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小山 真一; 中桐 俊男; 逢坂 正彦; 吉田 啓之; 倉田 正輝; 池内 宏知; 前田 宏治; 佐々木 新治; 大西 貴士; 高野 公秀; et al.
廃炉・汚染水対策事業事務局ホームページ(インターネット), 144 Pages, 2021/08
令和2年度に原子力機構が補助事業者となって実施した「廃炉・汚染水対策事業費補助金(燃料デブリの性状把握のための分析・推定技術の開発(燃料デブリの分析精度の向上及び熱挙動の推定のための技術開発))」の成果概要を、最終報告として取りまとめた。本報告資料は、廃炉・汚染水対策事業事務局ウェブサイトにて公開される。
迫間 昌俊*; 阿保 智*; 増田 直之*; 若家 富士男*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 平尾 敏雄*; 大島 武; 岩松 俊明*; 尾田 秀一*; et al.
Proceedings of 10th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-10) (Internet), p.115 - 118, 2012/12
Soft Error Rates (SERs) in Partially Depleted (PD) Silicon-On-Insulator (SOI) Static Random Access Memories (SRAMs) with a technology node of 90 nm have been investigated by hydrogen (H), helium (He), lithium (Li), beryllium (Be), carbon (C) and oxygen (O) ions, accelerated up to a few tens of MeV using a tandem accelerator. The SERs increased with increasing the amount of the generated charge in the SOI body by a floating body effect, even if the amount of the generated charge was less than the critical charge. The SERs with the generated charge in the SOI body more than the critical charge were almost constant. These results suggest that the floating body effect induces soft errors by enhancing the source-drain current and increasing the body potential.
阿保 智*; 増田 直之*; 若家 富士男*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 平尾 敏雄; 大島 武; 岩松 俊明*; 尾田 秀一*; 高井 幹夫*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(20), p.2360 - 2363, 2011/10
被引用回数：2 パーセンタイル：19.86(Instruments & Instrumentation)埋め込み酸化膜を有するSOIデバイスは、高い耐放射線性が期待されているが、SOIデバイス特有の基板浮遊効果の影響で、従来のバルクによるSEU発生と異なるソフトエラーが発生するという報告がある。現在はその対策としてボディー電位構造を採用し基板浮遊効果を抑制している。本研究では、この構造を有したSOI SRAMにヘリウム,酸素イオンマイクロビームを照射して、ボディー電位固定構造がソフトエラー耐性に与える影響を検証した。ヘリウムイオン照射ではボディー電位固定構造のため金属パットに近い位置でのソフトエラー発生は少なくなった。これは動作領域での過剰キャリアの生成量がしきい値電荷以下であり、基板浮遊効果を抑制したと考えられる。一方、酸素イオンでは、動作領域での過剰キャリア生成量がしきい値電荷よりも大きいため、ボディー電位固定構造に関係なくソフトエラーの発生が観測された。
松岡 岳洋*; 藤久 裕司*; 平尾 直久*; 大石 泰生*; 三井 隆也; 増田 亮; 瀬戸 誠*; 依田 芳卓*; 清水 克哉*; 町田 晃彦; et al.
