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武山 昭憲; 出崎 亮; 杉本 雅樹; 吉川 正人
Journal of Asian Ceramic Societies (Internet), 3(4), p.402 - 406, 2015/12
Ceramic yield, density, volume change and pore size distribution were measured for radiation- and thermally cured (poly carbo silan) PCS powder when they were pyrolyzed in the temperature ranges between 673 and 973 K. Higher ceramic yield was obtained for radiation-cured powder due to smaller amount of evolved gas. Temperature dependence of volume change and the total pore volume show the formation and disappearance of pores in the powders were determined by the volume shrinkage and evolution of decomposed gases. Volume shrinkage narrowed the pore size distribution for radiation-cured powder. For thermally cured powder, the narrowing of size distribution was disturbed by aggregated pores. Smaller amount of evolved gas from radiation-cured powder relative to thermally cured powder prevented the aggregation of pores and provided the narrow size distribution.
土方 泰斗*; 三友 啓*; 松田 拓磨*; 村田 航一*; 横関 貴史*; 牧野 高紘; 武山 昭憲; 小野田 忍; 大久保 秀一*; 田中 雄季*; et al.
Proceedings of 11th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-11) (Internet), p.130 - 133, 2015/11
In order to develop semiconductor devices with MGy radiation resistivity, we are developing power metal-oxide-semiconductor field-effect-transistors (MOSFETs) based on silicon carbide (SiC) semiconductors. The 
-ray irradiation responses of power SiC-MOSFETs were studied under various irradiation temperatures and humidity with various gate-bias conditions. Making comparisons between these responses, the optimum device operating condition and a better device structure were derived and MGy resistivity was achieved. Besides, -ray irradiation tests for a motor-driver circuits consisting of SiC-MOSFETs were carried out, and as a result, their continuous operation up to 2 MGy was confirmed.
武山 昭憲; 松田 拓磨; 横関 貴史; 三友 啓; 村田 航一; 牧野 高紘; 小野田 忍; 田中 雄季*; 神取 幹郎*; 吉江 徹*; et al.
Proceedings of 11th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-11) (Internet), p.134 - 137, 2015/11
Influence of -ray irradiation under high temperature and high humidity circumstance on the electrical characteristics of Silicon Carbide (SiC) Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFETs) was investigated. The drain current (I
)-gate voltage (V
) curves shifted to the negative voltage side and no significant further shift was observed with increasing the dose above 10 kGy. Suppression of the negative shift of threshold voltage (V
) means that positive charges generated by irradiation were thermally annealed by elevated temperature during irradiation. The leakage current slightly increased at 5 and 10 kGy, however, those values recovered to be approximately the initial value above 40 kGy. Humidity circumstance attributed to remarkable suppression of the leakage current in comparison with dry circumstance.
成澤 雅紀*; 江夏 昌志; 武山 昭憲; 杉本 雅樹; 出崎 亮; 佐藤 隆博; 外薗 洋樹*; 河相 武利*; 岩瀬 彰宏*
Journal of the Ceramic Society of Japan, 123(9), p.805 - 808, 2015/09
Two kinds of Si-O-C(-H) ceramics particles having intrinsic photoluminescence (PL) spectra were prepared from silicone resin microspheres by heat treatment in a hydrogen atmosphere at 800 or 1100
C. The obtained particles were painted on a Si substrate using a binder, and ion-beam-luminescence spectra were observed under proton beam irradiation with an acceleration energy in the ranges of 1-3 MeV. Observed spectra had peaks at wavelength of 520-540 nm. These peak wavelengths were larger than those observed under UV light irradiation. The luminescence of H
1100 (sample decarbonized at 1100C) was bright, and that of H 800 (sample decarbonized at 800C) was faint. However, the intensity of luminescence decreased rapidly at an early stage of the beam irradiation. In air, a sharp luminescence band with a peak at 300 nm appeared together with the main emission with a peak in the range of 520-540 nm. The existence of the sharp band at 300 nm was apparent in the H 800 spectra, whereas it appeared as a minor peak in the H 1100 spectra in air.
