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報告書

原子力緊急時支援・研修センターの活動(平成24年度)

佐藤 猛; 武藤 重男; 奥野 浩; 片桐 裕実; 秋山 聖光; 岡本 明子; 小家 雅博; 池田 武司; 根本内 利正; 斉藤 徹; et al.

JAEA-Review 2013-046, 65 Pages, 2014/02

JAEA-Review-2013-046.pdf:11.18MB

原子力機構は、指定公共機関として、国及び地方公共団体その他の機関に対し、災害対策又は武力攻撃事態等への対処において、防災業務計画及び国民保護業務計画に則り、技術支援をする責務を有している。原子力緊急時支援・研修センターは、緊急時には、専門家の派遣、防災資機材の提供、防護対策のための技術的助言等の支援活動を行う。また、平常時には、我が国の防災対応体制強化・充実のために、自らの訓練・研修の他、国、地方公共団体、警察、消防、自衛隊等の原子力防災関係者のための訓練・研修、原子力防災に関する調査研究及び国際協力を実施する。平成24年度においては、上記業務を継続して実施するとともに、国の原子力防災体制の抜本的見直しに対し、これまでに培った経験及び東京電力福島第一原子力発電所事故への対応を通じた教訓等を活かし、国レベルでの防災対応基盤の強化に向け、専門家として技術的な支援を行うとともに、当センターの機能の維持・運営及び国との連携を図った自らの対応能力強化などに取り組んだ。なお、福島事故への対応については、人的・技術的な支援活動の主たる拠点が福島技術本部に移行することとなったため、平成24年9月をもって終了した。

報告書

原子力緊急時支援・研修センターの活動(平成23年度)

片桐 裕実; 奥野 浩; 岡本 明子; 池田 武司; 田村 謙一; 長倉 智啓; 中西 千佳; 山本 一也; 阿部 美奈子; 佐藤 宗平; et al.

JAEA-Review 2012-033, 70 Pages, 2012/08

JAEA-Review-2012-033.pdf:6.38MB

日本原子力研究開発機構は、災害対策基本法等に基づき「指定公共機関」に指定されており、国及び地方公共団体その他の機関に対し、災害対策又は武力攻撃事態等への対処に関して、技術支援をする責務を有している。原子力緊急時支援・研修センターは、緊急時には、全国を視野に入れた専門家の派遣、防災資機材の提供、防護対策のための技術的助言等の支援活動を行う。また、平常時には、我が国の防災対応体制強化・充実のために、自らの訓練・研修の他、国, 地方公共団体, 警察, 消防, 自衛隊等の原子力防災関係者のための実践的な訓練・研修並びに原子力防災に関する調査研究を実施する。平成23年度においては、上記業務を継続して実施するとともに、平成23年3月11日の東日本大震災により発生した東京電力福島第一原子力発電所の事故対応について、原子力機構が実施する人的・技術的な支援活動の拠点として、原子力緊急時支援・研修センターを機能させた。各部署と連携を取りながら原子力機構の総力を挙げて、国,地方公共団体の支援要請を受け、事業者が対応する復旧にかかわる技術的検討、住民保護のためのさまざまな支援活動や、特殊車両・資機材の提供を継続して実施した。

論文

Synchrotron radiation photoemission study of Ge$$_{3}$$N$$_{4}$$/Ge structures formed by plasma nitridation

細井 卓治*; 朽木 克博*; 岡本 学*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 志村 考功*; 渡部 平司*

Japanese Journal of Applied Physics, 50(10), p.10PE03_1 - 10PE03_5, 2011/10

 被引用回数:11 パーセンタイル:47.47(Physics, Applied)

Chemical bonding states and energy band alignment of pure germanium nitride (Ge$$_{3}$$N$$_{4}$$) formed on a Ge(100) substrate were characterized by synchrotron radiation photoemission spectroscopy (SR-PES). The core-level shift of 2.31 eV originating from Ge-N bonds (Ge$$^{4+}$$) with respect to the bulk Ge 3d$$_{5/2}$$ peak (Ge$$^{0+}$$) was determined. In situ SR-PES study on changes in Ge 3d, N 1s, and O 1s core-level spectra during thermal annealing revealed that oxidized surface layer on Ge$$_{3}$$N$$_{4}$$ could be selectively removed at around 773 K, which was 50 deg lower than the decomposition temperature of Ge$$_{3}$$N$$_{4}$$. The Ge$$_{3}$$N$$_{4}$$ energy bandgap of 3.68 eV was experimentally determined. The valence band offset at a Ge$$_{3}$$N$$_{4}$$/Ge(100) interface was also estimated to be 1.65 eV, and thus, the energy band alignment between Ge$$_{3}$$N$$_{4}$$ dielectrics and Ge substrate was determined.

