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論文

Emergence of nearly flat bands through a kagome lattice embedded in an epitaxial two-dimensional Ge layer with a bitriangular structure

Fleurence, A.*; Lee, C.-C.*; Friedlein, R.*; 深谷 有喜; 吉本 真也*; 向井 孝三*; 山根 宏之*; 小杉 信博*; 吉信 淳*; 尾崎 泰助*; et al.

Physical Review B, 102(20), p.201102_1 - 201102_6, 2020/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:10.89(Materials Science, Multidisciplinary)

最近、2次元の二重三角格子において、そこに内在するカゴメ格子によってフラットバンドが出現することが予測された。本研究では、ZrB$$_{2}$$薄膜上に表面偏析したGe原子がその2次元二重三角格子を形成することを報告する。角度分解光電子分光および第一原理計算から、2次元Ge二重三角格子では有意な面内の長距離ホッピングおよび基板との相互作用が存在するにも関わらず、フラットバンドが形成されることが明らかになった。このフラットバンドは、原子配置から生ずるものではなく、電子状態のカップリングに起因する。

論文

Change in magnetic properties induced by swift heavy ion irradiation in CeO$$_{2}$$

清水 浩貴*; 小杉 晋也*; 田原 佑規*; 安永 和史*; 金田 保則*; 石川 法人; 堀 史説*; 松井 利之*; 岩瀬 彰宏*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 286, p.291 - 294, 2012/09

 被引用回数:27 パーセンタイル:86.64(Instruments & Instrumentation)

非磁性酸化物CeO$$_{2}$$への高速重イオン(200MeV Xe)照射によって、強磁性が発現することを初めて突き止めた。照射量増加に伴い、系統的に飽和磁化が変化することがわかった。発現した強磁性の起源を推定するために、照射試料についてXRD(X線回折)測定,XPS(X線光電子分光)測定を行った。その結果、照射によってCeO$$_{2}$$中の酸素欠損が増加することが示唆された。酸素欠損の形成に伴って、Ce$$^{4+}$$がCe$$^{3+}$$に変化することによって、Ceの局在化した4f電子が磁気モーメントに寄与するプロセスを提案し、合理的に現象を説明できることを示した。本研究は、原子力機構の施設供用制度に基づいて行われた成果である。

論文

Hardness modification of aluminum-alloys by means of energetic ion irradiation and subsequent thermal aging

光田 智昭*; 小林 一平*; 小杉 晋也*; 藤田 直樹*; 齋藤 勇一; 堀 史説*; 千星 聡*; 金野 泰幸*; 西田 憲二*; 曽根田 直樹*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 272, p.49 - 52, 2012/02

 被引用回数:10 パーセンタイル:58.96(Instruments & Instrumentation)

So far, we have found that the hardness of Al-Cu-Mg alloy (JIS2017, Duralumin) increases by energetic heavy ion irradiation at room temperature. Observations by using the three-dimensional atom probe (3DAP) have revealed that nano-meter sized precipitates are homogeneously distributed in the irradiated specimens, which are produced through the irradiation enhanced diffusion of solute atoms. The small precipitates contribute to the increase in hardness. In this report, we show the results for the hardness modification of Al-Cu-Mg alloy by the combination of energetic ion irradiation and thermal aging treatment. The hardness of the specimens pre-irradiated and thermally aged at 423 K is much larger than that without the pre-irradiation. The present result indicates that the combination of energetic ion irradiation and subsequent thermal aging can be used as an effective tool for the hardness modification of Al-Cu-Mg alloy.

論文

X-ray study of radiation damage in UO$$_{2}$$ irradiated with high-energy heavy ions

石川 法人; 園田 健*; 岡本 芳浩; 澤部 孝史*; 竹ヶ原 圭介; 小杉 晋也*; 岩瀬 彰宏*

Journal of Nuclear Materials, 419(1-3), p.392 - 396, 2011/12

 被引用回数:11 パーセンタイル:62.72(Materials Science, Multidisciplinary)

