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吉田 麻衣子; 本多 充; 成田 絵美*; 林 伸彦; 浦野 創; 仲田 資季; 宮戸 直亮; 竹永 秀信; 井手 俊介; 鎌田 裕
Nuclear Fusion, 55(7), p.073014_1 - 073014_9, 2015/07
被引用回数：16 パーセンタイル：57.21(Physics, Fluids & Plasmas)多くのトカマク装置では電子サイクロトロン加熱(ECH)時に熱や粒子の輸送が増大することが観測されており、ITERではECHを伴う運転シナリオの開発にとって重要な課題となっている。この課題を解決するために、JT-60Uの正磁気シアHモード放電、内部輸送障壁を伴う弱磁気シア放電と負磁気シア放電において、ECH印加時に熱及び粒子輸送が増加しない条件を調査した。その結果、トロイダル回転シアが負の大きい値をとる条件では、電子サイクロトロン加熱時のイオン熱輸送の上昇が抑えられることが分かった。この条件は、イオン温度対電子温度の比や、電子加熱パワーに寄らないことを明らかにした。磁気シアが負の値をとる条件では、その値の大きさに寄らず、電子熱輸送と粒子輸送が増加しないことが分かった。これらの結果は、ITERでのECH加熱シナリオの開発や電子加熱が主体となるITER及び原型炉でのプラズマ輸送特性の予知に重要な知見を与える。
成田 絵美*; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
Plasma and Fusion Research (Internet), 10, p.1403019_1 - 1403019_11, 2015/03
The internal transport barriers (ITBs) formed in the tokamak plasmas with the weak magnetic shear and the weak radial electric field shear are often observed and the pressure gradient at the ITB is not very steep. In such plasmas the electron temperature ITB is steeper for co toroidal rotation cases than that for counter rotation cases. Clarifying the relationship between the rotation direction and heat transport in the ITB region, dominant instabilities are examined by the flux-tube gyrokinetic code GS2 to show that the linear growth rates 
for the co and counter rotation cases are comparable in magnitude, but the counter case shows the more trapped electron mode like frequency. The ratio of the electron heat diffusivity to the ion's is higher for the counter-rotation case. The difference in the ratio between the two cases agrees with the experiment. Investigating the flow shear effect on reveals that its effect is not so large as to change the aforementioned tendency.
Garcia, J.*; 林 伸彦; Baiocchi, B.*; Giruzzi, G.*; 本多 充; 井手 俊介; Maget, P.*; 成田 絵美*; Schneider, M.*; 浦野 創; et al.
Nuclear Fusion, 54(9), p.093010_1 - 093010_13, 2014/09
被引用回数：43 パーセンタイル：86.18(Physics, Fluids & Plasmas)Extensive physics analysis and modelling has been undertaken for the typical operational regimes of the tokamak devices JET and JT-60U with the aim of extrapolating present day experiments to JT-60SA, which shares important characteristics with both tokamaks. A series of representative discharges of two operational scenarios, H-mode and hybrid, have been used for this purpose. Predictive simulations of core turbulence, particle transport, current diffusion and pedestal pressure have been carried out with different combinations of models. The ability of the models for reproducing the experimental data is analysed and scenario calculations for JT-60SA are performed following an optimum set of models.
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 滝塚 知典*; 井手 俊介; 伊丹 潔; 諫山 明彦; 福田 武司*
Plasma and Fusion Research (Internet), 8, p.1403082_1 - 1403082_8, 2013/06
In burning plasmas, the electron temperature 
is expected to exceed the ion temperature 
because of the alpha heating. The transport simulations showed that an increase in 
degrades the confinement. However in the International Global H-mode Confinement Database, there are data that have the 
factor exceeding unity in the 
region. This high can be attributed mainly to the improved electron confinement. The conditions required for the improvement have been investigated with the local flux-tube gyrokinetic code GS2. When the ion temperature gradient length is shorter than the electron one, ion temperature gradient (ITG) mode is dominant, whereas trapped electron mode (TEM) is stabilized. Under this situation, the electron heat diffusivity is suppressed. In addition, an increase in the magnetic shear also decreases the electron heat transport in the positive shear range.
