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論文

Ion induced modifications of Mn-doped ZnO films

松波 紀明*; Ito, M.*; Kato, M.*; 岡安 悟; 左高 正雄*; 垣内田 洋*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 365(Part A), p.191 - 195, 2015/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Instruments & Instrumentation)

マンガンを6%添加した酸化亜鉛薄膜を室温で100MeVキセノンイオンで照射し、X線回折(XRD)による原子構造や光学吸収,電気抵抗,磁化率測定といった物性にどのような変化が現れるか調べた。XRDの強度は照射量5$$times$$10$$^{14}$$ cm$$^{-2}$$まで単調に減少し、未照射試料の1/50になった。バンドギャップはほとんど変化しないが($$<$$ 0.02eV)、電気抵抗は4桁減少した。電気抵抗の変化でいえば、低エネルギーイオン照射(100keVネオンまたは窒素)に比べ変化の度合いが大きい。磁化率($$chi$$)の温度依存性はキュリー則に従い$$chi$$ = $$chi$$$$_{o}$$ + C/Tとなり常磁性を示す。キュリー定数Cは照射によって照射量10$$^{12}$$ cm$$^{-2}$$で未照射の値(C$$_{O}$$=0.012emu cm$$^{-3}$$ K)の半分まで減少した。

論文

Electrical property modifications of In-doped ZnO Films by ion irradiation

松波 紀明*; 福島 純一*; 左高 正雄; 岡安 悟; 須貝 宏行; 垣内田 洋*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 268(19), p.3071 - 3075, 2010/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:32.4(Instruments & Instrumentation)

原子力科学研究所タンデム加速器からの高エネルギー重イオン照射に特徴的に起こる固体中の電子励起過程を用いて、太陽電池電極の電極材などに用いられる透明半導体であるインジウム(In)ドープのZnOの照射改質の研究を行った。その結果Ne, Xeイオン照射によるイオン照射による伝導度の増加を見いだした。また、これはイオン照射に伴う固体中の電子励起効果により、ZnサイトをInが置換した結果であることを解明した。

論文

Ion irradiation effects on tungsten-oxide films and charge state effect on electronic erosion

松波 紀明*; 左高 正雄*; 岡安 悟; 垣内田 洋*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 268(19), p.3167 - 3170, 2010/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:45.06(Instruments & Instrumentation)

多結晶WO$$_{3}$$薄膜(バンドギャップ$$sim$$3eV)へのイオン照射による電気特性および原子構造変化を調べた。WO$$_{3}$$薄膜はMgO基盤上のタングステン薄膜やタングステンシートを酸化することで準備した。90MeV Niイオンを$$sim$$3$$times$$10$$^{12}$$cm$$^{2}$$照射することで薄膜のディスオーダーまたは亜非晶質化を見いだした。このとき結晶格子は$$sim$$1.5%広がり、バンドギャップも0.2eV増大した。また光学吸収測定でも1.6$$mu$$m近傍になだらかな吸収ピークが現れた。高エネルギーイオンによる平衡電荷での電子励起によるスパッタ收率は10$$^{4}$$にのぼる一方、イオンインパクトでの非平衡電荷(90MeV Ni$$^{+10}$$)でのスパッタ收率は、平衡電荷(89MeV Ni$$^{+19}$$)の$$sim$$1/5にとどまった。

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

 被引用回数:3 パーセンタイル:67.37(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。

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1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2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3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4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。

口頭

酸化タングステン薄膜の照射効果とスパッタリングの入射イオン電荷効果

松波 紀明*; 左高 正雄; 岡安 悟; 垣内田 洋*

no journal, , 

原子力科学研究所タンデム加速器を用いて酸化タングステン(WO$$_{3}$$)の高エネルギー重イオン(90MeV Niイオン)照射を行った。3$$times$$10$$^{12}$$cm$$^{-2}$$の照射量において酸化タングステン薄膜の非晶質化,バンドギャップのシフト,1.6$$mu$$付近での光吸収ピークが見られた。この照射において、酸化タングステンのスパッタリングによる固体の侵食量はイオンの平衡電荷(19+)での照射に対して、非平衡電荷(10+)での照射では減少していることがわかった。これにより、重イオンによる固体のスパッタリングにおいて入射イオン電荷依存性を見いだした。

口頭

InドープZnOのイオン照射効果

松波 紀明*; 福島 潤*; 左高 正雄; 岡安 悟; 須貝 宏行; 垣内田 洋*

no journal, , 

原子力科学研究所タンデム加速器からの高エネルギー重イオンをインジウム(In)ドープのZnOに照射した。InドープのZnOは太陽電池電極の電極材などに用いられる透明半導体である。高エネルギーNe及びXeイオン照射の結果、電気伝導度が照射量に対し数桁上昇することを見いだした。これは高エネルギー重イオン照射に特徴的に起こる固体中の電子励起過程により、ZnサイトをInが置換した結果であることを見いだした。

口頭

CuOのイオン照射効果

松波 紀明*; 佐久間 靖博*; 左高 正雄; 岡安 悟; 垣内田 洋*

no journal, , 

イオン照射による酸化物及び窒化物の電子励起過程による電子構造改質,原子構造改質の研究を進めている。酸化銅(CuO)薄膜に高エネルギーイオン(198MeV Xe, 99MeV Xe等)を照射し、スパッタリング収量等を測定した。その結果について報告するとともに、他の酸化物・窒化物の結果との比較を行う。測定したスパッタリング収量(Y)の電子的阻止能(Se)依存性は線形であることがわかった。Cu$$_{2}$$Oの場合がそうであるように、一般に電子阻止能依存性は超線形(Y=ASe$$^{n}$$, n$$>$$1)である。この現象について、励起子モデルに基づいて考察する。

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