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論文

Ar$$^{+}$$イオンアシスト反応性蒸着法により作製されたルチル型TiO$$_{x}$$薄膜の電気的特性

笹瀬 雅人*; 鷹野 一朗*; 磯部 昭二*; 横山 修一*

電気学会論文誌,A, 116A(9), p.804 - 809, 1996/09

Ar$$^{+}$$イオンアシスト反応性蒸着(IBARD)法を用いて室温で電気的特性の良好なルチル型TiO$$_{2}$$薄膜の作製を試みた。Ar$$^{+}$$イオン電流密度が20、30、40$$mu$$A/cm$$^{2}$$で作製されたTiO$$_{2}$$薄膜は、150$$^{circ}$$C以下の低温でルチル型構造を示し、電流密度が10$$mu$$A/cm$$^{2}$$以下では、アモルファスを示した。電気抵抗率はAr$$^{+}$$イオン電流密度が20$$mu$$A/cm$$^{2}$$で10$$^{10}$$$$Omega$$cmと最大となり、さらに電流密度を増加させると減少した。その時の絶縁破壊電圧は6.5$$times$$10$$^{4}$$V/cmの値を示した。同様に、膜中のO/Ti組成比は電流密度20$$mu$$A/cm$$^{2}$$で最大値を示し、さらに電流密度を増加させると減少した。これらの測定結果から、IBARD法で作製されたルチル型TiO$$_{2}$$薄膜の電気的特性はバルクのルチル型TiO$$_{2}$$に匹敵し、さらにAr$$^{+}$$イオン電流密度を制御することで、膜組成を変化させ、膜の電気的特性をも変化できることがわかった。

論文

Surface morphology of TiO$$_{x}$$ films prepared by an ion-beam-assisted reactive deposition method

笹瀬 雅人*; 三宅 潔*; 山木 孝博*; 鷹野 一朗*; 磯部 昭二*

Thin Solid Films, 281-282, p.431 - 435, 1996/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:39.02(Materials Science, Multidisciplinary)

水分解用光触媒として興味がもたれている酸化チタン(TiO$$_{2}$$)薄膜を、低温で成膜が可能なイオンビームアシスト反応性蒸着(IBARD)法で作製し、TiO$$_{x}$$薄膜の表面構造の検討を行った。電流密度(Ar$$^{+}$$イオン)0$$mu$$A/cm$$^{2}$$で作製されたTiO$$_{x}$$薄膜の表面は平滑であるが、電流密度30$$mu$$A/cm$$^{2}$$では0.1~0.2$$mu$$mの大きさの粒子が観測され、Ar$$^{+}$$イオン電流密度の増加とともにその粒径の増大が認められた。また断面SEM写真からIBARD法で作製されたTiO$$_{x}$$薄膜が柱状構造をしているのが確認された。さらに6つの異なる基板を用いてTiO$$_{x}$$薄膜を作製したが、表面構造に違いは認められなかった。それゆえ、イオン照射がTiO$$_{x}$$薄膜の表面構造の変化を引き起こしていたことが明らかとなった。

論文

TiO$$_{2}$$の表面電子物性に及ぼす照射イオン種(B$$^{+}$$,C$$^{+}$$,N$$^{+}$$,O$$^{+}$$,F$$^{+}$$,Ne$$^{+}$$)効果

笹瀬 雅人*; 佐々木 貞吉; 馬場 祐治; 山本 博之; 磯部 昭二*

表面科学, 14(6), p.319 - 323, 1993/00

表面電導性に及ぼす照射イオン種の効果を明らかにすることを目的として、TiO$$_{2}$$に第2周期元素の6種のイオンを照射した。照射後の変化はイオン種によって次の3つに大別される。1)XPS,UPSによる表面電子構造変化が小さいものの電気抵抗変化は大きい(B$$^{+}$$,C$$^{+}$$)、2)抵抗減少、電子構造変化が小さい(N$$^{+}$$,O$$^{+}$$,F$$^{+}$$)、3)抵抗が照射量とともに減少し、同時に電子構造も大きく変化する(Ne$$^{+}$$)。XPS,UPS測定の結果から、3)ではn型半導体、1)ではp型半導体の表面層(~40$AA)$に改質されたと考えられる。

論文

Variation of surface electric resistance for TiO$$_{2}$$ by reactive sputtering

笹瀬 雅人*; 磯部 昭二*; 佐々木 貞吉; 馬場 祐治; 山本 博之

Proc. of the 2nd Int. Symp. on Sputtering and Plasma Processes; ISSP93, p.243 - 244, 1993/00

表面電気伝導性に及ぼす照射イオン種の効果を明らかにするために、6種の反応性イオンを照射したTiO$$_{2}$$の表面電気伝導性及び電子構造を検討した。照射後の表面電気伝導性は3つに大別できる。1)B$$^{+}$$,C$$^{+}$$イオン照射では、表面電気抵抗が10$$^{5}$$$$Omega$$付近で平衡になる。2)N$$^{+}$$,O$$^{+}$$,F$$^{+}$$イオン照射では、表面電気抵抗の変化が小さく、10$$^{7}$$$$Omega$$付近で平衡になる。3)Ne$$^{+}$$イオン照射では、表面電気抵抗が照射量とともに減少し続け、6$$times$$10$$^{16}$$ions/cm$$^{2}$$でも平衡に達しない。また、表面化学変化についてはXPSの解析から2)$$>$$1)$$>$$3)の順にTiの還元が顕著になることが明らかとなった。さらに、UPS測定により3)では、照射に伴いフェルミ準位近傍に非結合性Ti$$_{3}$$dピークが現れることから、電子をキャリアとするn型半導体が生じているものと考えられる。一方、1)ではフェルミ準位近傍がほとんど変化しないことからキャリアはホールである可能性を示唆する(P型半導体)。

