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論文

Electronic structure of Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$; Photoelectron spectroscopy of the Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$[PF$$_{6}$$$$^{-}$$] salt and STM of the single Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$ molecules on Cu(111)

山田 洋一*; Kuklin, A. V.*; 佐藤 翔*; 江坂 文孝; 角 直也*; Zhang, C.*; 佐々木 正洋*; Kwon, E.*; 笠間 泰彦*; Avramov, P. V.*; et al.

Carbon, 133, p.23 - 30, 2018/07

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.02.106
 被引用回数：18 パーセンタイル：47.75(Chemistry, Physical)

本研究では、超高真空中で高純度Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$[PF$$_{6}$$$$^{-}$$]塩の蒸発によってLi$$^{+}$$イオン内包フラーレンを調製し、走査型トンネル顕微鏡(STM)により明瞭に観察することに成功した。また、STM観察に先立って、光電子分光およびX線吸収分光などにより測定したところ、Liは正、PF$$_{6}$$は負のチャージを帯びており、C$$_{60}$$は中性であることが明らかとなった。

論文

Surface analysis of single-crystalline $$beta$$-FeSi$$_2$$

山田 洋一*; Mao, W.*; 朝岡 秀人; 山本 博之; 江坂 文孝; 鵜殿 治彦*; 都留 智仁

Physics Procedia, 11, p.67 - 70, 2011/02

https://doi.org/10.1016/j.phpro.2011.01.034
 被引用回数：3 パーセンタイル：80.43(Optics)

清浄な表面を有する$$beta$$-FeSi$$_2$$の単結晶を調製し、各種の表面分析を行った。表面酸化物に関するXPS(X線光電子分光)測定からは、FeではなくおもにSiが酸化することがわかった。LEED(低速電子線回折)やSTM(走査トンネル顕微鏡)の測定からは、表面酸化物を除去した表面は、清浄で、バルク結晶の切断面と同じような構造を有し、表面での大きな再構成は認められなかった。このことからFeとSiが強固な結合を呈していることが示唆された。

論文

X-ray photoelectron and X-ray absorption spectroscopic study on $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ thin films fabricated by ion beam sputter deposition

江坂 文孝; 山本 博之; 松林 信行*; 山田 洋一*; 笹瀬 雅人*; 山口 憲司; 社本 真一; 間柄 正明; 木村 貴海

Applied Surface Science, 256(10), p.3155 - 3159, 2010/03

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.11.090
 被引用回数：18 パーセンタイル：57.88(Chemistry, Physical)

放射光を用いたX線光電子分光法(XPS),X線吸収分光法(XAS)を用い、イオンビームスパッタ蒸着法により作製した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜の表面化学状態及び深さプロファイルを非破壊的に解析した。873$$sim$$1173Kで成膜した試料についてXPS測定を行った結果、基板温度973Kでは、励起エネルギー(分析深さ)の減少とともにSiO$$_{2}$$及びSiO$$_{2-x}$$に起因するピークの割合が増加することを明らかにした。この結果から、最表面に1nm以下のSiO$$_{2}$$層が、さらにその直下にSiO$$_{2-x}$$層が形成されていることを確認した。また、XASによるFe-L吸収端測定では、873Kで成膜した場合には未反応のFe、1173Kでは$$alpha$$-FeSi$$_{2}$$の存在する可能性が示唆された。

論文

エキシマレーザー照射によるh-BNからのアブレーションプラズマの特性

大場 弘則; 佐伯 盛久; 江坂 文孝; 山田 洋一; 山本 博之; 横山 淳

Journal of the Vacuum Society of Japan, 52(6), p.369 - 371, 2009/07

https://doi.org/10.3131/jvsj2.52.369

h-BNを真空中にてレーザーアブレーションさせた時の放出プラズマの挙動を調べた。四重極型質量分析計とイオンプローブを用いて放出種の時間分解検出を行った。プラズマの電離度はレーザーパワー密度の増大に伴って15%程度まで高くなること、イオンは中性粒子よりも高い運動エネルギーで上昇することが観測され、また空間分布ではイオンの方が中性粒子よりも上方に収束されたビームを形成することがわかった。このように、アブレーション放出プラズマ中のイオンと中性粒子の挙動が大きく異なることから、この結果はイオンと中性粒子とを区別してイオンのみを利用することにより、微粒子の付着のない良質の薄膜が作製できることを示している。

