.5$$%$$照射前より増加した。0.1MeVと0.5MeVの窒素イオンの飛程はそれぞれ0.18,0.66$$mu$$mであるからこの結果は基盤と薄膜両者の照射誘起改質の結果といえる。同様の実験をSiO$$_{2}$$ガラス基盤上の薄膜試料で行った実験では反射率は減少することがわかっている。今回の結果の原因について、イオン照射による薄膜の密度変化,窒素イオンの薄膜へのインプラント,イオン照射による基板の改質効果に関して議論する。

論文

Ion beam modification of ZnO thin films on MgO

松波 紀明*; 伊藤 正治*; 高井 吉明*; 田沢 真人*; 左高 正雄

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206, p.282 - 286, 2003/05

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)00745-6
 被引用回数：23 パーセンタイル：80.7(Instruments & Instrumentation)

MgO上に成長させたZnO薄膜のイオン照射による結晶性,光学的・電子的特性を調べた。イオンは100keVのNeイオンを用い、照射は10dpaまで行った。照射による結晶粒の成長がSEMにより確認された。X線回折の結果から結晶方向の再配置が見られた。可視光領域での透明度はこの照射量では変化はなかった。電気抵抗は低照射量領域では照射量とともに100倍以上増大し、その後減少し、照射前に対し約2倍のほぼ一定値を保った。単結晶フィルムとキャリアをドープしたフィルムについても議論する予定である。

口頭

高エネルギーイオン照射による多結晶SiO$$_{2}$$膜の結晶粒配向

Shinde, N.*; 松波 紀明*; 志村 哲生*; 左高 正雄; 岡安 悟; 田沢 真人*

no journal, , 

東海研タンデム加速器からの高エネルギー重イオンを用いて多結晶SiO$$_{2}$$に高エネルギーイオンビーム照射を行った。SiO$$_{2}$$に関しては単結晶とアモルファス試料についての研究はあるが、多結晶に対する研究はほとんどない。単結晶で見いだされている照射によるアモルファス化と低エネルギーイオン照射によって見いだされている多結晶試料の結晶成長と配向性の変化との比較を行った。試料は単結晶基板を大気中で1300$$^{circ}$$Cに加熱して作成したtridymite構造の薄膜であり、薄膜厚は1.3$$mu$$、組成比(O/Si)は1.99である。この試料に対し100MeVのXeイオンと90MeVのNiイオンを照射量3$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^{2}$$まで照射した。X線回折の結果、Xeイオンを1.7$$times$$10$$^{12}$$/cm$$^{2}$$照射した試料のX線ロッキングカーブは未照射試料と比較すると半値幅が約15%減少し、回折強度は半分に減少した。AFM観察によると結晶粒径は照射前後で変化はなかった。高エネルギーイオン照射による結晶粒配向整列とアモルファス化が考えられる。ただし、単結晶全体がアモルファス化する照射量と比べてこの場合は数桁小さい。イオンが作るトラック内のアモルファス化と結晶全体のアモルファス化などの検討を行う予定である。

口頭

Cu$$_{3}$$N薄膜のイオン照射効果と相分離

松波 紀明*; 垣内田 洋*; 田沢 真人*; 左高 正雄; 岡安 悟; 須貝 宏行

no journal, , 

原子力科学研究所タンデム加速器から得られるイオンによる酸化物・窒化物の電子・原子構造改質について研究しているが、本講演ではCu$$_{3}$$N窒化物薄膜のイオン照射による物性改質について述べる。また、これまでに得られた酸化物の結果との比較を行う。Cu$$_{3}$$試料はAl$$_{2}$$O$$_{3}$$基板(R面)上にNRF-マグネトロンスパッタにより作成した。膜厚は200nm程度である。100keV Neイオン照射の結果、以下のことを明らかにした。第一に、未照射時の比抵抗(約20$$Omega$$cm)が照射量10$$^{14}$$cm$$^{2}$$にて3桁小さくなる。未照射試料の比抵抗は温度(80-290K)とともに減少し、半導体的特性を示す。照射後の比抵抗の温度依存性は温度とともにわずかに減少した。第二に、光学吸収スペクトルから未照射試料のバンドギャップとして2eVを得た。イオン照射後、吸収端スペクトルはなだらかになった。第三に、照射量10$$^{14}$$cm$$^{2}$$にて(100)面X線回折強度は2桁減少した。第四に、照射量をさらに10$$^{16}$$cm$$^{2}$$に増やすと比抵抗はさらに2桁減少し、この場合の比抵抗は温度とともにわずかに増加するすなわち金属的特性を示した。さらに、X線回折パターンにCu金属の回折ピークが現れた。高照射量でのこれらの結果は、Cu$$_{3}$$Nが相分離をおこしていることを示唆する。低照射量領域での相分離の可能性,高エネルギーイオン照射との比較を行う。

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