論文

Magnetization plateau of the quantum spin nanotube

岡本 清美*; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 坂井 徹; 糸井 千岳*

Physica E, 43(3), p.769 - 772, 2011/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:17.85(Nanoscience & Nanotechnology)

3本の量子スピン鎖が結合したスピンナノチューブの磁化過程について、有限系の数値的厳密対角化と密度行列繰り込み群法によって理論的に解析した。その結果、鎖間の結合が十分に大きい場合には、飽和磁化の3分の1のところに磁化プラトーが現れることがわかった。また、鎖間の結合が非対称になる格子ひずみがある場合には、磁化プラトー形成のメカニズムが2種類あることも判明し、メカニズムの違いによる磁化プラトーの相図を得ることに成功した。

論文

Quantum spin nanotubes; Frustration, competing orders and criticalities

坂井 徹; 佐藤 正寛*; 岡本 清美*; 奥西 巧一*; 糸井 千岳*

Journal of Physics; Condensed Matter, 22(40), p.403201_1 - 403201_13, 2010/10

 被引用回数:33 パーセンタイル:40.7(Physics, Condensed Matter)

スピンナノチューブについての最近の理論的研究をレビューする。特に、S=1/2 3本鎖スピンチューブに焦点をあてる。3本鎖スピンラダーと違って、正三角形のユニットセルを持つスピンチューブはスピンギャップが開いている。ハバード模型に基づく有効理論によると、このユニットセルが二等辺三角形になる格子ひずみによりスピンギャップが消失する量子相転移が起きることが予測される。このことは、数値対角化と密度行列繰り込み群による数値解析により立証された。さらに、われわれは新しい磁場誘起秩序として、ネール秩序,ダイマー秩序,カイラル秩序,不均一秩序などが生じることや、新しいメカニズムによる磁化プラトー現象が起きることも、理論的に示すことに成功した。最近合成された実際のスピンチューブ物質についても簡単にレビューする。

論文

Field induced exotic phenomena of the S=1/2 three-leg quantum spin nanotube

坂井 徹; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*; 佐藤 正寛*

Journal of Low Temperature Physics, 159(1-2), p.55 - 59, 2010/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:40.08(Physics, Applied)

S=1/2三本鎖スピンナノチューブに対する数値的厳密対角化と密度行列繰り込み群による数値解析により、この系の非対称性によって異なる二つのメカニズムにより、飽和磁化の3分の1のところに磁化プラトーが現れることが判明した。

論文

Zr0$$_{2}$$ゲー卜絶縁膜を用いたGe MOSデバイスの界面設計

細井 卓治*; 岡本 学*; 朽木 克博*; 景井 悠介*; Harries, J.; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 志村 考功*; 渡部 平司*

応用物理学会薄膜・表面物理分科会/シリコンテクノロジー分科会共催特別研究会研究報告, p.145 - 148, 2010/01

われわれはリーク電流を減少させて優れた界面特性を持った高品質のhigh-$$k$$/Geゲートスタックを開発した。この製作にはGe基板上への直接ZrO$$_{2}$$デポジションとその加熱酸化が行われた。放射光光電子分光によると、ZrO$$_{2}$$/Ge構造の823Kでの熱酸化はZrO$$_{2}$$とGeの相互拡散がかりでなく、GeO$$_{2}$$界面層の生成をもたらした。等価酸化膜厚(EOT)は1.9nmで、界面準位密度はAu/ZrO$$_{2}$$/Geキャパシタで10$$^{11}$$cm$$^{-2}$$eV$$^{-1}$$と小さかった。さらに、Zr0$$_{2}$$層上にA1$$_{2}$$0$$_{3}$$を形成するとさらにEOTを小さくできることを見いだした。界面準位密度はAl$$_{2}$$O$$_{3}$$/ZrO$$_{2}$$/Geの30分の加熱で5.3$$times$$10$$^{10}$$cm$$^{-2}$$eV$$^{-1}$$であった。10分加熱では1.6nmまでEOTを低減できた。その場合のリーク電流は従来のpoly-Si/SiO$$_{2}$$/Siスタックに比べて二桁低い。