論文

同位体選択的赤外多光子解離されたフロロシランからの同位体濃縮Si薄膜の作製

大場 弘則; 鈴木 裕*; 江坂 文孝; 田口 富嗣; 山田 洋一; 山本 博之; 笹瀬 雅人*; 横山 淳

Journal of the Vacuum Society of Japan, 52(6), p.292 - 295, 2009/07

濃縮$$^{30}$$Siの中性子照射による$$^{30}$$Si$$rightarrow$$$$^{31}$$Pの核変換を利用した半導体デバイスの創製研究及び同位体組成制御材の物性評価のために、Si$$_{2}$$F$$_{6}$$の赤外多光子解離反応により同位体濃縮したSiF$$_{4}$$ガスからSi薄膜の作製実験を行った。成膜方法はプラズマCVDであり、反応ガスにはSiF$$_{4}$$及びH$$_{2}$$を用い、Arで希釈,混合した後チャンバー内に導入した。基板に石英又はSi単結晶ウェーハを用いた。生成膜の評価はX線回折装置,SEM/EDX,二次イオン質量分析計で行った。まず、13.6MHz高周波加熱平行平板電極型CVD装置を用いた場合、H$$_{2}$$/SiF$$_{4}$$流量比2$$sim$$10とし、基板温度を室温$$sim$$500$$^{circ}$$Cにして成膜し、これらの条件下ではアモルファス薄膜であることがわかった。次に、2.45GHzマイクロ波加熱リモート型CVD装置を用いて、H$$_{2}$$/SiF$$_{4}$$流量比を25、基板温度を350$$sim$$750$$^{circ}$$Cで成膜を試み、結晶性のSi薄膜を作製することができた。どちらの成膜装置においても、生成膜中にはFはほとんど含まれず、ほぼ原料ガスの濃縮度と同じ同位体組成であった。

報告書

超大深度立坑の連接部における崩落機構に関する調査(委託研究)

黒崎 幸夫*; 山地 宏志*; 勝沼 好夫*; 中田 雅夫*; 桑原 秀樹*; 山田 文孝*; 松下 清*; 佐藤 稔紀*

JAEA-Research 2008-048, 274 Pages, 2008/03

JAEA-Research-2008-048.pdf:10.93MB

瑞浪超深地層研究所の研究坑道は、超大深度の立坑と水平坑道から計画されている。この超大深度立坑と水平坑道の連接部は3次元の地盤構造を形成し、掘削過程では複雑な力学的挙動を呈することが予測されるが、超大深度立坑連接部の支保部材を定量的に設計する手法は確立されていない。このような状況に鑑み、超大深度立坑連接の崩壊機構を検討するため、過去の立坑工事に関する文献調査と工事従事者からの聞き取り調査を実施し、立坑連接においてどのような崩壊や変状が発生したかを調査し、調査結果を有識者のレビューを交えて考察した。その結果、超大深度立坑連接の崩壊機構は立坑連接部の施工過程と地質条件のいずれにも依存することが明らかとなった。一方、超大深度連接部が大きな角度で断層や破砕帯に交差する地点では、「高抜け」と呼ばれる崩壊の発生や覆工に異常な土圧作用する現象が見られる。これらの現象の機構を解明するためには、連接部周辺地山の挙動を再現することのできる数値計算による研究を実施する必要がある。このために、既往数値解析手法の中で可能な有限差分法が最も適切であることを、有識者のレビューを踏まえて示した。

報告書

産学連携制度及び任期付任用制度等を活用した地層処分技術に関する研究開発の成果について

山田 文孝; 園部 一志; 五十嵐 寛

JAEA-Review 2007-061, 67 Pages, 2008/02

JAEA-Review-2007-061.pdf:8.39MB

日本原子力研究開発機構では、先行基礎工学研究協力制度や博士研究員制度等の産学官連携による各種の制度が制定され、基礎・基盤研究やプロジェクト開発への寄与を含めた制度の活用がなされている。高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発においても、動力炉・核燃料開発事業団や核燃料サイクル開発機構の頃から、これらの制度を活用した人的交流,成果の活用,公開を進めてきている。得られた成果は、個別の技術報告書の発刊にとどまらず、プロジェクトとして進めてきた研究開発成果報告書やプロジェクトの取りまとめ報告書としても集約され、国の進める高レベル放射性廃棄物の地層処分計画の進展に重要な役割を果たしてきている。本報では、これらの各種制度と高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発とのかかわりについて、制度開始からの研究開発の動向を整理することで当該分野における研究開発において果たしてきた役割を考察するとともに、今後の各種制度の活用方策を検討した。

