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impacts北山 巧*; 中嶋 薫*; 鈴木 基史*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 松田 誠; 左高 正雄*; 辻本 将彦*; 磯田 正二*; 木村 健二*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 354, p.183 - 186, 2015/07
被引用回数：2 パーセンタイル：15.32(Instruments & Instrumentation)According to an inelastic-thermal-spike (i-TS) model, which is regarded as the most promising among several models proposed to explain the formation of an ion track, a part of the energy deposited to electrons in a solid by a swift heavy ion is gradually transferred to target atoms via electron-phonon coupling. The temperature of target atoms rises along the ion path and consequently an ion track is formed when the temperature exceeds the melting point. Therefore, the temperature of target atoms along the ion path is regarded as a key parameter for the i-TS model; however, such a spatiotemporally-localized temperature is difficult to measure because the processes involved occur in a very short period (
10
s) and in a very localized area. In this study, the temperature of target atoms along the ion path is estimated experimentally with transmission-electron-microscope (TEM) observation of desorption of Au nanoclusters (the melting point 
1300 K) on an amorphous Si
N
thin film under 1.1-MeV C-ion irradiation to the fluence of 5
10
ions/cm
. TEM images show that Au nanoclusters, deposited at the areal density of 1.1610
particles/cm, disappear in a surface area with a diameter of 20 nm around each ion track, whose diameter is 4 nm, after irradiation. This indicates that the temperature at the film surface rises locally to at least 1300 K by the ion bombardment.
礒田 誠*; 中野 博生*; 坂井 徹
Journal of the Physical Society of Japan, 83(8), p.084710_1 - 084710_7, 2014/08
被引用回数：22 パーセンタイル：72.88(Physics, Multidisciplinary)カイロ・ペンタゴン格子上のスピン1/2ハイゼンベルグ反強磁性体について、数値対角化により研究した。その結果、二つの交換相互作用の比に依存して、直行ダイマー状態、無秩序状態、フェリ磁性状態が現れることがわかった。
= 1/2 Heisenberg antiferromagnet on the Cairo pentagon lattice中野 博生*; 礒田 誠*; 坂井 徹
Journal of the Physical Society of Japan, 83(5), p.053702_1 - 053702_4, 2014/04
被引用回数：29 パーセンタイル：78.28(Physics, Multidisciplinary)カイロ・ペンタゴン格子上の=1/2ハイゼンベルグ反強磁性体の磁化過程を、数値対角化により研究した。二つの非等価な格子点からくる2種類の相互作用の大きさを適当に変化させて、磁化過程を調べた。特に飽和磁化の3分の1の高さに焦点を当てた。その結果、ある相互作用の比の値で、量子相転移が怒り、その周辺で磁化プラトーが現れることがわかった。
irradiation北山 巧*; 森田 陽亮*; 中嶋 薫*; 鈴木 基史*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 松田 誠; 左高 正雄*; 辻本 将彦*; 磯田 正二*; et al.
no journal, ,
Our previous observation of an ion track by sub-MeV C-ion bombardment of a thin amorphous silicon nitride (a-SiN) film with transmission-electron microscopy has shown a large density reduction in the core region, and it suggests emission of thousands of atoms from the cylindrical region. Sputtering yields of a-SiN films by C ions were evaluated in order to confirm this suggestion. A-SiN films deposited on Si(001) were irradiated with 540-keV C ions at fluences up to 110
ions/cm. The sputtering yields were estimated to be 3900
500 N atoms/ion and 15001000 Si atoms/ion from the compositional depth profiles measured with high-resolution Rutherford-backscattering spectroscopy. The sputtering yield of N was two orders of magnitude larger than the elastic sputtering yield by the SRIM code, indicating that the observed sputtering yield cannot be explained by elastic collisions. The sputtering yield of an a-SiN film by 100-MeV Xe
ions was also measured in order to confirm a possibility of electronic sputtering. Although the electronic stopping power for 100-MeV Xe is more than twice larger than that for 540-keV C, the observed sputtering yield was only 500200 atoms/ion. This indicates that the huge sputtering yield for the impact of C cannot be explained by the simple electronic sputtering, either. A possible explanation might be a synergistic effect of the nuclear and electronic stopping powers.
