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。

放射線架橋した炭化ケイ素セラミックス前駆体の焼成による体積膨張

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。

高温・高湿度雰囲気中線照射によりSiC MOSFETsに生成される電荷の線量依存

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; 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作業用ロボットへの応用が期待される炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の実環境での耐放射線性を検証するため、高温・加湿雰囲気下でSiC MOSFETへ線を照射し、酸化膜中に発生する固定電荷と、酸化膜-SiC界面に生ずる界面準位密度の線量依存を調べた。耐圧1.2kV、定格電流20A、ゲート酸化膜厚45nmのnチャネル4H-SiC MOSFETを、温度150C、湿度100%に保ち線照射を行った。線量率3.61kGy(SiO)/hで総線量1800kGyまで照射を行い、途中、試料を取り出してドレイン電流(I)-ゲート電圧(V)を測定・解析することで酸化膜中の固定電荷及び界面準位密度を求めた。比較のため、加湿せずに高温照射(乾燥窒素中150C)のみの条件での照射試験も行った。その結果、高温・高湿度での照射の場合、高温のみでの照射と比べて、酸化膜中の固定電荷および界面準位の生成が抑制され、電気特性の劣化が少ないことが判明した。

Irradiation tolerance of spin-driven thermoelectric device against gamma-rays

家田 淳一; 岡安 悟; 武山 昭憲*; 針井 一哉*; 大島 武*; 石田 真彦*; 齊藤 英治

no journal, , 

We investigate irradiation tolerance against gamma-rays of a prototypical spin-driven thermoelectric (STE) device based on YFeO/Pt heterostructures. The past study has proved that the STE device was rad-hard against the gamma-irradiation dose up to 0.3 MGy. In this study, we assess the radiation hardness in severer environments, such as higher dose levels, higher ambient temperatures, and water steam, assuming the future RTG usage near the spent nuclear fuel storage. We show that the YFeO/Pt STE device has tolerance to irradiation of gamma rays up to 0.9 MGy even at 150 C. On the other hand, we observe the performance degradation of the STE device by the gamma-irradiation under the water steam. From a control experiment without gamma-rays, the irradiation is irrelevant, and the damage is caused solely by the water steam effect. To avoid the damage, it is found that the thicker Pt film (10 nm) in the STE device is effective. Therefore, it was clarified that the STE device has fundamentally high resistance to gamma rays.

放射線架橋した炭化ケイ素セラミックス前駆体の焼成時のナノ細孔形成と体積膨張

武山 昭憲; 杉本 雅樹; 吉川 正人

no journal, , 

前駆体高分子ポリカルボシラン(PCS)を原料とする炭化ケイ素(SiC)セラミックスを薄膜化し水素分離膜として用いるには、焼成転換時のPCS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PCS薄膜を無酸素雰囲気で電子線照射により架橋(電子線架橋)すると、空気中で熱酸化架橋した場合に比べ、低温の焼成温度範囲で体積が膨張し、体積収縮が抑制されることが知られている。そこでこの原因を解明するため、電子線架橋および熱酸化架橋したPCS粉末を、アルゴン中673, 723, 773, 823, 873, 973Kでの焼成でSiCセラミック粉末に転換したときの、重量変化率, 密度, 窒素吸着等温線を測定した。電子線架橋より熱酸化架橋した試料の方が重量減少率, ガス発生量が大きかった。分解ガス発生量が多い酸化架橋の方が全細孔量が大きくなることから、焼成中に発生する分解ガスによってSiCセラミック粉末が発泡していることがわかった。特に電子線架橋したPCS粉末では、重量減少率あたりの全細孔容積の増加量が大きくなる温度で体積膨張が起こることから、焼成によるSiCセラミック粉末の体積膨張は分解ガス発生による発泡が原因であることがわかった。