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論文

RBS study of disordering of Fe$$_{3-x}$$Mn$$_{x}$$Si/Ge(111) heteroepitaxial interfaces

野口 雄也*; 平田 智昭*; 川久保 雄基*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 前田 佳均

Physica Status Solidi (C), 10(12), p.1732 - 1734, 2013/12

https://doi.org/10.1002/pssc.201300380
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nanoscience & Nanotechnology)

We have investigated thermal disordering and instability of Fe$$_{2}$$MnSi (FMS) (111)/Ge(111) heterointerfaces by Rutherford-backscattering spectrometry (RBS), and found pronounced degradation of axial orientation which appears as increase of the minimum yield of RBS when the FMS samples are annealed above 300$$^{circ}$$C. Analysis of interdiffusion at the heterointerface reveals that the disordering mainly comes from interdiffusion between Fe and Ge atoms. This situation is the same as that observed in off-stoichiometric Fe$$_{3}$$Si, ${it i.e.}$, Fe$$_{4}$$Si, but far from that in stoichiometric Fe$$_{3}$$Si.

論文

Ion beam analysis of quaternary Heusler alloy Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si(111) epitaxially grown on Ge(111)

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 平田 智昭*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 山田 晋也*; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

Physica Status Solidi (C), 10(12), p.1828 - 1831, 2013/12

https://doi.org/10.1002/pssc.201300367
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nanoscience & Nanotechnology)

We have investigated crystal quality of Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si (CMFS) epitaxially grown on Ge(111) by using Rutherford-backscattering spectrometry and an axial-ion-channeling technique. It was found that the CMFS/Ge and Co$$_{2}$$FeSi (CMFS with x = 1)/Ge have larger static atomic displacement than Fe-based ternary Heusler alloy Fe$$_{2}$$MnSi and Fe$$_{2}$$CoSi/Ge(111). Quaternary alloys may be affected by increase of mixing entropy. Significant disordering at the interface of CMFS with x = 0.75 was found, and discussed on the basis of thermodynamics.

論文

第2章 放射線の測定、第3章 被ばく線量の測定と評価

吉澤 道夫; 鈴木 隆; 野口 正安*

放射線安全管理の実際3版, p.39_90 - 91_120, 2013/10

第一種放射線取扱主任者向けのテキストである「放射線安全管理の実際」が最新の放射線障害防止法の内容等を反映させたものに改訂されることとなった。これに伴い、旧版の執筆担当箇所であった「第2章 放射線の測定」及び「第3章 被ばく線量の測定及び評価」を最新の情報を取り入れて、改訂した。主な変更点は、国際放射線防護委員会(ICRP)2007年勧告に基づく放射線加重係数及び組織加重係数等の変更、サーベイメータや個人線量計に関する情報のアップデート、記載の明確化などである。

論文

Development of lung and soft tissue substitutes for photons

木名瀬 栄; 木村 雅哉*; 野口 宏; 横山 須美

Radiation Protection Dosimetry, 115(1-4), p.284 - 288, 2005/12

https://doi.org/10.1093/rpd/nci018
 被引用回数：10 パーセンタイル：56.74(Environmental Sciences)

著者らは、これまで人体の骨格について密度や線減弱係数が等価な骨格組織等価材を開発するとともに頭部ファントムを製作した。本研究では、 さらに、 呼吸気道部等を表現するのに必要な人体の肺,軟組織,筋肉,筋肉+10パーセント脂肪,軟骨,喉頭,気管,甲状腺,腎臓,肝臓,皮膚,脳について、それぞれの組織等価材を開発した。また、それぞれの組織等価材は、実測により光子減弱特性を評価した。

論文

Development of skeletal substitute materials

木名瀬 栄; 木村 雅哉*; 野口 宏

Radioisotopes, 52(6), p.277 - 284, 2003/06

https://doi.org/10.3769/radioisotopes.52.277

体外計測装置校正用ファントムの骨格等価材開発において、ベーシックデータ法に基づく、主材に対する添加材の最適量評価式を開発した。また、エポキシ樹脂を主材とした骨格等価材を開発した。開発したエポキシ樹脂材は、93mNbのKX線16.6keV及び241Amの$$gamma$$線59.5keVを用いて透過率を評価した。その結果、実測値は理論値とよく一致し、添加剤最適量評価式の妥当性が検証された。また、本研究で開発したエポキシ樹脂材はICRP Publ.23の骨格等価材として適切であることがわかった。