林 宏昭*; 北山 巧*; 森田 陽亮*; 中嶋 薫*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 松田 誠; 左高 正雄*; 辻本 将彦*; 磯田 正二*; et al.
no journal, ,
固体に高速重イオンを照射すると、イオンの軌跡に沿って直径数nmの円筒状の照射痕(イオントラック)が生成する場合がある。このイオントラックは、固体内の電子励起に伴うイオン軌跡近傍の温度上昇によるものと考えられている。しかし、イオン軌跡近傍の温度上昇は数ピコ秒の極短時間に数nmの極めて狭い領域で生じるため、温度の直接測定はこれまで非常に困難であった。そこで本研究では、試料表面上の金ナノ粒子が、表面温度が金の融点(約1300K)を超えると表面から脱離することを利用して局所的な温度を測定する手法を提案する。表面に金ナノ粒子を蒸着した非晶質窒化ケイ素薄膜に1.11MeVのCイオンを照射した後、薄膜を透過型電子顕微鏡で観察した結果、各イオントラックの周囲数nmにわたって金ナノ粒子が消失している領域が観察され、照射によってイオントラック近傍の温度が少なくとも金の融点を超えたことが明らかになった。イオントラック形成機構を説明するモデルの中で現在最も有力と考えられている非弾性熱スパイクモデルを用いて、照射点近傍の温度分布を計算した結果、金の融点を超える領域は金ナノ粒子が消失した領域とおおよそ一致した。この結果より本手法が局所的な温度を測定する方法として適切なものであると結論した。
坂井 徹; 中野 博生*; 礒田 誠*; 奥西 巧一*
no journal, ,
これまでの研究で、S=1/2カゴメ格子反強磁性体の磁化過程において、飽和磁化の3分の1に現れる磁化曲線の異常は、プラトーではなくてランプと呼ぶべき新しい現象であることを示したが、この磁化曲線の異常がXXZ異方性によりどのように変化するかを理論的に調べた結果を報告する。この研究の結果、XXZ異方性をイジング側からXY側に変えるとき、ある臨界点で量子相転移が起こり、磁化プラトーが消失することがわかった。
照射による非晶質SiNのスパッタリング北山 巧*; 森田 陽亮*; 中嶋 薫*; 鈴木 基史*; 木村 健二*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 松田 誠; 左高 正雄*; 辻本 将彦*; et al.
no journal, ,
サブMeV Cイオン照射によって非晶質SiN膜中に形成されるイオントラックの微細構造を調べる研究の過程で、Cイオン1個で数千個の標的原子がスパッタリングされることを示唆する実験結果を得た。そこで、この現象を詳細に調べるために、Si基板上の非晶質SiN膜(厚さ30nm)に540keV Cイオンを照射し、高分解能ラザフォード後方散乱(RBS)法によってそのスパッタリング収量を評価した結果、およそ5000atoms/ionであった。一方、弾性衝突によるスパッタリングを模擬するSRIMコードで計算すると約80atoms/ionである。このことは、本研究で考えるスパッタリングが単純な弾性衝突によるスパッタリングでは説明できないことを示している。また、SiNの電子的阻止能が540keV Cイオンに対する値(8keV/nm)よりも大きい19keV/nmの100MeV Xeによるスパッタリング収量を同様の方法で測定すると、C照射に比べて非常に小さくなり、電子的阻止能のみによる単純な電子的スパッタリングでも、540keV Cによるスパッタリング収量は説明できない。そこで、本発表では電子的阻止能と核的阻止能の相乗効果により説明が可能であることを議論する。