高エネルギー粒子照射環境下のUO$$_{2}$$における照射損傷モデルの検証を目的として、210-MeV Xeイオン照射したUO$$_{2}$$試料についてX線回折法、X線微細構造解析法を用いて結晶構造変化を評価し、イオン照射によるイオントラック損傷形成モデルに基づいて損傷蓄積挙動の解釈を試みた。その結果、nmサイズのイオントラック形成を反映して、10$$^{16}$$ions/m$$^{2}$$の比較的低照射量において明確な結晶構造劣化が観測されることがわかった。また、10$$^{19}$$ions/m$$^{2}$$の比較的高照射量に至るまで照射損傷が照射量に対して単調に増加し蓄積されることがわかり、イオントラック損傷がUO$$_{2}$$試料を埋め尽くして多重に重畳する高照射量においても結晶構造を維持していることがわかった。イオントラックの重畳度と結晶性劣化の関係を明らかにした。

論文

Study on effects of swift heavy ion irradiation on the crystal structure in CeO$$_{2}$$ doped with Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$

田原 佑規*; Zhu, B.-L.*; 小杉 晋也*; 石川 法人; 岡本 芳浩; 堀 史説*; 松井 利之*; 岩瀬 彰宏*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(9), p.886 - 889, 2011/05

 被引用回数:16 パーセンタイル:74.81(Instruments & Instrumentation)

反応度寿命の制御などを目的とした可燃性毒物の添加が、酸化物燃料の耐照射性に与える影響を調べるために、添加量,照射量などのパラメータを系統的に変化させて、基礎的な照射損傷データを取得した。具体的には、Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$添加したCeO$$_{2}$$において、高エネルギーイオン(200-MeV Xe)照射に伴う結晶構造変化をX線回折法及びX線吸収微細構造解析法によって調べた。その結果、イオン照射に伴う格子膨張や原子配置の乱れで定義される照射損傷は、Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$添加量の増加によってより顕著になることが明らかになった。

論文

Effect of high temperature annealing on ferromagnetism induced by energetic ion irradiation in FeRh alloy

小杉 晋也*; 藤田 直樹*; 松井 利之*; 堀 史説*; 齋藤 勇一; 石川 法人; 岡本 芳浩; 岩瀬 彰宏*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(9), p.869 - 872, 2011/05

 被引用回数:10 パーセンタイル:59.68(Instruments & Instrumentation)

FeRh合金において高エネルギーイオン(10-MeV I)照射によって誘起された強磁性状態が、高温焼鈍によってどのように変化するかを超伝導量子干渉計を利用して系統的に調べた。さらにX線吸収微細構造解析法によって原子の局所構造変化を観測し、照射によって変化した磁性と原子配列との相関関係について解析した。その結果、FeRh合金においてイオン照射に伴って誘起された強磁性信号は、300-500$$^{circ}$$C程度の焼鈍によって急激に消滅し、この温度域においては強磁性状態が非常に不安定であることがわかった。この温度域では、照射後の(準安定な)結晶構造も不安定であることがX線吸収微細構造解析法においても裏付けられ、イオン照射による強磁性の発現と特有な結晶構造変化との相関が高いことを証明した。

論文

Study on ion-irradiation-induced ferromagnetism in FeRh intermetallic compound by means of magnetic Compton scattering

小杉 晋也*; 松井 利之*; 石川 法人; 伊藤 真義*; 桜井 吉晴*; 愛甲 一馬*; 清水 浩貴*; 田原 佑規*; 堀 史説*; 岩瀬 彰宏*

Journal of Applied Physics, 109(7), p.07B737_1 - 07B737_3, 2011/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:30.58(Physics, Applied)

FeRh金属間化合物に高エネルギーイオン(200MeV Xe)照射することによって発現した強磁性状態の起源を調べるために、SPring-8において磁気コンプトン散乱のプロファイルを照射後試料について測定し、SQUID磁束計の磁気測定結果と比較した。磁気コンプトン散乱が電子スピンモーメントのみを検出することを考慮して解析した結果、イオン照射によって誘起される強磁性は、軌道磁気モーメント由来ではなく、スピン磁気モーメント由来であることがわかった。

論文

Determination of threshold energies for displacements of Fe and Rh atoms in Fe-50 at.%Rh intermetallic compound by using energetic electron irradiation at low temperatures