論文

Quantum phase transitions of the asymmetric three-leg spin tube

坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 大塚 雄一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*

Physical Review B, 78(18), p.184415_1 - 184415_11, 2008/11

 被引用回数:45 パーセンタイル:84.16(Materials Science, Multidisciplinary)

対称性の破れた構造を持つS=$$frac{1}{2}$$三本鎖スピンチューブの量子相転移を理論的に解析した。われわれは、電子系チューブに基づく新しい有効理論を提案し、広域に渡る相図を導くことに成功した。密度行列繰り込み群による詳細な解析により、正三角形の対称性に近い狭い領域でスピンギャップが出現し、対称性の破れた構造では急激に消失することが判明した。

口頭

放射光XPSによるGe$$_{3}$$N$$_{4}$$膜の化学結合状態及び熱脱離過程のその場観察

細井 卓治*; 朽木 克博*; 岡本 学*; 原田 真*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 志村 考功*; 渡部 平司*

no journal, , 

HF洗浄したp-Ge(001)基板を超高真空中で加熱クリーニングした後、大面積窒素プラズマ処理装置を用いて基板温度623K・高周波電力50W・窒素分圧10.5Torrで30分間の窒化処理を施した。その窒化膜の化学結合状態及び熱脱離過程を放射光XPSでその場観察した。清浄Ge表面のXPSスペクトルから、Ge3d5/2と3/2の結合エネルギーは29.2eVと29.8eVであった。高密度プラズマにより窒化した試料は大気暴露により窒化膜表面が酸化されるため、熱処理前の試料ではGeの窒化成分と酸化成分の両方が存在する。773Kの真空中加熱処理によりGeO$$_{2}$$成分のみが選択的に熱脱離し、純Ge$$_{3}$$N$$_{4}$$膜のXPSスペクトルが得られた。これより、窒化GeはGe3d5/2ピーク位置から2.2eV化学シフトすることがわかった。

口頭

Quantum phase transition of spin nanotube

坂井 徹; 奥西 巧一*; 大塚 雄一*; 岡本 清美*; 佐藤 正寛*; 糸井 千岳*

no journal, , 

スピンナノチューブについて、数値的厳密対角化と密度行列繰り込み群を用いて理論的に解析した。その結果、格子ひずみが生じると、スピンギャップ相とギャップレス相の間の量子相転移が起きることがわかった。また、スピンギャップによって誘起される超伝導についても議論する。

口頭

Quantum phase transition of the asymmetric three-leg spin tube

坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 大塚 雄一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*

no journal, , 

非対称な鎖間(桁)交換相互作用を持つS=1/2スピンチューブの量子相転移について理論的に調べた結果を報告する。電子系チューブを基礎として、われわれは新しい有効理論を作り、この非対称スピンチューブの包括的な相図を得た。さらに、他の有効理論によりその相図の正当性を確認した。また密度行列繰り込み群と有限系の数値的厳密対角化という数値解析により、桁相互作用が高い対称性を持つライン付近において、有限の領域でスピンギャップが開いていることを示すことに成功した。

口頭

界面特性に優れたAl$$_{2}$$O$$_{3}$$/ZrO$$_{2}$$/GeO$$_{2}$$積層構造ゲート絶縁膜の作製と評価

岡本 学*; 朽木 克博*; 景井 悠介*; Harries, J.; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 細井 卓治*; 志村 考功*; 渡部 平司*