/
effect on confinement properties成田 絵美*; 滝塚 知典*; 林 伸彦; 藤田 隆明; 井手 俊介; 本多 充; 諫山 明彦; 伊丹 潔; 鎌田 裕; 田中 靖之*; et al.
Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403102_1 - 2403102_5, 2012/07
In order to improve the prediction capability of confinement properties in burning plasmas with intensive electron heating, we have re-visited the DB3v10 International H-mode Confinement Database with emphasis on the temperature ratio / and considerations on kinetic profiles. It was thereby found that the impact of / is more apparent for discharges with peaked density profiles. Namely, HH factor improves with an increase of peakedness in the density profile for / 
1, whereas it tends to deteriorate with the density peaking for / 
1. The confinement scaling with a contribution of / was also elaborated. In addition, the influence of / described above was examined qualitatively with GLF23 and GS2 codes, which provided results corroborating the performed regression analysis, indicating the interplays of ITG and TEM.
山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 末光 眞希*; 成田 克*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1074, p.36 - 40, 2008/00
本研究ではSi(110)表面の極薄酸化膜の結合構造をリアルタイム放射光光電子分光法で調べた。実験はSPring-8のBL23SUの表面化学実験ステーションで行われた。酸化温度は813Kで、酸素圧力は1.1
10
Paとした。結果として、第一層と第二層Si原子にかかわるSi2p光電子ピークの内殻準位シフトが、O1sピークの急激な初期増加に対応して急激に減少した。このことはSi(110)-162再構成表面と酸素分子との大きな反応性を示唆している。
2 surfaces by O 1s photoemission spectroscopy using synchrotron radiation末光 眞希*; 加藤 篤*; 富樫 秀晃*; 今野 篤史*; 山本 喜久*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 成田 克*; 遠田 義晴*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 46(4B), p.1888 - 1890, 2007/04
被引用回数：12 パーセンタイル：43.14(Physics, Applied)リアルタイムX線光電子分光法を用いてSi(110)の所期酸化が調べられた。O 1s光電子スペクトルの時間発展はわずかに1.5L相当の酸素導入によっても急速に酸化が進むことを示した。最初の酸化は比較的小さい結合エネルギー成分が主であるが、徐々に比較的大きな結合エネルギー成分に置き換わる。従来知られているSi(111)のドライ酸化のO 1s光電子スペクトルと比較して、Si(110)-162表面のアドアトムかその周辺で酸化が起こると推察される。
末光 眞希*; 加藤 篤*; 富樫 秀晃*; 今野 篤史*; 山本 喜久*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 成田 克*
信学技報, 106(108), p.61 - 63, 2006/06
