Swelling of radiation-cured polymer precursor powder for silicon carbide by pyrolysis

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

https://doi.org/10.1016/j.jascer.2015.08.003

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.

Effect of humidity and temperature on the radiation response of SiC MOSFETs

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.

Development of the RAQM2 aerosol chemical transport model and predictions of the Northeast Asian aerosol mass, size, chemistry, and mixing type

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

https://doi.org/10.5194/acp-12-11833-2012

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。

硫黄添加二酸化チタン繊維の可視光触媒効果(共同研究)

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。

Characterization of sulfur-doped TiO 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

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.08.077

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。

Formation of Cu precipitates by ion implantation and thermal annealing for the growth of oxide nanorods

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

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.03.068

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。

イオン注入基板上に生成させた触媒微粒子による柱状酸化亜鉛の作製

武山 昭憲; 山本 春也; 伊藤 洋; 吉川 正人

no journal, , 

触媒微粒子が生成した基板上に成長した柱状酸化亜鉛(酸化亜鉛ナノロッド)は、非常に大きな比表面積を有するため、各種ガスセンサへの応用が期待される材料である。従来、このような酸化亜鉛ナノロッドの成長はサファイア基板上へ行われてきたが、サファイアは高価な材料であるため、より安価な材料であるシリコン基板上へナノロッドを成長させる方法の確立が強く求められている。しかし、シリコン基板上へは直径の大きなナノロッドが成長(膜厚5nm相当量の触媒微粒子に対し直径約300nmのナノロッドが成長)しやすく、その結果、比表面積の減少によりガスセンサの感度が低下するという問題があった。そこで本研究では、銅イオン注入したシリコン基板(イオン注入基板)に同量の金微粒子を蒸着後、熱処理によって基板上に触媒微粒子を生成させ、これを用いてナノロッドを成長させた。その結果、未注入基板と比べた場合、直径約300nmのナノロッドの本数を約20%減少させ、さらに直径約100nmのナノロッドの本数を3倍に増加させることに成功した。このことから、銅イオン注入と金微粒子の蒸着により生成させた触媒微粒子を用いると、直径の小さな酸化亜鉛ナノロッドをシリコン基板上に成長させることが可能であることがわかった。

イオン注入による酸化タングステン水素センサの応答特性制御

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。

溶媒浸漬により形成した炭化ケイ素水素分離膜の水素透過量測定

武山 昭憲; 杉本 雅樹; 吉川 正人

no journal, , 

炭化ケイ素(SiC)膜は化学的に安定であるため、腐蝕性高温雰囲気下で使用する水素分離膜への応用が期待されている。膜の水素分離能の向上には、多孔質基材表面に成膜した緻密なSiC膜に、水素だけを透過させる細孔を形成する技術が不可欠となる。筆者らは、SiC膜の水素透過量の向上技術として、SiC膜の前駆体であるポリカルボシランの薄膜を、いったん溶媒に浸漬して除去することにより分離比を向上させる新工程を考案した。新工程を用いると、水素分離能を6.1まで向上させることができた。これは、溶媒浸漬により基材表面の前駆体の大部分が溶媒中に溶出する一方、残った前駆体が再溶解して基材に浸透し、分離比を低下させる原因となる比較的大きな細孔が、溶解した前駆体で充填され閉塞したためと考えられる。

電子線無酸素架橋によるガス分離用セラミック薄膜の作製

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。