論文

Development of tissue substitutes with high mass density

木名瀬 栄; 野口 宏; 坂本 幸夫; 中村 尚司*; 木村 雅哉*

Proceedings of 1st Asian and Oceanic Congress for Radiation Protection (AOCRP-1) (CD-ROM), 10 Pages, 2002/10

本研究では、原研で1988年までに開発した人体組織等価材について、光子減弱係数データベースXCOM version 3.1を用いて光子減弱係数を再評価するとともに、Basic Data Methodに基づき、ベース材に対する添加剤最適量を光子エネルギー毎に評価し光子エネルギーと添加剤最適量との関係を調べた。さらに、未開発であった歯,皮質骨等価材等に適用するための高密度組織等価材を試作し、光子透過率を実測して、実測結果と理論値とを比較した。その結果、原研で開発した人体組織等価材は、16.6keVの光子に対して、ICRP Reference Manの組織/臓器のものと同等の性能を有し、ベース材に対する添加剤最適量も適切であることを確認した。また、本研究で考案した添加剤最適量評価手法の妥当性が検証され、 試作したHA 61.80w/o添加の高密度組織等価材($$rho$$=1.81g/cm$$^{3}$$)は、59.5keV光子に対し皮質骨等価材として有用であることがわかった。

論文

面線源効率積分法による容積線源ピーク効率の校正

野口 正安*; 小峰 隆志*; 上沖 寛; 松本 幹雄*

Radioisotopes, 50(7), p.301 - 307, 2001/07

https://doi.org/10.3769/radioisotopes.50.301

標準面線源を用いてGe半導体検出器からの距離を変数とする面線源に対するピーク効率を求め、それを積分することによって任意の厚さと媒体の容積線源に対するピーク効率を計算する方法を検討した。従来の標準容積線源を用いる方法に比べて、この方法の長所は次のとおりである。正確な位置(高さ)決めと高い均一性のためピーク効率の精度が高い。一個の標準面線源を用いて、任意の媒体の容積試料に適用できる。また、線源の保管と廃棄が容易であり、かつ、経費があまりかからない。なお、容積線源におけるサム効果の補正に関する問題点が明らかになった。

報告書

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成6年度)概要

横井 浩一*; 野口 義文*; 森田 誠也*; 中村 直昭*; 高原 弘幸*; 守屋 俊文*

PNC TJ1380 95-004, 235 Pages, 1995/03

PNC-TJ1380-95-004.pdf:8.44MB

釜石鉱山における原位置試験の第2フェーズ(H5$$sim$$H9年度)では、次の5つの領域が研究対象とされている。すなわち、1)深部地質環境特性の把握(TASK-1)、2)深部岩盤における掘削影響領域の評価(TASK-2)、3)結晶質岩中の水理・物質移行特性の把握(TASK-3)、4)人工バリアに関する研究(TASK-4)、5)地震に関する研究(TASK-5)である。本報告書は、主に1)の深部地質環境特性の把握を目的として実施された調査・試験結果をまとめたものであり、同時にこれは他の研究のための基礎的な資料を提供するものである。本年度は大別して7つの調査項目からなり、以下のような成果を得た。(1).割れ目特性調査:250mL坑道において、割れ目の切った切られたの関係や割れ目充填物の組織から、原位置試験場の割れ目の形成順序を推定した。(2).孔内載荷試験:深度、載荷方向の違いは認められず、変形係数と弾性係数の比で判定される岩盤分類では「締まっている」状態に該当した。(3).初期応力測定;550mL坑道において実施された水圧破砕法、円錐孔底ひずみ法、AE法、DRA法より算出された最大主応力の方向はNS$$sim$$N30°W、5$$sim$$20°Nと概ね一致し、水圧破砕法、AE法およびDRA法で推定された鉛直応力は付近の推定被り圧7.0MPaに一致した。(4).MOSAX地下水サンプラーを用いた採水:KG-1孔において予定した5つの区間の内、3つの区間で本採水を実施した。(5).間隙水圧測定:KG-1孔における水圧分布は、全体的な傾向として、大きく分けて4つの帯水層と3つの難透水層に分けられ、間隙水圧の経時変化は原位置試験場周辺の降雨量と調和的な推移を示した。(6).地下水の地球化学特性調査:人工バリア坑道およびアクセス坑道の掘削等のイベントが湧水の物理化学パラメータおよび化学成分に変動を与えることが明らかとなった。(7).既存坑道周辺の応力測定:岩芯鑑定、水平面内および鉛直断面内の応力分布から、水平孔で壁面から0.5$$sim$$1.0m、45$$^{circ}$$上向きで2.0m程度まで坑道の影響が顕著であった。

