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論文

Revising the 4${it f}$ symmetry in CeCu$$_{2}$$Ge$$_{2}$$; Soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy

荒谷 秀和*; 中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 川田 萌樹*; 金井 惟奈*; 山神 光平*; 藤岡 修平*; 濱本 諭*; 久我 健太郎*; 木須 孝幸*; et al.

Physical Review B, 98(12), p.121113_1 - 121113_6, 2018/09

AA2018-0352.pdf:1.16MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.121113
 被引用回数：5 パーセンタイル：20.17(Materials Science, Multidisciplinary)

We present a detailed study on the $$4f$$ ground state symmetry of the pressure-induced superconductor CeCu$$_2$$Ge$$_2$$ probed by soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy. The revised Ce $$4f$$ ground states are determined as $$|{Gamma_7}rangle=sqrt{0.45}|{J_{z}=pm frac{5}{2}}rangle - sqrt{0.55}|{mp frac{3}{2}}rangle$$ with $$Sigmamathchar`-{rm type}$$ in-plane rotational symmetry. This gives an in-plane magnetic moment consistent with the antiferromagnetic moment as reported in neutron measurements. Since the in-plane symmetry is the same as that for the superconductor CeCu$$_2$$Si$$_2$$, we propose that the charge distribution along the $$c$$-axis plays an essential role in driving the system into a superconducting phase.

論文

Photoluminescence properties of carbon-doped $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ nanocrystals

前田 佳均; 西村 健太郎*; 中島 孝仁*; 松倉 武偉*; 鳴海 一雅; 境 誠司

Physica Status Solidi (C), 9(10-11), p.1884 - 1887, 2012/10

https://doi.org/10.1002/pssc.201200058
 被引用回数：4 パーセンタイル：85.73(Materials Science, Multidisciplinary)

炭素ドープによる$$beta$$-FeSi$$_{2}$$からの固有フォトルミネッセンス(PL)の増強を報告する。平均サイズが14nmのナノ結晶に適切な量のC$$_{60}$$$$^{+}$$イオンを注入すると、PL強度が260%増大し、炭素ドープしていないナノ結晶に比べると励起子の束縛エネルギーが1.8meV大きくなった。さらに、PL強度の増大と励起子の束縛エネルギーの増大の間にはっきりと相関があることを見いだした。この結果は、シリサイドの格子中にドープされた炭素原子が等電子トラップとして振る舞い、理論的に予測されているような安定状態を持つ束縛励起子をおそらく形成することを示唆している。このように$$beta$$-FeSi$$_{2}$$のナノ結晶についてPL強度増大の新しいメカニズムを発見した。

論文

Enhancement of IR light emission from $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ nanocrystals embedded in Si

前田 佳均; 西村 健太郎*; 中島 孝仁*; 松倉 武偉*; 鳴海 一雅; 境 誠司

Physica Status Solidi (C), 9(10-11), p.1888 - 1891, 2012/10

https://doi.org/10.1002/pssc.201200072
 被引用回数：3 パーセンタイル：79.90(Materials Science, Multidisciplinary)

準安定な$$gamma$$-FeSi$$_{2}$$から$$beta$$-FeSi$$_{2}$$への相転移を利用して形成した$$beta$$相ナノ結晶のフォトルミネッセンス(PL)特性を系統的に調べ、二重焼鈍過程の条件を最適化することにより、PL強度を増大させることに成功した。PLを増大させるためには、800$$^{circ}$$Cでの二次焼鈍の時間を、$$gamma$$相の量に関連する400$$^{circ}$$Cあるいは500$$^{circ}$$Cでの予備焼鈍の時間に応じて決めればよいことを明らかにした。幾つか可能性のある要因について議論した結果、Si(111)面上でのナノ結晶の析出の際に各相間の結晶学的な関係Si(111)//$$gamma$$(111)//$$beta$$(202)/(220)が保持されることから、本研究で観測されたPLの増大は主としてナノ結晶とSiの界面条件の改善によるものではないかと推測した。

論文

Benchmark analysis on the failure probability assessment of piping with stress corrosion cracks

荒川 学*; 鳴海 賢太郎; 町田 秀夫*; 鬼沢 邦雄

Proceedings of 2011 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2011) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/07