Si(110)-12表面の初期酸化過程をリアルタイム光電子分光法により評価し、Si(100)面酸化と比較した。Si(110)表面ドライ酸化は酸素導入開始直後に表面の数分の1原子層が直ちに酸化される急速初期酸化を示す。急速初期酸化は結合エネルギーの小さいO1s状態の発展を伴い、酸化の進行にしたがってより結合エネルギーの大きなO1s状態がより強く発展する。急速初期酸化は12再配列構造に含まれるとされるSi(111)面と類似した表面アドアトム近傍の酸化と関係付けられる。
2 surface by photoemission spectroscopy末光 眞希*; 加藤 篤*; 富樫 秀晃*; 今野 篤史*; 山本 喜久*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 遠田 義晴*; 成田 克*
ECS Transactions, 3(2), p.311 - 316, 2006/00
Si(110)表面の初期熱酸化過程を放射光を活用したリアルタイムX線光電子分光法で調べた。Si(110)表面の初期酸化は酸素ガス導入直後の急激な酸化の存在で特徴付けられる。O1s光電子ピークのピーク分離によると少なくとも二つの独立した酸化サイトの存在が示唆された。それらはSi(110)-162表面の複雑な構造を反映しているようである。
成田 絵美; 滝塚 知典*; 林 伸彦; 井手 俊介; 本多 充; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおいて、イオン温度T
に対して電子温度T
が上昇することによって熱エネルギーの閉じ込め性能が一般的に劣化することが報告されている。電子とイオンの温度比T/Tに着目したITPAのデータベース解析では、T/Tの上昇とともに閉じ込め時間改善度H
ファクタが低下する傾向が確認された。本発表ではデータベースで確認されたT/Tの閉じ込め性能への影響をシミュレーションによって調査した結果を報告する。シミュレーションは統合コードTOPICS-IBとジャイロ運動論的コードGS2を用いて行った。TOPICS-IBは乱流輸送モデルGLF23を導入して用い、乱流輸送の観点からデータベース解析の結果を検証した。電子加熱が強力となり、T/Tが上昇するとHが低下し、データベース解析と同様の結果が得られた。GS2でより詳細に乱流輸送解析を行ったところ、T/Tの上昇によってイオン温度勾配(ITG)モード/捕捉電子モード(TEM)による不安定性が促進されることが示された。この不安定性の促進がHの低下につながったと考えられる。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 滝塚 知典*; 井手 俊介; 伊丹 潔; 諫山 明彦; 福田 武司*
no journal, ,
核燃焼プラズマにおいてはアルファ粒子による電子加熱が予想されるため、電子温度がイオン温度を上回る場合(T T)での輸送現象の理解が求められている。熱輸送シミュレーションではT Tの領域において、T/Tの増加によって熱エネルギー閉じ込めが劣化する傾向が見られたが、国際HモードデータベースではT Tとなる場合でも閉じ込め改善度Hファクターが1を超えているデータが存在する。それらのデータの特徴を調査したところ、電子の閉じ込め性能が改善されていることがわかった。そこで乱流輸送の観点からどのような条件下で閉じ込めが改善されるのかを調べた。ここではジャイロ運動論的コードGS2を用いて、温度勾配長と磁気シア(電流分布と相関のあるパラメータ)に注目した輸送解析を行った。その結果、電子の閉じ込め改善にはイオンの勾配長が電子のそれよりも短いという条件が必要であることがわかった。また磁気シアの上昇によりイオン温度勾配(ITG)モード/捕捉電子モード(TEM)による不安定性が抑制され、電子の閉じ込めが改善されるということが示された。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、径電場シアを通じた乱流輸送の抑制による内部輸送障壁(ITB)の形成や、順方向回転時での周辺部の温度上昇による性能向上が示されている。一方で、JT-60Uにおいて、径電場シアの分布や周辺部の性能がトロイダル回転分布によってあまり変化していない放電で、電子系ITB形成への順方向回転の寄与が報告されている。このITB形成は加熱では説明が困難なため、トロイダル回転が要因となるコア部の熱輸送の変化に関して1.5次元輸送コードTOPICSに導入された輸送モデルGLF23とジャイロ運動論コードGS2を用いて解析を行った。GLF23ではトロイダル回転によって変化する