報告書

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成5年度)

長 久*; 横井 浩一*; 野口 義文*; 森田 誠也*; 中村 直昭*; 高原 弘幸*; 守屋 俊文*

PNC TJ1380 94-001, 1308 Pages, 1994/03

PNC-TJ1380-94-001.pdf:41.64MB

釜石原位置試験第1フェーズでは、地層科学研究の一環として割れ目系岩盤である花崗岩を対象に、地質、水理環境特性の把握と現象の理解と現有調査技術の適用性の確認を目的とした試験研究が実施された。動燃事業団は、第2フェーズの目的を岩体の地質、水理、力学特性の深度依存性や不均質性を把握するために研究範囲を拡大し、地下深部の詳細な地質環境特性の把握と現象の理解および調査試験技術の高度化と確立と設定し、以下の5項目を研究領域として取り組む事としている。1)深部地質環境特性の把握2)深部岩盤における掘削影響領域の評価3)結晶質岩中の水理・物質移行に関する研究4)人工バリア試験5)地震に関する試験研究本報告書では、1)$$sim$$5)の研究の基礎資料を提供するとともに、原位置試験場を含むその周辺の地質構造や水理特性、力学特性、地球化学特性、岩盤内充填粘土挙動の把握を行い、同時に調査を通じて調査試験手法の評価を行い問題点と課題を把握した。

報告書

花崗岩における原位置試験(平成2年度)

長 久*; 野口 義文*; 森田 誠也*; 中村 直昭*; 岩崎 浩*; 堀田 政國*; 穂刈 利之*

PNC TJ1380 91-001, 470 Pages, 1991/05

PNC-TJ1380-91-001.pdf:26.46MB

釜石原位置試験場では、地層科学研究の一環として、当面割れ目系岩盤中の地下水流動現象と物質移動に関する試験、研究およびその技術開発を中心に実施している。1991年度は、岩盤透水性試験と単一割れ目における地下水流下試験の実施を主たる内容とした。このため、新たにKD-90坑道を掘削して排水坑道とし、その周辺に間隙水圧モニター用の試錐孔を配置した。また、既存のKH-1孔における区間水開放後の深度別の水質分析、原位置試験場付近のサンプルを用いた岩石溶出試験を実施した。各試験、研究の成果は次のように要約される。(1)1990年度から実施している試錐孔およびKD-90坑道における地質学的, 岩石鉱物額的調査結果によれば、岩盤透水性試験エリアは亀裂周辺の変質の程度、充填鉱物の種類によって特徴付けられるN70$$^{circ}$$E80$$^{circ}$$NWW系, N40$$^{circ}$$E60$$^{circ}$$NW系, N20$$^{circ}$$E90$$^{circ}$$系, 傾斜20$$^{circ}$$C以下の割れ目系の4つの割れ目群からなっている。(2)KD-90坑道における岩盤透水性試験から坑道規模の透水係数として2.07$$times$$10$$^{-6}$$cm/secが得られた。この値は、同位置で行った低圧透水性試験結果の対数平均値1.14$$times$$10$$^{-6}$$6cm/secと概ね一致し、周辺岩盤の平均的な透水性を表していると考えられる。また、試験区間によるバラつきは10$$^{-6}$$$$sim$$10$$^{-7}$$cm/secの範囲であって、割れ目情報から算出した透水テンソルも併せて検討した結果、この試験エリアでのREV(最小構造単位)は20数m程度と推定された。(3)単一割れ目における地下水流下試験によって、割れ目面におけるチャンネリング現象を実験的に明らかにし、飽和・不飽和浸透流解析から割れ目面は10$$^{-2}$$$$sim$$10$$^{-6}$$cm/secの透水係数を有するいくつかのゾーンに分けられると推定された。しかし、割れ目面内での流量を説明するにはここで用いた解析法は不十分であった。また、坑道壁面における割れ目情報から割れ目面上の流れを推定することは非常に困難である。(4)岩石溶出試験から、岩石成分の溶出が地下水の水質決定に大きく関与すると推定された。特に花崗閃緑岩や閃緑岩がNa$$^{+}$$, K$$^{+}$$を、鉱石がCa$$^{2+}$$, Mg$$^{2+}$$, SO$$_{4}$$$$^{2-}$$, Cl$$^{-}$$を相当量供給することが明らかになった。KH-I孔開放後の水質は古い地下水への変化が認められたが、坑道湧水は残層タイプに変化した。この違いには流出量の多寡