本論文は、近年BWRプラントにおいてSCCき裂が発見されている再循環系(PLR)配管の構造信頼性評価のために開発された2つの確率論的破壊力学解析コードのベンチマーク解析について述べる。本ベンチマーク解析は、原子力機構で開発したPASCAL-SP及びテプコシステムズが開発したPEPPER-Mの2つの解析コードを用いて実施した。両解析コードについて、SCCき裂を有するPLR配管の健全性評価にかかわる規制基準や維持規格等に基づいて、まず決定論的解析手法の妥当性を確認した後、共通問題を設定し確率論的手法により破損確率解析を実施した。この結果、両コードによるPLR配管の破損確率に関する解析結果はよく一致することを確認した。また、確率モデルや解析手法についての比較から、破損確率に及ぼす変数等の重要度に関する知見が得られた。

口頭

C$$_{60}$$イオン注入した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の発光挙動:結晶組織依存性

中島 孝仁*; 西村 健太郎*; 松倉 武偉*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 前田 佳均

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶への炭素ドープによる固有発光Aバンド(@0.803eV)の発光増強機構の解明を目指して、ナノ結晶以外の結晶組織へのC$$_{60}$$イオン注入を行い、その結晶の発光挙動を検討した。試料の作製には鉄イオンビーム合成法を用いた。多結晶薄膜からナノ結晶などの結晶組織はドーズを10$$^{17}$$ions/cm$$^{2}$$を一定にして、イオン注入エネルギーを100$$sim$$200keVで変化させて作製した。$$beta$$-FeSi$$_{2}$$結晶へのC$$_{60}$$ドープは60keV, 10$$^{13}$$ions/cm$$^{2}$$の条件でC$$_{60}$$イオン注入して行った。フォトルミネッセンス(PL)スペクトルは514.5nm-Arイオンレーザで励起し、32cm分光器とGe検出器を用いて測定した。C$$_{60}$$ドープした$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶の場合は、顕著なAバンドの発光増強が起こる。一方、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$多結晶薄膜の場合は、ドープによってAバンド付近の発光増強は起こらないことが明らかになった。ドープ効果の結晶組織による顕著な違いは、発光の性質に起因している。炭素ドープは励起子発光のみに物理的効果を示し、よって、ナノ結晶におけるようにAバンド増強のみが起こると仮定すれば、多結晶組織では発光全体へのAバンドの寄与がもともと小さく、欠陥起因発光の寄与が大きいため、発光増強が顕著にならなかったと理解することができる。

口頭

Fe$$_{2}$$MnSi/Geヘテロ界面の熱安定性; Mn濃度依存性

前田 佳均; 西村 健太郎*; 永澤 良之*; 鳴海 一雅; 境 誠司

no journal, , 

Ge(111)基板上に成長させたHeusler合金Fe$$_{2}$$MnSi(以下、FMS)について、FMS/Geヘテロ界面を拡散対とみなし、ラザフォード後方散乱(RBS)/チャネリング法によってアニール後の元素の濃度分布から構成元素の相互拡散について調べ、Mn濃度の変化による界面の相互拡散と結晶性の劣化を検討した。アニール温度300$$^{circ}$$Cまでは後方イオン散乱の最小収量$$chi$$$$_{min}$$に大きな増加は見られず、また界面付近での元素の相互拡散が観察されなかった。しかし、400$$^{circ}$$Cでは急激な$$chi$$$$_{min}$$の増加が見られ、これは界面でのFe、Mn原子と基板のGe原子との相互拡散によって誘発された結晶の乱れによることが明らかになった。また、この温度での$$chi$$$$_{min}$$の増加(界面結晶性の乱れ)はMn濃度が大きいほど顕著になるという興味深い事実を見いだした。熱的に非常に安定で相互拡散が起こりにくい化学量論組成Fe$$_{3}$$Si/Geへテロ界面での結果、及び非化学量論組成Fe$$_{4}$$Si/Ge界面での結果と比較すると、後者と同じ挙動を示す。これらのことから、規則格子におけるBサイトのMn原子の占有率が増加すると格子拡散が促進され、同時に界面でのGeとの相互拡散が起こり、結晶性の劣化が著しくなる。さらにMn濃度の増加は、こうした原子空孔の増加を招きやすく、そのために高温でのFe及びMn原子の格子拡散が促進され界面での顕著なGeとの相互拡散につながると考えられる。