梶野 瑞王*; 猪俣 弥生*; 佐藤 啓市*; 植田 洋匡*; Han, Z.*; An, J.*; 堅田 元喜; 出牛 真*; 眞木 貴史*; 大島 長*; et al.
Atmospheric Chemistry and Physics, 12(24), p.11833 - 11856, 2012/12
被引用回数：47 パーセンタイル：73.35(Environmental Sciences)北東アジア領域の大気汚染を再現するために、新しいエアロゾル化学輸送モデルRAQM2を開発した。単純化したエアロゾル動力学モデルとガス・粒子転換の完全動的解法をモデルに導入した。大気エアロゾルの性状を厳密に考慮するために、エアロゾルの粒径を4つのカテゴリに分類して計算する分類法を適用し、2006年の1年間について北東アジアの大気拡散シミュレーションを実施した。計算値と観測値の比較によると、主要な人為及び自然起源の大気中無機物質の広域輸送プロセスをファクター2から5の精度で再現した。計算された質量ベースの粒径分布と化学組成は、観測結果と一致した。辺戸岬での比較によると、冬季には累積モードのエアロゾルに凝縮したHSO
ガスが主要であったが、夏季にはエイトケン・累積モードのエアロゾルと混合した非海塩由来のSOが主要であった。エアロゾルの混合形態は光学的性質と雲の凝縮活性化を変化させるため、このプロセスの厳密な予測と検証がエアロゾル・雲・放射相互作用研究において必要不可欠である。
武山 昭憲; 杉本 雅樹; 吉川 正人
Materials Transactions, 52(6), p.1276 - 1280, 2011/06
被引用回数：17 パーセンタイル：61.60(Materials Science, Multidisciplinary)化学的に安定で耐蝕性に優れる炭化珪素(SiC)セラミック薄膜は、高温で使用される水素分離膜への応用が期待されているが、その実現のためには、欠陥(ピンホールやクラック)のないSiCセラミック薄膜を円筒形多孔質基材表面に作製する方法の確立が課題となっている。本報ではSiCの原料となる前駆体高分子のコーティング方法に着目し、欠陥を低減させたSiCセラミック薄膜の実現を目指した。初めに円筒形多孔質基材を濃度10%のポリカルボシラン(PCS)溶液に浸漬してから徐々に引き上げる手法を2回繰り返すことにより、その表面にPCS薄膜を形成した。ついで作製したPCSコート円筒形多孔質基材を回転させながら、ヘリウム中、線量12MGyの電子線を照射して表層のPCS薄膜を架橋・不融化した後、アルゴン中923Kで焼成して炭化珪素(SiC)セラミック薄膜へと転換した。得られたSiCセラミック薄膜について、水素透過率、及び窒素透過率の温度依存性を測定したところ、分離比がクヌッセン拡散の理論値約4を超え、水素透過率が温度とともに向上した。このことから作製したSiCセラミック薄膜にはクラックやピンホール等の欠陥が極めて少なく、分子ふるい効果が水素の透過メカニズムの支配因子であることが確かめられた。SiCセラミック薄膜の分離比は、焼成温度が923Kのときに最大となり、測定温度523Kにおいて分離比51、水素透過率3.1
10
mol/m
/s/Paを得ることができた。
武山 昭憲; 山本 春也; 吉川 正人; 長谷川 良雄*; 粟津 賢史*
JAEA-Research 2007-012, 29 Pages, 2007/03
JAEA-Research-2007-012.pdf:3.77MB
ゾル-ゲル法によってプレカーサー繊維を作製し、それを硫化水素雰囲気で熱処理後、引き続き酸素雰囲気中で熱処理することによって、硫黄添加二酸化チタン繊維を作製した。繊維の結晶構造は二酸化チタンのアナターゼ構造であり、光触媒効果の発現に適した結晶構造であることがわかった。光学特性の評価の結果、硫黄添加二酸化チタン繊維はアナターゼ構造よりも見かけ上約0.06eV短いバンドギャップを持ち、より多くの量の可視光を吸収できることがわかった。元素分析の結果から、繊維中には硫黄原子が約0.58原子%添加されており、また二酸化チタンの酸素原子と置換した位置に添加されていることがわかった。この硫黄添加二酸化チタン繊維を用いてトリクロロエチレンの分解実験を行ったところ、可視光照射下においてトリクロロエチレン濃度の減少と二酸化炭素の発生が確認された。このことから、硫黄添加二酸化チタン繊維が可視光照射下で光触媒効果を発現可能であることがわかった。