論文

Non-destructive depth profile analysis for surface and buried interface of Ge thin film on Si substrate by high-energy synchrotron radiation X-ray photoelectron spectroscopy

山本 博之; 山田 洋一; 笹瀬 雅人*; 江坂 文孝

Journal of Physics; Conference Series, 100, p.012044_1 - 012044_4, 2008/00

https://doi.org/10.1088/1742-6596/100/1/012044
 被引用回数：6 パーセンタイル：87.22(Nanoscience & Nanotechnology)

表面数nm領域の解析において、深さプロファイルを非破壊的に得ることはその分解能向上のために重要である。X線光電子分光法(XPS)は通常、励起エネルギーが固定であるためにそのままでは深さ方向分析を行うことはできない。これに対し、エネルギー可変の放射光を励起源として用いれば、分析深さが変化し、非破壊で深さ方向の分布が得られると考えられる。これは電子の脱出深さがその運動エネルギーに依存することによる。本研究では、Si基板上に蒸着したGeを用い、薄膜表面、及び、埋もれた界面の非破壊分析を目指し放射光を用いた高エネルギーXPSによる解析を行った。清浄表面としたものと自然酸化膜の残る2種のSiを用い、2及び4nm Geを蒸着した試料を測定した結果、4nm蒸着試料においても基板表面の差異は十分に観察可能であった。この結果は本法が非破壊深さ分析法として有効であることを示している。

論文

Local neutron transmutation doping using isotopically enriched silicon film

山田 洋一; 山本 博之; 大場 弘則; 笹瀬 雅人*; 江坂 文孝; 山口 憲司; 鵜殿 治彦*; 社本 真一; 横山 淳; 北條 喜一

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 68(11), p.2204 - 2208, 2007/11

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.08.056
 被引用回数：6 パーセンタイル：29.80(Chemistry, Multidisciplinary)

シリコン同位体濃縮材料は、同位体の純度を上げることによる熱伝導性の向上、$$^{29}$$Siの核スピンを利用した量子素子の作製など、ユニークな物性の期待されるものが少なくない。この中で、$$^{30}$$Siは熱中性子により$$^{31}$$Pに核変換することからドーパントとして機能することが知られている。本研究ではこの現象を応用し、原子力機構において開発された高効率な同位体濃縮法により得られた$$^{30}$$Si濃縮SiF$$_{4}$$を原料として用い、高精度ドーピング手法の開発を目指して$$^{30}$$Si濃縮薄膜を作製した。薄膜の質量分析の結果から天然同位体存在比の約2倍の$$^{30}$$Si: 7.1%であることがわかった。また組成解析の結果から不純物のFは約0.6%以下であった。これらの結果と併せて薄膜及び界面の構造,中性子照射に伴う電気特性の変化についても議論する。

論文

Hydrogen production and morphological change of chrysotile asbestos in the radiolysis of aqueous solutions

青柳 登; 永石 隆二; 江坂 文孝; 山田 禮司

Chemistry Letters, 36(7), p.890 - 891, 2007/07

https://doi.org/10.1246/cl.2007.890
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)

本研究ではアスベストの主構成成分であるクリソタイルの処分・処理法を$$gamma$$線・電子線を用いた方法で行った。従来の高温加熱によるアスベストの溶融では1,000$$^{circ}$$C以上の高温が必要であり、また融点を下げるために塩を大量に加える必要があるなど、環境負荷は決して少ないとは言えない。そこで副生成物を大量に生じない分解・無毒化方法を電子顕微鏡,比表面積測定などの分析技術に基づき検討した。さらに水素ガス発生材料としてのアスベストの有効利用を図ることも検討した。