小杉 晋也*; 石川 法人; 齋藤 勇一; 堀 史説*; 岩瀬 彰宏*

Journal of Nuclear Materials, 411(1-3), p.171 - 173, 2011/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:25.34(Materials Science, Multidisciplinary)

Fe-50at.%Rh金属間化合物において電子線照射やイオン照射に伴って反強磁性から強磁性に転移する現象を発見し、以後その起源の解明を目標として研究を行っている。本研究では、Fe-50at.%Rh金属間化合物において高エネルギー電子線照射に伴う電気抵抗率変化を(熱による格子欠陥消滅を排除できる低温の)10Kで測定し、0.5から2.0MeVの範囲で電気抵抗率変化の電子線エネルギー依存性を解析した。その結果、ターゲット原子のはじき出し閾エネルギーは、Feについては30eV、Rhについては45eVと決定することができた。この結果によって、より定量的な照射欠陥制御及び磁性制御が可能になった。

論文

Hardening of Al-Cu-Mg alloy by energetic ion irradiation

光田 智昭*; 小林 一平*; 小杉 晋也*; 藤田 直樹*; 齋藤 勇一; 堀 史説*; 千星 聡*; 金野 泰幸*; 西田 憲二*; 曽根田 直樹*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 408(2), p.201 - 204, 2011/01

 被引用回数:14 パーセンタイル:70.87(Materials Science, Multidisciplinary)

We irradiated Al-Cu-Mg alloy with 10 MeV iodine ions at room temperature and measured the surface microhardness. We analyzed the microstructure using a three-dimensional atom probe. Irradiation for 3.5 h led to an increase in hardness comparable to that obtained after 4 days of aging at 423 K. Precipitates of about 2.9 nm in diameter were distributed homogeneously over the irradiated region. The nanometer-sized precipitates produced by the irradiation caused a remarkable increase in hardness.

論文

Micrometer-sized magnetic patterning of FeRh films using an energetic ion microbeam

藤田 直樹*; 松井 利之*; 小杉 晋也*; 佐藤 隆博; 齋藤 勇一; 高野 勝昌; 江夏 昌志; 神谷 富裕; 関 修平*; 岩瀬 彰宏*

Japanese Journal of Applied Physics, 49(6), p.060211_1 - 060211_3, 2010/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:45.18(Physics, Applied)

FeRh thin films were irradiated with a focused 10 MeV I 2 $$times$$ 2 $$mu$$m$$^{2}$$ ion microbeam at intervals of several $$mu$$m. After the irradiations, the magnetic state at the surface was observed by a magnetic force microscopy (MFM). The micrometer-sized regions which were irradiated with the microbeam show ferromagnetic, and the unirradiated regions remain antiferromagnetic. The present result indicates that the energetic ion microbeam can be used as a tool to produce the micrometer-sized modulation of lateral magnetic state of FeRh films.

論文

Effects of energetic heavy ion irradiation on the structure and magnetic properties of FeRh thin films

藤田 直樹*; 小杉 晋也*; 図子 善大*; 松井 利之*; 齋藤 勇一; 岩瀬 彰宏*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(6), p.921 - 924, 2009/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:53.04(Instruments & Instrumentation)

Fe-54at.%Rh thin films were irradiated with 10 MeV iodine ions at room temperature. Before and after the irradiations, the changes in magnetic properties and the lattice structure of the samples were studied by means of a SQUID magnetometer and X-ray diffraction. For the low fluence irradiation, the SQUID measurement at 20 K shows that the anti-ferromagnetic region of the thin film is changed into ferromagnetic region by the irradiation. As the film thickness is much smaller than the ion range, we can discuss the relationship between the density of energy deposited by ions and the change in magnetization quantitatively. For the high fluence irradiation, the magnetization of the film is strongly decreased by the irradiation, which can be explained as due to the change in lattice structure from the CsCl type structure into FCC structure by the irradiation.