報告書

花崗岩における原位置試験(平成元年度)

浜辺 修二*; 長 久*; 横井 浩一*; 野口 義文*; 飯島 章夫*; 森田 誠也*; 中村 直昭*

PNC TJ4380 90-002, 463 Pages, 1990/05

PNC-TJ4380-90-002.pdf:29.89MB

釜石原位置試験場では、地層科学研究の一環として、当面割れ目系岩盤中の地下水流動現象と物質移動現象に関する試験、研究およびその技術開発を中心に実施している。本年度は、岩盤透水性試験エリアを設定し、そこの水理地質学的な環境を調査、研究することと岩盤透水性試験の実施設計を行うことを主たる目的とした。このため、新規にKD-89坑道、KR-89切上およびKB-89A、B試錐座を掘削した後に試錐孔を配置して、試錐孔および坑道の地質調査、ジオトモグラフィー、低圧透水性試験および孔間透水性試験などを実施した。なお、予備的なベンチレーション試験と坑道壁面での蒸発量測定も行った。各試験、研究の結果を要約すると以下のとおりである。(1)岩盤透水性試験エリアは、充填鉱物の種類で特徴づけられるN70$$^{circ}$$ $$sim$$80$$^{circ}$$ E、N80$$^{circ}$$ $$sim$$90$$^{circ}$$ Wと、N30$$^{circ}$$ $$sim$$40$$^{circ}$$ Wという走向を有する3つの割れ目群からなっていると推定され、その内N70$$^{circ}$$ $$sim$$80$$^{circ}$$ Eの割れ目群が卓越している。(2)坑道掘削時に周辺岩盤は、坑道の形状、割れ目の方向に起因して複雑な挙動をしたが、全体としては弾性的な挙動といえた。そこでのヤング率は2区間で10$$^{5}$$kg/cm$$^{2}$$から10$$^{4}$$kg/cm$$^{2}$$のオーダーに変化したが、全体として顕著な変化は認められなかった。一方、透水係数は掘削前後で、10$$^{-9}$$cm/secから10$$^{-8}$$cm/secのオーダーに大きくなった区間と、逆に10$$^{-5}$$cm/secから10$$^{-6}$$m/secのオーダーに小さくなった区間が認められた。(3)ベンチレーション試験による坑道規模の透水係数として10$$^{-7}$$cm/secのオーダーが得られた。また、蒸発量測定では壁面の不飽和帯を検出できる可能性を認めた。比抵抗探査の結果もこれを支持した。(4)比抵抗、レーダートモグラフィーの結果は、N70$$^{circ}$$ $$sim$$80$$^{circ}$$ Eの割れ目群を探知した。それは開口割れ目と相関があり、含水した間隙が比較的多いと予想された。(5)低圧透水性試験、孔間透水性試験で、岩盤透水性試験エリアの透水性に異方性があることを明らかにした。これは、割れ目の方向に起因すると考えられた。得られた透水係数は、1.5$$times$$10$$^{-5}$$$$sim$$1.1$$times$$10-8cm/secである。(6)坑道規模3.5$$times$$3.0$$times$$50.0mの岩盤透水性試験を設計し、観測区間を5区間設

口頭

RBS study of disordering of Fe$$_{3-x}$$Mn$$_{x}$$Si/Ge(111) heteroepitaxial interfaces

野口 雄也*; 平田 智昭*; 川久保 雄基*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 前田 佳均

no journal, , 

We have investigated perfection of atomic rows on iron-based Heusler alloy films, Fe$$_{3-x}$$Mn$$_{x}$$Si, on Ge(111) planes by using ion channeling technique in order to find the dominant factors for the perfection. Fe$$_{3-x}$$Mn$$_{x}$$Si/Ge(111) (x=0.84, 0.72 and 0.36) interfaces have imperfection of atomic rows which may be controlled by both the lattice mismatch with the Ge substrate and the Mn-Si pairs due to the site disorder in the film with the Mn content x = 0.75. This is in contract with Fe$$_{3}$$Si/Ge(111) and Fe$$_{2}$$CoSi/Ge(111) which have a high quality of atomic rows at the heterointerface like that of perfect crystals. Analysis of axial channeling parameters employed in this study is very useful for quantitative evaluation of perfection of atomic rows at the heterointerface.