(100) films by helium irradiation山本 春也; 永田 晋二*; 武山 昭憲; 吉川 正人
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 249(1-2), p.374 - 376, 2006/08
被引用回数：8 パーセンタイル：49.64(Instruments & Instrumentation)二酸化チタン(TiO)は優れた光触媒材料であるが、薄膜状で光触媒反応を利用する場合には、薄膜表面の微細構造化による触媒反応の活性化が必要とされる。本研究では、ヘリウムなど希ガスを材料表面にイオン照射した場合に形成されるブリスター(膨れ)を利用して薄膜表面の微細構造の形成制御を試みた。今回は、ヘリウムイオンの照射エネルギー(1
4keV),照射量(110
2.310
ions/cm)などブリスター形成条件について調べた。実験では、レーザー蒸着法により
-AlO
基板上に(100)面に結晶配向したルチル型TiO膜を作製し、室温でヘリウムイオン照射を行った。走査型電子顕微鏡(SEM),原子間力顕微鏡(AFM)により薄膜の表面構造の観察を行い、また、ラザフォード後方散乱(RBS)により結晶構造評価を行った。その結果、照射エネルギー:24keV,照射量:410ions/cm以上で直径が約100nm,高さが20nmのブリスターが照射領域に一様に形成することを確認できた。また、照射量に対してブリスターの大きさがほとんど変化しないことがわかった。さらに、照射量が210ions/cm以上になるとブリスター表面に亀裂が発生することがわかった。
films by RBS/C山本 春也; 武山 昭憲; 吉川 正人
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 242(1-2), p.377 - 379, 2006/01
被引用回数：9 パーセンタイル：52.71(Instruments & Instrumentation)硫黄を添加した二酸化チタン(S-TiO)の粉末試料では、可視光領域の光吸収の発現など光学的特性が変化し、光触媒性の向上が見いだされている。そこで本研究では、S-TiO粉末を原料とした薄膜の作製を目指し、パルスレーザー蒸着法を用いて多結晶及び単結晶構造のS-TiO膜の作製を試みた。作製した膜について、X線回折,ラザフォード後方散乱法などを用いて構造評価を行った。その結果、硫黄の添加量を数at.%の濃度で制御し、シリコン基板上にアナターゼ型の多結晶TiO膜,サファイア(0001)単結晶基板上にルチル型のTiO(100)単結晶膜を作製することができた。本研究よりTiO膜中の硫黄濃度を制御する主なパラメータは、ターゲットの組成,成膜中の雰囲気,基板温度であることが明らかになった。
(100) thin films by helium ion implantation山本 春也; 永田 晋二*; 武山 昭憲; 吉川 正人
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 30(3), p.789 - 792, 2005/09