no journal, , 

High-k/GeスタックとしてAl$$_{2}$$O$$_{3}$$/ZrO$$_{2}$$/GeO$$_{2}$$/Geスタックを作製し、その構造並びに電気特性評価を行った。光電子スペクトルにはGeO$$_{2}$$界面層の成長を示すケミカルシフト成分(Ge$$^{4+}$$)に加え、ZrGeO反応層及びこれらの中間状態の存在を示す成分を確認できた。この絶縁膜上にAu電極を形成してAu/Al$$_{2}$$O$$_{3}$$/ZrO$$_{2}$$/GeO$$_{2}$$/Geキャパシタを作製し、室温にてC-V測定を行った。ヒステリシスは21mVと小さく、周波数分散の少ない良好な特性を得た。低温コンダクタンス法で求めたミッドギャップ近傍の界面準位密度は5.3$$times$$10$$^{10}$$cm$$^{-2}$$eV$$^{-1}$$であり、界面特性に優れたHigh-k/Geスタックの作製に成功した。

口頭

4H-SiC(000$$bar{1}$$)面の熱酸化により形成したSiO$$_{2}$$/SiC界面の放射光XPS評価

桐野 嵩史*; 景井 悠介*; 岡本 学*; Harries, J.; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 箕谷 周平*; 中野 佑紀*; 中村 孝*; 細井 卓治*; et al.

no journal, , 

SiCの(000$$bar{1}$$)$$_{C}$$面の界面特性及び信頼性劣化要因の解明を目指して、(000$$bar{1}$$)$$_{Si}$$及び(000$$bar{1}$$)$$_{C}$$面に形成したSiO$$_{2}$$/SiC界面の化学結合状態を放射光XPSを用いて評価した。Si2pピークからSi2p$$_{3/2}$$成分を抽出した。SiC基板と酸化膜からの信号に加えて、価数が異なるサブオキサイド成分が観察された。(000$$bar{1}$$)$$_{C}$$面に形成した酸化膜界面では(000$$bar{1}$$)$$_{Si}$$面と比較してSi$$^{1+}$$成分は少ないが高価数成分が増大し、サブオキサイド成分の総量が多いことが明らかとなった。また(000$$bar{1}$$)$$_{C}$$面に形成した酸化膜の結合エネルギーは(000$$bar{1}$$)$$_{Si}$$面と比較して0.22eV高エネルギー側にシフトし、SiO$$_{2}$$/SiC界面での伝導帯バンドオフセットが小さいことを示唆する結果を得た。

口頭

三本鎖スピンチューブの3分の1磁化プラトー

坂井 徹; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*; 佐藤 正寛*

no journal, , 

三本鎖スピンチューブの磁化過程では、3分の1プラトーが生じることが理論的に予想されているが、ユニットセルを正三角形から二等辺三角形に歪ませる場合には、そのプラトーの形成メカニズムが交代する。数値対角化と密度行列繰り込み群及び新しい有効理論により、その3分の1プラトーの相図を導いた結果を報告する。

口頭

放射光XPSによる熱酸化Si0$$_{2}$$/4H中SiC界面のエネルギーバンド構造分析

桐野 嵩史*; 景井 悠介*; 岡本 学*; Harries, J.; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 箕谷 周平*; 中野 佑紀*; 中村 孝*; 細井 卓治*; et al.

no journal, , 

SiC-MOSFETではSi0$$_{2}$$/SiC界面欠陥に起因する移動度劣化によってチャネル抵抗が増大するため、物性値から期待されるデバイス性能が得られていないのが現状である。4H-SiC(000-1)c面基板上に作製したMOSFETでは4H-SiC(0001)Si面と比較して高いチャネル移動度が得られることが知られているが、酸化膜の信頼性劣化が顕著である。また、従来の4H-SiC(0001)Si面と比較してSiO$$_{2}$$/SiC界面の伝導帯オフセット並びに界面準位密度のエネルギー分布が異なることも指摘されているが、これらの物理的な起源については明らかにされていない。われわれはSiC(000-1)c面の界面特性及び信頼性劣化要因の解明を目指し、放射光XPSを用いて(0001)Si面及び(000-1)c面に形成したSi0$$_{2}$$/SiC界面の化学結合状態並びにエネルギーバンド構造を評価した。