口頭

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶の発光への炭素イオン注入の影響

西村 健太郎*; 永澤 良之*; 前田 佳均*; 鳴海 一雅

no journal, , 

60keV C$$_{60}$$イオン注入により、Si中に埋め込まれた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶に炭素ドープし、その発光挙動への影響を調べた。フォトルミネッセンス(PL)スペクトルのA及びCバンドは、C$$_{60}$$ドーズ量によっていずれも独立に強度が変化し、特に前者(Aバンド)では1$$times$$10$$^{13}$$ C$$_{60}$$$$^{+}$$/cm$$^{2}$$で無添加試料の2.6倍に及ぶ顕著な増強が観測された。そこで、C$$_{60}$$ドーズ量に対する励起子束縛エネルギーの変化をPLピークシフト(レッドシフトと発光強度の温度依存性)から調べたところ、発光に顕著な増大が見られたドーズ量1$$times$$10$$^{13}$$ C$$_{60}$$$$^{+}$$/cm$$^{2}$$では束縛エネルギーに1.8meVの増加が起こっていることがわかり、炭素添加によって明確に励起子の束縛エネルギーが増加することが明らかになった。以上のことから、1$$times$$10$$^{13}$$ C$$_{60}$$$$^{+}$$/cm$$^{2}$$の注入条件ではナノ結晶内部に炭素が効率よく添加され、シリコンを炭素で置換することで炭素原子による電子トラップを介して励起子が束縛された状態(束縛励起子:C$$^{-}$$:X)が実現していると思われる。

口頭

Growth of $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ nanocrystals by phase transition and enhancement of light emission property

西村 健太郎*; 中島 孝仁*; 永澤 良之*; 鳴海 一雅; 前田 佳均*

no journal, , 

Photoluminescence (PL) properties have been investigated systematically for the $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ nanocrystals which were formed by controlling the phase transition from the $$gamma$$-phase. Photoluminescence intensity of the FeSi$$_{2}$$ nanocrystals was enhanced by a double thermal annealing in the phase transition process: the preannealing time at 500$$^{circ}$$C surely controls amount of the $$gamma$$-phase precipitated on Si(111), and the postannealing time at 800$$^{circ}$$C dominates final amount of the $$beta$$-phase nanocrystals with coherent interfaces as well as the $$gamma$$$$rightarrow$$$$beta$$ phase transition. It is speculated that the PL enhancement is attributed to the least defective interface between the nanocrystal and Si(111) induced by the phase transition by a double thermal annealing process.

口頭

Fe$$_{2}$$MnSi/Ge(111)エピタキシャル界面:相互拡散のMn組成依存性

松倉 武偉*; 中島 孝仁*; 西村 健太郎*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 前田 佳均

no journal, , 

Fe$$_{3-x}$$Mn$$_{x}$$Si/Ge界面での相互拡散挙動とMn組成について検討した。低温MBEで作製したFe$$_{3-x}$$Mn$$_{x}$$Si/Ge(111)試料(x=0.36, 0.72, 0.84)を、真空中450$$^{circ}$$Cでアニールした。ラザフォード後方散乱法から得た組成の深さ分布をもとに、拡散流束,俣野界面の形成位置とその組成を求めた。Fe$$_{3-x}$$Mn$$_{x}$$Si/Ge拡散対では、Ge基板に向かうFe, Mnの正拡散流束と逆向きのGeの負流束がバランスした相互拡散が支配的で、Siの正流束は非常に小さいことがわかった。これは、Fe$$_{3}$$Si/Ge拡散対で得られた拡散挙動と同様である。3種類の組成いずれも、2時間アニール後、界面組成はFeGe, MnGe, Geの三相領域へと大きく変化し、さらにアニール時間を24時間まで長くすると、それぞれの原子の拡散流束が非常に小さくなり(近平衡状態)、FeGe-MnGe化合物相平衡線に接近していくことがわかった。Fe$$_{3}$$Si/Geでは、FeとGeの相互拡散が支配するためFeSi-FeGe化合物相平衡線に接近した。この結果とFe$$_{3-x}$$Mn$$_{x}$$Si/GeでのFeGe-MnGe相平衡線上への拡散経路はよく整合している。

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