二酸化チタン(TiO)は優れた光触媒材料であるが、薄膜状で光触媒反応を利用する場合には、薄膜表面の微細構造化による表面積の拡大が必要とされる。本研究では、ヘリウムなど希ガスを材料表面にイオン注入した場合に形成されるブリスター(膨れ)を利用して薄膜表面の微細構造の形成制御を試みた。今回は、ヘリウムイオンの照射エネルギー(14keV),照射量(1102.310ions/cm)など、ブリスター形成条件について調べた。実験では、レーザー蒸着法により-AlO基板上に(100)面に結晶配向したルチル型TiO膜を作製し、室温でヘリウムイオン照射を行った。走査型電子顕微鏡(SEM),原子間力顕微鏡(AFM)により薄膜の表面構造の観察を行い、またX線回折(XRD),ラザフォード後方散乱(RBS)により結晶構造評価を行った。その結果、照射エネルギー:24keV,照射量:410ions/cm以上で直径が約100nm、高さが20nmのブリスターが照射領域に一様に形成することが確認できた。また、照射量に対してブリスターの大きさがほとんど変化しなかったが、照射量が210ions/cm以上になるとブリスター表面の剥離が発生することがわかった。
武山 昭憲; 山本 春也; 伊藤 洋; 吉川 正人
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 232(1-4), p.333 - 337, 2005/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)イオン注入と熱処理によって、Si(100)基板上に銅化合物微粒子を生成させた。熱処理時間を長くすると、銅化合物微粒子の形状は長方形から細長いピラミッド状に変化した。この形状変化は、銅化合物微粒子が基板との界面エネルギーを最小化するため、基板上にエピタキシャル成長した結果生じたと考えられる。一方、熱処理時間が長くなるほど(
1時間)銅化合物微粒子の生成密度は増加するが、逆にその大きさは減少することがわかった。以上の結果から、銅化合物微粒子の形状,大きさ及び生成密度が熱処理時間の長短によって制御可能であることがわかった。したがって、銅化物微粒子の大きさを上述の方法でナノメートルサイズに制御することにより、ナノメートルサイズの柱状酸化亜鉛(酸化亜鉛ナノロッド)の形成が可能である見通しを得た。
武山 昭憲; 山本 春也; 吉川 正人; 伊藤 洋
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(1B), p.750 - 753, 2005/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)銅イオン注入と熱処理によりピラミッド形状をした銅化合物微粒子を生成させたSi(100)基板上へ、化学気相蒸着法(CVT)によりナノメートルサイズの柱状酸化亜鉛(酸化亜鉛ナノロッド)を成長させた。その結果、直径が約200nmのナノロッドを基板に対してほぼ垂直に成長させることに成功した。さらに単位面積あたりに成長した酸化亜鉛ナノロッドの数は、単位面積あたりに生成した銅化合物微粒子数に比例して増加することから、銅化合物微粒子は酸化亜鉛ナノロッドが成長する際に触媒として機能していると考えられた。
杉本 雅樹; 武山 昭憲; 吉川 正人
no journal, ,
耐熱・耐蝕性に優れたSiCセラミック薄膜は、前駆体高分子であるポリカルボシラン(PCS)薄膜を架橋した後焼成して作製されるが、この工程において、薄膜の体積収縮によるピンホール等の欠陥形成、あるいは密度上昇による水素透過率の低下が引き起こされることがこれまでの研究からわかっている。そこで今回は、電子線で無酸素架橋したPCS薄膜について、焼成時の体積変化と水素透過率の関連性を調べ、SiCセラミック薄膜の最適な作製条件を探索し、積層して得られる水素分離膜の性能との関連を調べた。初めに焼成時の体積変化を調べたところ、600C以下の温度域で10%程度膨張した後、6001000Cの温度域で収縮した。焼成終了時の収縮率は、酸化架橋の場合に比べ、10%以上少なくなることがわかった。この作製条件を適用して多孔質アルミナ平板に作製した水素分離膜について、その積層回数と水素分離能、あるいは水素透過率の関連を調べたところ、従来の酸化架橋法では4回以上積層して実現してきたピンホール等の欠陥抑制がわずか2回の積層で実現し、従来に比べ1桁多い110
(mol/sec/m/pa)以上の水素透過率と水素分離比200以上を動作温度200Cで実現することに成功した。
武山 昭憲; 杉本 雅樹; 吉川 正人
no journal, ,