口頭

Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$, Er$$_{2}$$O$$_{3}$$をドープしたCeO$$_{2}$$の高速重イオン照射効果

田原 佑規*; Zhu, B.-L.*; 小杉 晋也*; 堀 史説*; 松井 利之*; 岩瀬 彰宏*; 石川 法人; 岡本 芳浩; 馬場 祐治; 平尾 法恵

no journal, , 

関西原子力懇談会からの依頼により、希土類酸化物をドープした二酸化セリウム(CeO$$_{2}$$)に対する高エネルギー重イオン照射効果に関する研究成果を発表する。軽水炉燃料として用いられている二酸化ウラン(UO$$_{2}$$)に対する重イオン照射効果を模擬するため、結晶構造や熱的性質が類似しているCeO$$_{2}$$に少量のガドリニウム酸化物(Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$)及びエルビウム酸化物(Er$$_{2}$$O$$_{3}$$)をドープした試料に、原子力機構タンデム加速器で200MeVキセノンイオンを照射し、その構造変化をX線により調べた。X線回折(XRD)測定の結果、Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$及びEr$$_{2}$$O$$_{3}$$をドープすることにより、ドープ量にほぼ比例してCeO$$_{2}$$の格子定数が増大することがわかった。この増加の割合は、イオン照射に伴いさらに顕著になる。また、放射光硬X線を用いたX線吸収端微細構造(XAFS)測定により、Ce-O間の原子間距離が照射により変化することを明らかにした。さらに、放射光軟X線を用いたX線光電子分光(XPS)測定の結果、Ceの原子価状態が4価から3価に近い低原子価状態に変化することを明らかにした。

口頭

Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$を添加したCeO$$_{2}$$における高エネルギー重イオン照射効果

田原 佑規*; Zhu, B.-L.*; 小杉 晋也*; 堀 史説*; 松井 利之*; 岩瀬 彰宏*; 石川 法人; 岡本 芳浩; 馬場 祐治; 平尾 法恵

no journal, , 

軽水炉の二酸化ウラン燃料に、希土類を少量ドープすることにより、原子炉の初期出力を制御することができることはよく知られている。実際の燃料は、100MeV前後のエネルギーを持つ核分裂片によって照射を受ける。そこで、本研究ではUO$$_{2}$$燃料の模擬物質として、結晶構造などが類似している二酸化セリウム(CeO$$_{2}$$)を用い、これに少量のガドリニウム酸化物(Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$)をドープした試料に200MeVのキセノンイオンを照射し、構造の変化を調べた。X線回折測定の結果、CeO$$_{2}$$にGd$$_{2}$$O$$_{3}$$をドープすることにより、ドープ量に比例してCeO$$_{2}$$の格子定数が増大することが明らかとなった。この増加の割合は、イオン照射に伴いさらに顕著になる。また、放射光を用いたX線吸収端微細構造測定により、Ce-O間の原子間距離が照射により変化すること、X線光電子分光(XPS)測定の結果、Ceの原子価状態が4価から低原子価状態に変化することなども明らかとなった。

口頭

Study on effects of swift heavy ion irradiation on the crystal structure in CeO$$_{2}$$ doped with Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$

田原 佑規*; Zhu, B.-L.*; 小杉 晋也*; 石川 法人; 岡本 芳浩; 馬場 祐治; 平尾 法恵; 堀 史説*; 松井 利之*; 岩瀬 彰宏*

no journal, , 

軽水炉の二酸化ウラン(UO$$_{2}$$)燃料に、中性子吸収断面積の大きい希土類を少量ドープすることにより、原子炉の初期出力を制御することができる。実際のUO$$_{2}$$燃料は、100MeV前後のエネルギーを持つ核分裂片によって照射を受ける。そこで、本研究では、UO$$_{2}$$燃料の模擬物質として、結晶構造が類似している二酸化セリウム(CeO$$_{2}$$)を用い、これに少量のガドリニウム酸化物(Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$)をドープした試料に200MeVのキセノンイオンを照射し、構造の変化を調べた。X線回折(XRD)測定の結果、CeO$$_{2}$$にGd$$_{2}$$O$$_{3}$$をドープすることにより、ドープ量に比例してCeO$$_{2}$$の格子定数が増大することがわかった。この増加の割合は、イオン照射に伴いさらに顕著になる。また、放射光を用いたX線吸収端微細構造(XAFS)測定により、Ce-O間の原子間距離が照射により変化すること、X線光電子分光(XPS)測定の結果、Ceの原子価状態が4価から低原子価状態に変化することなどを明らかにした。

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