シアの安定化効果を考慮しているが、実験で観測された電子のITBを再現できず、熱輸送の変化は確認できなかった。一方、GS2ではシアに加えて、磁力線平行方向フロー速度シアの不安定化効果も考慮した解析を行った。その結果、実験と定性的に一致する線形成長の変化を確認できたが、それが熱輸送に対して有意であるかは不明であり、非線形計算による輸送レベルの評価が必要であることがわかった。
成田 絵美; 本多 充; 林 伸彦; 浦野 創; 井手 俊介; 福田 武司*
no journal, ,
Hモードプラズマにおけるトロイダル回転は閉じ込め性能に対して重要な役割を果たしており、強い径電場シアを通じた乱流輸送の抑制による箱型内部輸送障壁(ITB)の形成が知られている。また、ITBが存在せず、径電場シアが弱い放電ではトロイダル回転の方向はコア部の熱輸送に影響しないと示されている。一方で、放物線型ITBの放電では径電場シアの分布がトロイダル回転によってあまり変化せず、順方向回転が電子系ITB形成に寄与していると報告されている。このITB形成は加熱では説明が困難なため、トロイダル回転が要因となるコア部の熱輸送の変化に関して輸送モデルGLF23を導入した1.5次元輸送コードTOPICSとジャイロ運動論コードGS2を用いて解析を行った。GLF23ではトロイダル回転によって変化するシアの安定化効果を考慮しているが、実験で観測された電子のITBを再現できず、熱輸送の変化は確認できなかった。一方、GS2ではシアに加えて、磁力線平行方向回転速度シアの不安定化効果も考慮した解析を行ったが、平行方向回転速度シアの影響は小さいことが分かり、回転シア以外の効果も考慮する必要があることが示唆された。
末光 眞希*; 加藤 篤*; 富樫 秀晃*; 今野 篤史*; 山本 喜久*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 成田 克*
no journal, ,
次世代CMOSテクノロジーのキーテクノロジーと目されるSi(110)表面の初期ドライ酸化過程を、放射光光電子分光を用いて調べた。高温・低圧反応領域におけるSi(110)表面酸化物の時間発展は、3種類の時間領域からなることが明らかになった。これは従来のSi(001)表面が単独の時間領域を示すことと対照的である。Si(110)初期酸化の特徴は、同表面の原子構造によって理解可能である。
2初期酸化過程の観察,1富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 山本 喜久*; 今野 篤史*; 成田 克*; 末光 眞希*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 高橋 裕也*; 朝岡 秀人
no journal, ,
Si(110)面は正孔移動度がSi(100)面と比較して大きいため、より高速の電子デバイス動作が期待されている。また3次元フィン型トランジスタ構造に用いられる面方位として高集積化の観点からも有望視され、Si(110)面は高速化,高集積化の両者から注目を集めている。このように次世代トランジスタ構造として重要なSi(110)面であるが、デバイス作製の鍵を握る極薄酸化膜の初期形成過程は、これまでほとんど解明されてこなかった。われわれはリアルタイム放射光光電子分光法と走査型トンネル顕微鏡を用いてSi(110)-162清浄表面の初期酸化過程における酸化膜被覆率の時間発展を観察した。その結果、Si(001)-21表面では見られない、Si(110)-162表面特有の急速な初期酸化過程が存在することを見いだした。このような酸化過程は、Si(110)-162再配列表面に特徴的に存在するアドアトムクラスターが寄与する現象と考えられる。
2初期酸化過程の観察,2加藤 篤*; 富樫 秀晃*; 山本 喜久*; 今野 篤史*; 成田 克*; 末光 眞希*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 高橋 裕也*; 朝岡 秀人
no journal, ,
Si(110)面は正孔移動度がSi(100)面と比較して約1.5倍高く、またダブルゲート,トリプルゲートMOSトランジスタ等の3次元デバイスの活性面として使われるなど、高速化,高集積化の両面から注目を集めている。このように次世代トランジスタ構造として重要なSi(110)面であるが、デバイス作製の鍵を握る極薄酸化膜の初期形成過程は、これまでほとんど解明されてこなかった。われわれはリアルタイム放射光光電子分光法と走査型トンネル顕微鏡を用い、Si(110)-162清浄表面への室温酸化過程における酸化物被覆率の時間発展を観察したので報告する。その結果、異なる二種類の酸化状態が存在し、酸化の進展に伴って一方の酸化状態へ移行する過程を見いだした。これらは酸化にかかわるSi(110)-162再配列構造に特徴的に存在するアドアトムクラスターと関連した現象であると考えている。