耐熱性に優れる高分子由来の炭化ケイ素(SiC)セラミックスは、高温で使用される水素分離膜や二酸化炭素分離膜の構成材として期待されている。SiCセラミックスを薄膜化して水素分離膜や二酸化炭素分離膜として用いるには、原料高分子であるポリカルボシラン(PCS)の焼成転換時の体積収縮を抑制し、ピンホール等の欠陥がSiCセラミック薄膜に形成されるのを防ぐ必要がある。これまでにポリカルボシラン繊維を無酸素雰囲気で放射線架橋してから焼成すると、ある温度範囲で体積収縮が抑制される現象が知られていたが、なぜ抑制されるのかについては分かっていなかった。そこで本研究では、焼成時の体積収縮が抑制されるメカニズムの解明を目的とした。ヘリウム中、12MGyの電子線照射によりPCS粉末を架橋し、架橋PCS粉末をアルゴン中、723, 773, 823, 873, 973, 1073Kで焼成した。焼成前後の粉末を秤量してセラミック収率を調べ、さらに焼成した粉末の密度の測定から、体積変化率を求めた。粉末に形成された細孔容積は、窒素吸着等温線の測定により求めた。その結果、焼成した粉末の細孔容積は焼成前に比べ最大3倍程度増加していた。特に焼成温度
773Kでは発泡に伴って焼成粉末の体積が増加しており、焼成時の体積収縮がPCSの発泡によって抑制されていることがわかった。
線照射したSiC MOSFETの電気的特性評価松田 拓磨; 横関 貴史; 三友 啓; 村田 航一; 牧野 高紘; 武山 昭憲; 小野田 忍; 大久保 秀一*; 田中 雄季*; 神取 幹郎*; et al.
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故の収束に向けた研究開発の一環として、炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の耐放射線性強化に関する研究を推進しており、これまでに150Cでの高温照射により特性劣化が抑制されることを見出している。今回は、SiC MOSFETの高温下線照射効果のメカニズム解明のため、MOSFETと同じプロセスで作製したSiC MOSキャパシタに150Cで線照射を行い、高周波キャパシタンス-電圧(C-V)測定の変化を調べた。その結果、照射量の増加とともにC-V曲線は形状(傾き)を変化させずに負電圧側にシフトする振る舞いを示すこと、シフト量は室温照射に比べて少ないことが明らかとなった。C-V曲線のシフトはゲート酸化膜中の固定電荷の発生に、傾きの変化はSiCと酸化膜の界面準位の発生に由来することから、高温下における線照射効果は主に酸化膜中に発生する固定電荷に起因するが、その発生量は室温に比べて少ないため特性劣化が抑制されると結論できた。
大島 武; Lohrmann, A.*; Johnson, B. C.*; Castelletto, S.*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 武山 昭憲; Klein, J. R.*; Bosi, M.*; Negri, M.*; et al.
no journal, ,
量子スピントロニクスや量子フォトニクスへの応用が期待される炭化ケイ素半導体(SiC)中の単一光子源(SPS)に関して、デバイス作製の際に用いる高温熱処理といったプロセス後にも安定に存在するSPSの探索を行った。共焦点蛍光顕微鏡(CFM)観察の結果、1600C以上での熱処理後も550600nmの波長帯に室温においても高輝度で発光特性を示すSPSが存在することが確認された。加えて、未熱処理のSiC基板のCFM観察を行ったところ、非常に少量ではあるが同様なSPSが存在することも判明したが、発光は不安定であり、数秒間の観察中に発光が消失してしまうことが見いだされた。そこで、熱処理温度(酸素中、5分間)とSPSの発光の安定性の関係を調べたところ、550C以上の熱処理で発光が安定化することが明らかとなった。
線照射効果に及ぼすゲートバイアスの影響武山 昭憲; 村田 航一*; 三友 啓*; 松田 拓磨*; 横関 貴史*; 牧野 高紘; 小野田 忍; 大久保 秀一*; 田中 雄季*; 神取 幹郎*; et al.