口頭

Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si/Geエピタキシャル薄膜のイオンビーム解析

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

no journal, , 

本研究ではGe(111)面上にエピタキシャル成長させた膜厚50nmのCo$$_{2}$$Mn$$_{0.5}$$Fe$$_{0.5}$$Si(以下、0.5CMFS), Co$$_{2}$$Mn$$_{0.25}$$Fe$$_{0.75}$$Si(0.75CMFS)(111)面のイオンチャネリング測定と、DebyeモデルとBarrette-Gemmellモデルによって静的原子変位を評価し、$$<$$111$$>$$軸の結晶性について検討した。イオン散乱測定は2.0MeV $$^{4}$$He$$^{+}$$イオン,散乱角165$$^{circ}$$で行い、Ge$$<$$111$$>$$軸から$$pm$$5$$^{circ}$$範囲でチャネリングディップ曲線を測定し、最小収量$$chi$$$$_{min}$$と半値角$$psi$$$$_{1/2}$$を決定した。得られた$$chi$$$$_{min}$$は薄膜の最大組成のCo原子の軸チャネリングに、$$chi$$$$_{min}$$付近の急激な収量の増加はFe, Mn原子の$$<$$111$$>$$軸からの原子変位(構造乱れ)によるものと考えられる。0.5CMFSと0.75CMFSを比較すると0.5CMFSの方の$$chi$$$$_{min}$$が小さく、$$psi$$$$_{1/2}$$が大きくなった。これは0.5CMFSが0.75CMFSよりも軸方向のCo原子の構造乱れが小さいことを示す。ヘテロ界面と薄膜内部の$$chi$$$$_{min}$$とCo原子の静的原子変位$$<$$u$$_{s}$$$$>$$をFe組成でまとめると、界面では0.75CMFSのところで軸配向性が劣化しているが、薄膜内部では他との差が小さいことが分かった。これは、界面から成長が進むにしたがって、$$<$$111$$>$$軸周りでの結晶性を改善する物理過程が存在することを示唆している。

口頭

イオンチャネリングによるFe$$_{3}$$Si/Si(111)エピタキシャル界面の評価

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 平田 智昭*; 前田 佳均; 境 誠司; 鳴海 一雅

no journal, , 

格子不整合+4%程度のFe$$_{3}$$Si(111)/Si(111)ヘテロ界面を作製しその構造乱れをイオンチャネリングで評価し、最新のスピン注入のデータと比較した。まず、化学量論性が結晶性に与える影響を調べるために化学量論組成のFe$$_{3}$$Siと非化学量論組成のFe$$_{4}$$Si薄膜をSi(111)面上にエピタキシャル成長させた。断面TEM観察によると、前者の界面では平坦で均一な成長が観察されたが、後者では部分的に非晶質状態が生成し、不均一な成長が界面から起こっていることがわかった。次に、Si$$<$$111$$>$$軸でのチャネリングディップ曲線からその最小収量と臨界角を求め、Barrett-Gemmell理論及びDebye理論を用いて原子変位を計算した。界面の状況に対応して後者の界面での原子変位は前者の界面の2倍程度になっていることが明らかにできた。安藤らは、このヘテロ界面を用いたPd/Fe$$_{3}$$Si/Si, Pd/Fe$$_{4}$$Si/Si試料の強磁性共鳴(FMR)を測定し、強磁性層からPdへのスピン注入によるFMRスペクトルのDC起電力を求めた結果、最も原子変位の少ないFe$$_{3}$$Si(111)/Si(111)ヘテロ界面から成長したFe$$_{3}$$SiからPdへのスピン注入では68mV程度の非常に大きな値を得ている。これは界面からFe$$_{3}$$Si薄膜が軸のそろった非常に均一な成長をしているため、膜全体で効率的なスピン輸送が起こるためであると説明されている。以上のことから、イオンチャネリングによるヘテロ界面の評価とスピン注入特性が一致していることを明らかにできた。