口頭

Field-induced quantum phase transitions of the asymmetric three-leg spin tube

坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*

no journal, , 

S=1/23本鎖スピンチューブは強いフラストレーションによりスピンギャップを持つ。数値的厳密対角化法と密度行列繰り込み群法(DMRG)を用いて、非対称な相互作用によって誘起されるスピンギャップ相とギャップレス相の間の量子相転移が起きることを理論的に解明した。また、強磁場中でも幾つかの興味深い現象が起きることもわかった。磁場中の性質について同じ解析をすることにより、十分強い鎖間相互作用のある場合には、相互作用の非対称性に依存した二つの異なるメカニズムにより、3分の1磁化プラトーが現れることも示された。

口頭

スピンチューブの磁化プラトーにおけるスタガード磁化,ダイマー及びカイラル秩序の共存

坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*

no journal, , 

S=1/2三本鎖スピンチューブの三本の桁方向の交換相互作用を、正三角形から二等辺三角形に変形する模型において、3分の1磁化プラトー状態を密度行列繰りこみ群と数値対角化で解析した結果、正三角形に近い領域で、スタガード磁化,カイラル秩序などの共存相が現れることがわった。

口頭

極薄EOT実現に向けたプラズマ窒化応用high-k/Geゲートスタックの提案

朽木 克博*; 岡本 学*; 秀島 伊織*; 上西 悠介*; 桐野 嵩史*; Harries, J.; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 細井 卓治*; 志村 考功*; et al.

no journal, , 

高性能Geデバイスの実現には、高誘電率絶縁膜形成とその界面制御技術の確立が必須である。ZrO$$_{2}$$薄膜をGe基板上に堆積し、その後熱酸化処理を施したスタックは、優れたMOS界面特性を示す一方で、GeO$$_{2}$$界面層が形成されることにより等価SiO$$_{2}$$換算膜厚(EOT: Equivalent Oxide Thickness)が2nm以上となってしまう。本研究では、高密度プラズマ窒化により形成したGe$$_{3}$$N$$_{4}$$膜の優れた熱的安定性・耐酸化性に注目し、ZrO$$_{2}$$/Ge3N$$_{4}$$/Ge構造を作製し、熱処理後の界面構造について大型放射光施設SPring-8のBL23SUを用いて光電子分光法により評価した。Ge3d及びN1s内殻準位スペクトルの高分解能測定から、823Kの熱酸化処理によって界面Ge$$_{3}$$N$$_{4}$$層はわずかに酸化するものの安定に存在することを確認し、また1.8nmのEOTを実現した。

口頭

放射光XPSによるSiO$$_{2}$$/4H-SiC構造の伝導帯オフセット評価

桐野 嵩史*; 景井 悠介*; 岡本 学*; Harries, J.; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 箕谷 周平*; 中野 佑紀*; 中村 孝*; 細井 卓治*; et al.

no journal, , 

4H-SiC基板上に形成した熱酸化SiO$$_{2}$$/SiC構造は、水素を導入することにより界面特性が向上する一方で、基板面方位によっては信頼性が劣化することが知られている。そこで、4H-SiC(000-1)C面及び(0001)Si面基板上に形成した熱酸化SiO$$_{2}$$/SiCについて、高温水素ガスアニールを施す前後でのエネルギーバンド構造を評価するため、放射光XPSによりO1sエネルギー損失スペクトルからSiO$$_{2}$$のバンドギャップを、価電子帯スペクトルよりSiO$$_{2}$$/SiC価電子帯オフセットを算出した。その結果、(000-1)C面上に形成した酸化膜の伝導帯オフセットは水素ガスアニールにより0.1eV減少することがわかった。

口頭

Interface engineering of ZrO$$_{2}$$/Ge gate stacks by post-deposition annealing and Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ capping layers

渡部 平司*; 岡本 学*; 朽木 克博*; Harries, J.; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 細井 卓治*; 志村 考功*

no journal, , 

High-k絶縁膜としてZrO$$_{2}$$膜をGe基板上に堆積した後に熱酸化処理を施すことでGe-MOSの界面設計を検討した。放射光XPS分析の結果、酸化初期では界面でミキシングが起こり、その後にGeO$$_{2}$$層が成長することを確認した。一方、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$/ZrO$$_{2}$$/Ge構造では、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$膜の低い酸素透過性により熱酸化時の界面酸化反応が抑制され、EOTの薄層化に有効であることを確認した。

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