no journal, ,
炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)を回路に接続しスイッチング動作させながら線照射を行うと、SiCMOSFET単体で照射した場合に比べ電気特性の劣化が抑制されることを見出しているが、その原因は明らかとなっていない。そこでSiCMOSFETのゲートに電圧を正バイアス(+4.5V)から無バイアス(0V)にスイッチさせながら線照射を行い、電気特性の変化を調べた。その結果、照射中に正バイアスから無バイアスに印加電圧を変化させると、しきい値電圧Vの負電圧シフトが大幅に抑制される現象が観察された。これより、無バイアスでの照射により、正バイアス印加での照射により大きく劣化していた特性が回復するため、スイッチング動作させて照射したSiCMOSFETの電気特性の劣化が抑制されているということが結論できた。
武山 昭憲; 山本 春也; 吉川 正人; 伊藤 洋
no journal, ,
酸化亜鉛は安価かつ無毒性の可視光発光材料であり、低速電子線を用いたディスプレイ用薄膜発光材料として注目されている。しかし、その可視光発光は酸化亜鉛中の格子欠陥種及び量に依存するため制御が困難であり、任意波長の可視光を発光させる技術が強く求められてきた。本研究では、大きな表面積を有し高い強度の発光が期待される柱状酸化亜鉛に着目し、これをイオン注入基板上に成長させることにより可視光発光の制御を試みた。熱処理した銅イオン注入シリコン基板上に柱状酸化亜鉛を作製し発光特性を調べた結果、不活性雰囲気中500C20分間熱処理した注入基板を用いると、未注入のシリコン基板と比べ約40nm短波長で発光する柱状態酸化亜鉛を作製可能であることがわかった。また熱処理時間により柱状酸化亜鉛の可視光発光が制御可能であることがわかった。
武山 昭憲; 山本 春也; 吉川 正人; 伊藤 洋
no journal, ,
酸化タングステン(WO)を用いた抵抗式水素センサは、水素との反応により生ずる抵抗値の変化により水素を検知可能であり、構造が単純であることから安価な水素センサとして期待されている。センサ表面には水素分子を原子状にしてWOと反応させるための金属触媒(白金やパラジウム)が蒸着されているが、これに加え金を蒸着するとセンサの応答特性が向上する可能性が報告されている。一方、酸化物上の金属触媒の触媒効果は、酸化物と金属触媒との相互作用に大きく影響されるため、センサの応答特性向上のためには触媒-WO界面の制御が重要である。本研究では、WOに蒸着した金の触媒効果を向上させ水素センサの応答特性を向上させる可能性を探るべく、銀イオン注入と熱処理がセンサ応答特性に及ぼす影響を調べた。その結果、イオン注入したWOに触媒である金を蒸着後熱処理すると、水素センサの応答速度が向上することがわかった。これは熱処理により注入した銀が拡散し触媒である金-酸化タングステン界面が改善されるためと考えられ、酸化タングステンを用いた水素センサの応答特性をイオン注入により向上できる見通しを得た。
武山 昭憲; 杉本 雅樹; 吉川 正人
no journal, ,
多孔質アルミナ管表面に炭化珪素(SiC)前駆体をコーティングし、溶媒に浸した後、焼成してSiC緩衝層を形成した。続いてこの緩衝層上にSiC薄膜を形成し、水素透過膜を作製した。溶媒に浸さずに形成した緩衝層を用いた場合、250Cにおける水素透過膜の分離比(水素/窒素比)は4.2であったが、溶媒に浸した緩衝層を用いると最大7.2の分離比が得られ、また水素透過量も増加することがわかった。