口頭

Fe$$_{3}$$Si/Si(111)ヘテロ界面の軸配向性の評価

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 水城 達也*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

no journal, , 

ホイスラー合金Fe$$_{3}$$Siは、スピンFETのソース電極およびドレイン電極の候補の一つである。本研究では、Fe$$_{3}$$Si/Siの熱安定性を明らかにするために、ラザフォード後方散乱(RBS)/チャネリング法を用いて、アニール温度によるFe$$_{3}$$Si/Si試料の結晶軸配向性について検討した。低温MBE法によって膜厚50nmのFe$$_{3}$$SiをSi(111)上に成長させ、赤外線ランプアニールにより高真空中にて100$$^{circ}$$C及び200$$^{circ}$$Cで2時間アニールをした。各試料についてチャネリングディップ曲線を測定し、軸配向性を評価する最小収量($$chi$$$$_{min}$$)と半値角($$psi$$$$_{1/2}$$)を求めた。これまでの研究により、Fe$$_{3}$$Si/Si未アニール試料の$$chi$$$$_{min}$$は18%であり、$$psi$$$$_{1/2}$$は0.99$$^{circ}$$であることが明らかとなっている。100$$^{circ}$$C及び200$$^{circ}$$CでアニールしたFe$$_{3}$$Si/Si試料の$$chi$$$$_{min}$$はそれぞれ19%と20%であり、$$psi$$$$_{1/2}$$は0.85$$^{circ}$$と0.83$$^{circ}$$であった。未アニール試料と200$$^{circ}$$Cアニール試料を比較すると$$chi$$$$_{min}$$が2 %程度増大し、$$psi$$$$_{1/2}$$が0.16$$^{circ}$$程度減少した。これは、アニールをしたことで界面での結晶性が乱れたためであると推測される。講演ではチャネリングパラメータ($$chi$$$$_{min}$$、$$psi$$$$_{1/2}$$)とDebyeモデルおよびBarette-Gemmellモデルから原子の静的変位$$<$$u$$_{s}$$$$>$$の計算結果、およびRBSスペクトルからFe$$_{3}$$Si薄膜内部の組成比の変化、界面における拡散の程度からアニールの影響について考察する。

口頭

Cuドープによる$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶の赤外発光増強

平田 智昭*; 香川 成矢*; 永露 友宏*; 柴原 幸平*; 岩本 遼太郎*; 川久保 雄基*; 野口 雄也*; 水城 達也*; 鳴海 一雅; 境 誠司; et al.

no journal, , 

半導体$$beta$$-FeSi$$_{2}$$は光通信の光源用レーザの材料として注目されているが、実用化には発光強度が不十分である。我々はこれまでに$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶へのCuドープによる発光増強を確認している。本研究では、このCuドープ効果をフォトルミネッセンス(PL)測定およびフォトキャリアインジェクション(PCI)測定によって検討した。用いた試料はn-Si中に析出させた平均サイズ10nmの$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ナノ結晶である。析出後、Cu蒸着と急速熱アニール(800$$^{circ}$$C)とでナノ結晶層にCuを拡散させた。Cu薄膜成膜後、800$$^{circ}$$Cで5.5時間アニールしたCuドープ試料と2時間アニールしたノンドープ試料のPLスペクトルの比較により、Cuドープによって固有発光(Aバンド)、不純物発光(Cバンド)ともに発光増強を確認した。また、同じノンドープ試料においてもアニール時間の延長によってPL強度は増強した。しかし、同時間程度アニールしたノンドープ試料とCuドープ試料を比較しても、発光強度は増強した。以上のことから、Cuドープによる純粋な増強効果があることを見出した。また、同時間程度アニールを行ったノンドープ試料と比較したCuドープ試料のA及びCバンドのPL増強率は、総アニール時間5.5時間のときにいずれの試料においても両バンドで最大となり、Aバンドは2.1倍、Cバンドは5.7倍に増強した。さらにアニール時間を増加させると、PL増強率は減少した。これらの結果を基に、発光増強へのCuドープ効果について考察する。