2清浄表面初期酸化過程の放射光・光電子分光による観察加藤 篤*; 富樫 秀晃*; 山本 喜久*; 今野 篤史*; 成田 克*; 末光 眞希*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 高橋 裕也*; 朝岡 秀人
no journal, ,
Si(110)面の酸化は次世代CMOS技術として注目を集めている。今回、リアルタイム放射光光電子分光法を用いて酸素ガスによるSi(110)-162清浄表面の初期酸化過程を解析した。酸素圧力1.110Paで室温酸化したところ、O1s光電子スペクトルは三つのピークに分離された。酸化が進むにつれて低結合エネルギーの酸化状態からより高い結合エネルギーの酸化状態へと変化することから、低結合エネルギー状態が準安定であることが示唆された。高温酸化でも同様に三つのピークに分離できたが、準安定ピークは含まれていない。こうした低温酸化での準安定ピークの振る舞いはSi(111)表面の酸化でも見られることから、Si(110)表面が(111)ファセットを多く含むと推察される。室温,高温ともにSi(110)表面の初期酸化は酸素導入直後に表面の20-30%が直ちに酸化される急速初期酸化を示した。これは今回得られた実験結果からSi(110)-162再配列構造に存在するアドアトムクラスターが優先的に酸化されることによるものと理解できる。
2初期酸化過程のリアルタイム光電子分光山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 長谷川 智*; 後藤 成一*; 中野 卓哉*; 末光 眞希*; 成田 克*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
no journal, ,
放射光光電子分光法を用いてSi(110)-162表面の初期酸化過程を調べた。この表面特有で他の面方位には見られない急激な初期酸化が観察された。O1s光電子スペクトルの解析から、Si-Si結合への酸素の挿入が初期酸化で主要な過程であることがわかった。その急速初期酸化はSi2pのサブピークの減少を伴う課程である。これはペンタゴンペアの優先的な酸化に伴うSi(110)-162表面の再配列を意味している。
2表面初期酸化過程の放射光光電子分光富樫 秀晃*; 山本 喜久*; 後藤 成一*; 高橋 裕也*; 中野 卓哉*; 加藤 篤*; 長谷川 智*; 今野 篤史*; 末光 眞希*; 朝岡 秀人; et al.
no journal, ,
本研究では、Si(110)-162清浄表面の酸素ガスによる初期酸化過程を放射光光電子分光法(SR-XPS)によって調べた。SR-XPS測定はSPring-8の原子力機構専用表面化学実験ステーションにて行った。使用した基板はBドープp型Si(110)基板で、抵抗率は8
cmから12cmである。基板をウェット洗浄処理後に超高真空中で数回1200
Cまでフラッシング加熱することにより清浄表面を得た。酸化は酸素圧力10
Paから10
Pa、基板温度500Cから670Cで行った。同様の酸化条件におけるSi(001)面の酸素吸着曲線に比べて有意に速い初期酸化を示すことがわかった。その急速初期酸化において、Si2pバルク成分のうちSi(110)-162表面の基本構成要素であるペンタゴンペアに関連付けられる成分が著しく減少した。このことから、Si(110)-162表面で見られる急速初期酸化現象は、ペンタゴンペアが優先的に酸化されることで生じたと結論した。
2 surface by Si 2p photoemission spectroscopy山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 加藤 篤*; 長谷川 智*; 後藤 成一*; 中野 卓哉*; 末光 眞希*; 成田 克*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
no journal, ,
Si(110)-162清浄表面の初期酸化過程をリアルタイム放射光光電子分光により調査した。その結果、Si2pスペクトルの表面成分の一つであるアルファピークが酸素の導入直後に減少することが確認され、これはSi(110)表面に特徴的な急速初期酸化に関連している可能性がある。最近の報告によれば、この成分は表面第1層及び第2層Si原子に起因するとされている。またSiサブオキサイド成分の時間発展を調査したところ、酸素導入直後でもSi
成分がかなりの強度を持っており、Si(001)面の初期酸化とは異なる振舞いを見せることがわかった。