Physical Review Letters, 107(2), p.025501_1 - 025501_4, 2011/07
被引用回数：28 パーセンタイル：77.59(Physics, Multidisciplinary)1万気圧を超える高い水素圧力に晒されたユーロピウム水素化物の結晶構造と原子の価数状態を観測し、それらの変化を捉えることに成功した。その結果、従来知られている2水素化物よりも水素濃度が高く、ユーロピウムの価数が+3価で、面心立方金属格子を持つ結晶構造相が出現すること、すなわちユーロピウム水素化物も従来の水素化物の構造則に従うことが確認された。これによって、すべての希土類金属水素化物に共通する、水素濃度によってとりうる結晶構造の一般則が確立された。
阿保 智*; 増田 直之*; 若家 富士男*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 平尾 敏雄; 大島 武; 岩松 俊明*; 尾田 秀一*; 高井 幹夫*
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.72 - 75, 2010/10
Partial Trench Isolation(PTI)技術を用いて作製したボディ電位固定構造の基板浮遊効果抑制力の影響を検証するため、SOI SRAMのソフトエラー発生率評価をHe及びOイオンで行った。また、同様の構造をTCAD上に再現し、SRAMではなく単体トランジスタにイオンが入射したときにドレイン電極に捕集される電荷量の計算も行った。Heイオンを用いた実験では、5.0及び6.0MeVのエネルギー領域で、ボディ電極から電極パッドまでの距離が遠くなるにつれてソフトエラー発生率が高くなった。解析の結果これは、基板浮遊効果抑制力がボディ電極と電極パッドの距離により変化することで解釈された。また、実験結果とTCADシミュレーション結果から、本実験で用いたSOI SRAMの実際のしきい値電荷は1.1-1.2fCであることがわかった。一方、酸素イオンを用いた実験では、13.5, 15.0, 18.0MeVの照射で、距離に関係なくソフトエラー発生率が一定となった。これは、ドレインで捕集される電荷量が距離にかかわらず、しきい値電荷よりも多くなるためである。以上より、PTIを用いて作製したボディ電位固定構造は、電極パッドからボディ電極までの距離により基板浮遊効果の抑制力に差があることを明らかにした。
阿保 智*; 増田 直之*; 若家 富士男*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 平尾 敏雄; 岩松 俊明*; 尾田 秀一*; 高井 幹夫*
no journal, ,
宇宙放射線などに起因する高エネルギー粒子入射によって半導体素子で発生する誤動作(ソフトエラー)は、近年の半導体素子の微細化により大きな問題となっている。放射線耐性の高い半導体素子としてSOI(silicon-on-insulator)半導体素子が挙げられる。しかし、SOIデバイス特有の基板浮遊効果によりソフトエラーが発生するため、その発生メカニズム解明及び抑制構造の開発が重要である。本研究では、バルク及びSOI SRAMの放射線耐性評価を酸素イオン(9
18MeV)を用いて行った。評価に用いたSRAMは、通常のバルクSi基板と90nmノードSOI-SRAM(SOI層が75nm,BOX層が145nm)でしきい値電荷は1.8fCである。酸素イオン入射でのソフトエラー発生率が13MeV以上で飽和することが見いだされた。酸素イオン入射によりSOIボディで発生する電荷をSRIMコードを用いて計算した結果、13MeV以上の酸素イオンはSOIボディにしきい値電荷以上の電荷を発生させることがわかった。したがって13MeV未満の酸素イオン入射で発生するソフトエラーは、基板浮遊効果の電流増幅により引き起こされ、13MeV以上の酸素イオン入射では、酸素イオン自身による電荷生成と基板浮遊効果の相乗作用によるソフトエラーの発生と結論できた。
平尾 敏雄; 阿保 智*; 小野田 忍; 増田 直之*; 牧野 高紘; 大島 武; 高井 幹夫*
no journal, ,
高度化LSIの中心となるSRAMやDRAM等のメモリ素子に放射線が入射した場合、記憶状態の反転(Single Event Upset:SEU)による誤動作が発生する。このような問題を解決する半導体デバイスとしてSOI(Silicon on Insulator)構造が注目されている。本研究では、基板浮遊効果抑制構造を持つSOI-SRAMに918MeVの酸素イオンを入射し、ソフトエラー耐性評価を行った。ソフトエラー発生率は10.5MeVから13MeVまでの範囲ではエネルギー増加に伴い徐々に増加し、その後飽和する傾向を示すことが判明した。モンテカルロシュミュレーションを用いてSOIボディで発生する過剰キャリアの電荷量を計算した結果、13MeV以上の酸素イオン入射では各素子で記憶保存に用いられる容量であるクリチィカルチャージを越える量であった。すなわち、酸素イオン入射に伴うソフトエラー率は、SOIボディで生じる電荷量が、クリチィカルチャージを超えるまでは徐々にソフトエラー発生率が増加し、クリチィカルチャージを超えるとソフトエラー発生率が飽和すると結論できた。