口頭

RBSによる$$beta$$-FeSi$$_{2}$$のCu拡散挙動の検討

野口 雄也*; 水城 達也*; 川久保 雄基*; 平田 智昭*; 香川 成矢*; 永露 友宏*; 岩本 遼太郎*; 柴原 幸平*; 鳴海 一雅; 前田 佳均

no journal, , 

半導体$$beta$$-FeSi$$_{2}$$は、石英系光ファイバの伝搬損失が最小となる波長1.55$$mu$$mで固有発光が観測されているため、光通信の光源に用いられている分布帰還レーザの活性層の材料として注目されている。しかし、実用化には発光強度が不十分である。我々はこれまでに$$beta$$-FeSi$$_{2}$$多結晶薄膜及びナノ結晶にCuを蒸着後、熱処理することで発光増強することを確認している。本研究では、ラザフォード後方散乱(RBS)法を用いて$$beta$$-FeSi$$_{2}$$多結晶薄膜及びナノ結晶へのCu原子の拡散挙動を拡散距離と拡散係数から検討した。$$beta$$-FeSi$$_{2}$$多結晶薄膜及びナノ結晶試料は、イオンビーム合成法を用いてCZ-Si(100)基板中に$$beta$$-FeSi$$_{2}$$を析出させて作製した。その後、試料表面にCu薄膜を蒸着して800$$^{circ}$$Cで2-10時間熱処理した。熱処理前後のRBSスペクトルの変化から、Cu原子がSi基板側へ、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の膜厚55.3nmよりも深くまで拡散していることを見出した。$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Cu/Siを熱処理すると、Cu原子は$$beta$$-FeSi$$_{2}$$同士の結晶粒界やSi基板との界面に偏析し、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$粒内にも微量に存在することが報告されていることから、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$粒内にCu原子がドープされていることがわかった。さらに、RBSスペクトルの解析から得られた多結晶薄膜試料及びナノ結晶試料中のCuの拡散係数は、Si中のCuの拡散係数よりも9桁程度小さくなった。これは、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$中のCuの拡散係数が非常に小さいためであると考えられる。

口頭

イオンチャネリングによるスピン注入界面; Fe$$_{3}$$Si(111)/Si(111)の原子変位の評価

野口 雄也*; 川久保 雄基*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 前田 佳均

no journal, , 

DO$$_{3}$$型規則格子をもつホイスラー合金Fe$$_{3}$$Siは、Fe$$_{3}$$Si(111)/Si(111)ヘテロ界面において+4%程度の大きい格子不整合をもつが、低温分子線エピタキシー(MBE)法により原子層レベルで平坦なエピタキシャル界面が実現されている。本研究では、ラザフォード後方散乱(RBS)/チャネリング法によりFe$$_{3}$$Si(111)/Si(111)ヘテロ界面の原子変位を評価し、界面の熱安定性の支配因子を検討した。MBE法を用いてSi(111)基板上に作製したFe$$_{3}$$Siエピタキシャル膜を373, 473, 573Kで真空中2時間アニールし、その後、2MeV $$^{4}$$He$$^{+}$$を用いてSi$$<$$111$$>$$軸付近での後方散乱収量の角度依存を測定した。最小収量$$chi$$$$_{min}$$、臨界角$$psi$$$$_{1/2}$$を求め、Debye理論を用いて、静的原子変位$$<$$${it u}$ $$_{s}$$$$>$$を計算した。$$<$$${it u}$ $$_{s}$$$$>$$のアニール温度依存性より、FeはSiよりも$$<$$${it u}$ $$_{s}$$$$>$$の増加量が大きいことがわかった。これは原子列の乱れはFe原子の乱れが支配的であることを示している。DO$$_{3}$$型格子では$$<$$111$$>$$軸方向へのFe原子拡散はSi原子拡散より起こりやすい。しかし、RBSスペクトルからはアニール後の拡散挙動は確認できなかった。また、Fe原子の$$<$$${it u}$ $$_{s}$$$$>$$は、それぞれのアニール温度の熱膨張による原子変位に支配されている。これらの結果から、室温で測定したFe原子の$$<$$${it u}$ $$_{s}$$$$>$$は、高温での熱膨張による原子変位が室温にクエンチ(残留)されたものと考えることができる。これはFe$$_{3}$$Si$$<$$111$$>$$軸方向の原子変位は非線形性が大きいことを表す。

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