論文

Photoelectron spectroscopic and surface resistance measurements of TiO$$_{2}$$ and V$$_{2}$$O$$_{5}$$ after rare-gas sputtering

佐々木 貞吉; 馬場 祐治; 山本 博之; 笹瀬 雅人*; 磯部 昭二*

Surface and Interface Analysis, 20, p.682 - 686, 1993/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:21.46(Chemistry, Physical)

TiO$$_{2}$$及びV$$_{2}$$O$$_{5}$$を1.5~15keV He$$^{+}$$,Ar$$^{+}$$,Xe$$^{+}$$で照射し、絶縁体から半導体の変化することを見い出した。表面電気伝導度は1$$times$$10$$^{17}$$Ar$$^{+}$$/cm$$^{2}$$の線量で数10$$Omega$$$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$であった。XPSによる検討の結果、表面酸素量は減少しTi(II),Ti(III),V(IV)などの還元化学種が生成していることがわかった。また、UPSスペクトルのE$$_{F}$$レベル近傍に新たにピークが出現し、この非結合性3d電子がチャージキャリアーになると考えた。伝導度測定及びXPS測定のデータより、イオン1個当りの酸素欠損量が求められ、8keVHe$$^{+}$$で60個、8keVAr$$^{+}$$で110個、8keVXe$$^{+}$$で300個と決定された。

論文

Ion bombardment effects on chemical states and electrical properties of some oxides

馬場 祐治; 佐々木 貞吉; 山本 博之; 笹瀬 雅人*; 鷹野 一朗*; 磯部 昭二*

Proc. of the Int. Symp. on Material Chemistry in Nuclear Environment, p.275 - 285, 1992/00

TiO$$_{2}$$及びV$$_{2}$$O$$_{5}$$表面の化学状態及び電気的特性におよぼすイオン照射効果について検討した。Ar$$^{+}$$イオン照射により、これらの酸化物表面は、低次の酸化物(Ti(II),Ti(III)及びV(III)に還元される。また照射に伴いフェルミレベル近くにMetal3dに奇因するバンドの出現が認められるとともに、TiO$$_{2}$$表面の電気伝導度1$$times$$10$$^{17}$$ions/cm$$^{2}$$の照射量まで、照射量に比例して増大した。以上の結果にもとづき、イオン照射による表面電気伝導度変化の機構を、電子構造変化との関連において議論した。

論文

Nitrogenation of various transition metals by N$$^{+2}$$-ion implantation

鷹野 一朗*; 磯部 昭二*; 佐々木 貞吉; 馬場 祐治

Applied Surface Science, 37, p.25 - 32, 1989/00

 被引用回数:83 パーセンタイル:96.21(Chemistry, Physical)

低エネルギーN$$^{+2}$$イオン注入法による窒化膜作成を試み、その生成機構について検討した。ターゲットには、12種類の3d及び4d金属を用い、6keV N$$^{+2}$$イオンを5$$times$$10$$^{-6}$$ paで衝撃した。N/Me比の照射量依存性をESCAにより調べたところ、~1.9$$times$$10$$^{17}$$イオン/cm$$^{2}$$で飽和値に達した。飽和値の大きさ、膜形成速変等を物理的、化学的パラメータで検討した結果、N/Me比は$$Delta$$G$$_{f}$$(nitride)に対応することがわかった。

論文

Preparation of TiN thin films by dynamic mixing method using N$$^{+2}$$ ion beam of 1 KeV

鷹野 一郎*; 磯部 昭二*; 佐々木 貞吉; 馬場 祐治

Thin Solid Films, 171, p.263 - 270, 1989/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:51.22(Materials Science, Multidisciplinary)

ダイナミックミキシング法により窒化チタン膜を作成し、最適条件下で得た試料の化学組成をXPSにより求めた。SUS基板を500$$^{circ}$$Cに保ち、チタン蒸気中、1keV N$$^{+2}$$イオンにより照射した。約1000秒の照射後、試料表面はTiN特有の黄金色を呈した。このときの硬度はCVD-TiNのそれとほぼ等しく、また化学組成はN/Ti=1であった。なお室温で作成した薄膜はN/Ti=1になるものの、マイクロボイド含有のため硬度は前記試料のそれの1/2となった。

論文

大電流イオン注入装置によるTiNコーティング

竹本 正勝*; 鷹野 一郎*; 磯部 昭二*; 北條 喜一

真空, 29(9), p.428 - 433, 1986/00

金属の耐熱・耐摩耗性を向上させる目的で、蒸着とイオンビーム照射が同時にできるバケット型大電流イオン源を開発した。この装置を用いて、材料表面(SUS304)に電子ビーム蒸着法によりチタンを約3000$AA$及び3$$mu$$m蒸着した後、N$$^{+}$$イオン照射を行いTiN膜を作製した。イオンの照射条件は加速電圧20keV、N$$^{+}$$イオン電流最大0.4Aで、真空度1.86$$times$$10$$^{-}$$$$^{2}$$Paである。作製した膜の硬さはイオン注入量5$$times$$10$$^{1}$$$$^{8}$$ions/cm$$^{2}$$のとき最大となり、約2倍硬度の上昇をみた。耐摩耗性も同様な結果を得た。

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