報告書

北延NATM坑道における緩み領域の真空透気試験

山田 文孝*; 喜多 治之*; 中田 雅夫*

PNC TJ7176 98-002, 135 Pages, 1998/03

PNC-TJ7176-98-002.pdf:4.33MB

岩盤に空洞を掘削すると、その影響で周辺岩盤には様々な変化が生じる。なかでも壁面近傍では、発破による振動や掘削後の応力再配分によって既存亀裂が開口したり新たな亀裂が生じることで、岩盤の力学特性や水理特性が変化する。本業務は、岐阜県土岐市東濃鉱山北延NATM坑道の試錐孔において、真空透気試験により坑道周辺岩盤の透気性分布を求め、亀裂状況の変化を透気性という指標で評価することによって、掘削による上記の影響が及ぶ範囲(掘削影響領域)を特定することを目的とする。真空透気試験では、ダブルパッカーにより試錐孔内に設けた「測定区間」内の空気を真空ポンプにより排除する。吸引を続けて定常状態になった時点の測定区間圧力・吸引空気流量、並びにポンプ停止後の圧力回復特性は測定区間周辺岩盤の透気性に依存するので、これらのデータから岩盤の透気性を算定することが可能である。試錐孔に沿ってパッカーを移動させて測定を繰り返すことにより周辺岩盤の透気性分布を求めることができる。発破掘削区間と機械掘削区間に削孔された4本の試錐孔において試験を実施した結果、掘削影響領域は機械掘削区間よりも発破掘削区間で相対的に大きく、また坑道西側の粗粒砂岩部分よりも坑道東側の細粒砂岩部分で大きいという結果を得た。さらにボアホールテレビ観察の結果得られた開口亀裂分布と比較することにより、より詳細に岩盤内の亀裂状況を把握することができた。

口頭

中性子局所ドーピングに向けた$$^{30}$$Si同位体濃縮薄膜

山田 洋一; 山本 博之; 大場 弘則; 笹瀬 雅人*; 江坂 文孝; 山口 憲司; 鵜殿 治彦*; 社本 真一; 横山 淳; 北條 喜一

no journal, , 

シリコン同位体$$^{30}$$Siは中性子照射により$$^{31}$$Pに核変換することからドーパントとして機能することが知られている。本研究ではこの現象を応用し、原子力機構において開発された高効率な同位体濃縮法により得られた$$^{30}$$Si濃縮SiF$$_{4}$$($$^{30}$$Si:$$sim$$30%)を原料として$$^{30}$$Si濃縮薄膜を作製し、高精度ドーピング手法の開発を目指した。作製した薄膜の質量分析の結果から原料とほぼ同じ同位体組成であることを明らかにした。これらの結果と併せて薄膜及び界面の構造,中性子照射に伴う電気特性の変化についても議論する。

口頭

イオンビームスパッタ蒸着法により作製した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜表面の放射光による化学状態分析

江坂 文孝; 山本 博之; 松林 信行*; 山田 洋一*; 笹瀬 雅人*; 間柄 正明; 木村 貴海; 山口 憲司; 社本 真一

no journal, , 

本研究では、放射光を励起源としたX線光電子分光(XPS)法及びX線吸収分光(XAS)法により、イオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法を用いて成膜した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜表面の化学状態について分析を行った。測定は高エネルギー加速器研究機構(KEK)放射光実験施設(PF)、ビームラインBL-13Cにて行った。XPS測定では、放出される光電子のエネルギーを変化させることにより深さ方向分析を行った。XPS測定において、励起エネルギーの減少とともにSiO$$_{2}$$及びSiO$$_{2-X}$$に起因するピークの割合が増加した。解析の結果、最表面に1nm以下のSiO$$_{2}$$層が、さらにその直下にSiO$$_{2-X}$$層が形成されていることが確認された。本法では、固体表面の化学状態についての詳細な分析が可能であり、原子力材料の研究などに対しても有効であると考えられる。

口頭

Fabrication of Li@C$$_{60}$$ monolayer from [Li@C$$_{60}$$](PF$$_{6}$$) salt

山田 洋一*; 田中 健*; 佐々木 正洋*; 笠間 泰彦*; 河内 和彦*; 江坂 文孝*; 境 誠司

no journal, , 

リチウム内包フラーレン(Li@C$$_{60}$$)のナノ電子デバイスやスピントロニクスデバイスに応用するための要素技術として、金属及びグラファイト基板上への薄膜成長の検討を行った。Li@C$$_{60}$$はPF$$_{6}$$と塩([Li@C$$_{60}$$](PF$$_{6}$$))を形成することで大気中でも安定に存在し得ることがこれまでの研究から明らかである。本研究では[Li@C$$_{60}$$](PF$$_{6}$$)を原料として昇華法によるLi@C$$_{60}$$薄膜の成長を試みた。超高真空中で[Li@C$$_{60}$$](PF$$_{6}$$)を加熱すると約200$$^{circ}$$C以上でPF$$_{6}$$の昇華が始まり、450$$^{circ}$$C以上で残りのLi@C$$_{60}$$が昇華した。450$$^{circ}$$C以上の昇華温度で得られた薄膜の組成分析を行った結果、薄膜はFを含むLi@C$$_{60}$$膜であることがわかった。走査トンネル顕微鏡による観察の結果、Li@C$$_{60}$$は、銅(111)面及びグラファイト表面で規則配列した単分子薄膜を形成することが明らかになった。単分子薄膜には電子状態が異なる2種類のC$$_{60}$$の存在が確認され、トンネル分光の結果、それぞれ空のC$$_{60}$$とLi@C$$_{60}$$によることがわかった。単分子薄膜への空のC$$_{60}$$の混在は昇華過程でLi@C$$_{60}$$からのLi原子の脱離が生じることを示唆する。