三井 隆也; 瀬戸 誠; 増田 亮; 平尾 直久*; 松岡 岳洋*
no journal, ,
新規高密度水素吸蔵合金の開発指針を得ることを目的として、GPa級超高圧力下における金属水素化物の物性を調べた。本発表では、水素圧力下で高密度水素吸蔵が期待されるC15ラーベス系合金GdFe2を対象とし、微小試料測定を容易に実現する放射光メスバウアー顕微分光装置を用いたDACによる超高水素圧下の金属水素化反応と相転移現象の観察を試みた。本発表では、C15ラーベス系合金GdFe2の母材,3水素化物,水素誘起アモルファスした試料に加えて、45GPaまでの高水素圧下での水素化反応過程と相転移の観測を行った。発表では、本測定法の利点と新しく観測された複数の磁気,構造相転移の観測結果を紹介する。
阿保 智*; 増田 直之*; 若家 富士男*; 高井 幹夫*; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 岩松 俊明*; 尾田 秀一*
no journal, ,
絶縁膜上薄膜単結晶シリコン(SOI: Silicon-on-Insulator)基板に作製した半導体デバイスは、従来のバルク基板上に作製した半導体デバイスと比較し、ソフトエラー耐性が高いが、SOIデバイス特有の基板浮遊効果のため、バルクデバイスと異なる過程でのソフトエラーが発生する。本研究では、基板浮遊効果抑制のためのボディ電位固定構造を有したSOI SRAM(static random access memory)のソフトエラー耐性評価を9-18MeVの酸素イオンプローブを用いて行った。SOI-SRAMのソフトエラー発生率は、10.5MeV以上の酸素イオン照射で徐々に大きくなり、13MeV以上では飽和した。また、SOIボディで発生する電荷量の計算を行ったところ13MeV以上の酸素イオン照射では、クリティカルチャージ以上の電荷が発生することがわかった。これらのことより、13MeV未満の酸素イオン照射で発生するソフトエラーは基板浮遊効果による電流増幅により引き起こされており、13MeV以上の酸素イオン照射では、酸素イオン自身による電荷生成と基板浮遊効果の相乗作用によりソフトエラーが発生していると考えられる。
の放射光による超高水素圧下メスバウアー分光三井 隆也; 増田 亮; 瀬戸 誠; 平尾 直久*; 松岡 岳洋*
no journal, ,
先進的水素貯蔵材料の開発には、多様な水素環境下における金属の水素化反応や物質の高密度水素吸蔵現象の探索と解明が不可欠である。われわれは、材料の局所分析に適した放射光メスバウアー分光を用いることで、GPa級の超高圧下における金属水素化物の反応過程とこれに伴う基礎物性変化をミクロスコピックな観点から解明することを目指した研究を推進している。最近、われわれは、上記研究の一環として、超高圧下で高密度の水素吸収が期待される希土類鉄合金(GdFe)を液体水素を充填したDAC内に配置して、加圧により水素とGdFeを反応させた場合の放射光メスバウアー分光を実施した。その結果、GdFe中のFeのアイソマーシフトの変化により、超高水素圧下においてGdFeは、約4GPaで急激に水素を吸収して安定した後、8GPa15GPaの領域で緩やかな水素吸収が再度発生することで高密度水素吸収状態に至ることが示唆された。際立った物性変化として、上記の水素の吸収に伴う逐次磁気相転移が発生することも初めて観測された。本報告では、実験方法の詳細と、超微細構造パラメーター変化が示唆するGdFeの逐次磁気転移の発生機構の可能性について紹介する。
平尾 敏雄; 小野田 忍; 牧野 高紘; 高橋 芳浩*; 竹安 秀徳*; 岡崎 勇志*; 阿保 智*; 増田 直之*; 高井 幹夫*; 大島 武
no journal, ,
高度化LSIの中心となるSRAMやDRAM等のメモリ素子に放射線が入射した場合、記憶状態の反転(Single Event Upset: SEU)による誤動作が発生する。このような問題を解決するものとしてSOI(Silicon on Insulator)デバイスが注目されている。本研究では、SOIデバイスの放射線影響を評価するため、基本構造素子としてSOI-pn接合ダイオード、さらに実デバイスとして90nmノードSOI-SRAMを用いて、炭素及び酸素の重イオンマイクロビーム照射による収集電荷挙動及びソフトエラー発生挙動について評価を行った。基本素子における重イオン照射誘起電流を解析した結果、イオン入射により発生する変位電流量は半導体表面の空乏層幅により制御可能であることなどを明らかにした。さらに実デバイスにおいては、SOIボディでの電荷発生量がクリティカルチャージより少ない場合には、各MOSFET側面のボディ電極と引き抜きパッドの距離によりソフトエラー発生率が異なること、また電荷発生量がクリティカルチャージより多い場合には、距離に関係なく発生率が一定となることを明らかとした。