口頭

MBE法による各種面方位上への$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ホモエピタキシャル成長

大内 真二*; 若谷 一平*; 鵜殿 治彦*; 山田 洋一; 山本 博之; 江坂 文孝

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$のPLの発光起源は未だ明確になっておらず、その要因の一つに$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の発光がSi基板からの発光波長に近いため切り分けが困難な点がある。そこでわれわれはSi基板の代わりに$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶を基板として用い、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$のホモエピタキシャル成長を行っている。前回$$beta$$-FeSi$$_{2}$$基板表面の前処理方法を改善したことで、より清浄かつ平坦な表面を得ることに成功した。今回、この前処理を用いて、各種面方位の基板上にMBE法により、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$膜のホモエピタキシャル成長を行ったので報告する。清浄かつ平坦な各種基板表面に$$beta$$-FeSi$$_{2}$$膜を成長させたところ、各種面方位ともにRHEED像が成長後も変化せずストリーク状の明瞭なパターンが観測できた。$$beta$$(110)及び$$beta$$(111)基板上に100nmの$$beta$$-FeSi$$_{2}$$膜を成膜した後のRHEED像を観察した結果、いずれも成長前と成長後の格子間隔は変化せず、明瞭なストリークパターンが見られた。

口頭

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶表面の分析

Mao, W.; 若谷 一平*; 山田 洋一; 江坂 文孝; 山本 博之; 社本 真一; 山口 憲司; 鵜殿 治彦*

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶表面上にホモエピタキシャル成長などを行うためには清浄でよく定義された単結晶表面を得る必要がある。本研究では850$$^{circ}$$Cまで加熱した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶表面について低エネルギー電子線回折(LEED),走査型トンネル顕微鏡(STM)を用い、表面構造の変化について検討を行った。LEEDの結果からいずれの面においても加熱により表面再構成が生じていないことが明らかとなったが、STMの観測からは表面欠陥が多数存在することが確認された。さらに表面組成の変化についてX線光電子分光法や二次イオン質量分析法などの結果を併せて議論する。

口頭

量子ビームによる鉄鋼試料表面の非破壊深さ方向分析

山本 博之; 山田 洋一; 松江 秀明; 曽山 和彦; 江坂 文孝; 笹瀬 雅人*

no journal, , 

一般に材料分析において迅速,簡易な分析手法が望まれることは当然であるが、表面分析などの局所分析においてはこれとともに、「非破壊」であることも重要なキーワードの一つとなり得る。これは単に破壊法では対象となる試料が失われる、ということだけではなく、破壊によって本来その物質の持つ情報、例えば化学結合などの分析の対象となる情報が失われるということでもある。このため物質をありのままに解析しようとすれば「非破壊」で行うことは必須であるともいえる。特に表面などの極限領域においては大気をはじめ周囲の環境による影響を非常に受けやすく、表面からバルク方向への組成,化学状態,構造等の変化、いわゆる深さプロファイル測定においては非破壊測定であることが新たな情報を見いだす鍵となることがしばしばある。本講演では、特に放射光,中性子という二つの「量子ビーム」を用いて鉄鋼はじめ無機材料表面の深さプロファイリングを非破壊で行った例を紹介する。

口頭

$$beta$$-$${rm FeSi_2}$$単結晶表面の観察

山田 洋一*; 若谷 一平*; 大内 真二*; 鵜殿 治彦*; 都留 智仁; 江坂 文孝; 山本 博之

no journal, , 

$$beta$$-$${rm FeSi_2}$$は、鉄とシリコンからなるシリサイド半導体である。将来の熱電半導体や高効率な発光素子の可能性から、シリサイド系材料の高機能化に向け原子レベルでの構造制御の重要性が高まっている。このような背景のもと、ナノ構造シリサイドの形成及び物性評価に関する研究が広く行われるようになった。本報告は、走査トンネル顕微鏡による$$beta$$-$${rm FeSi_2}$$表面観察と、第一原理計算に基づくバルク及び表面の電子状態解析に関する一連の研究結果である。加熱後の清浄表面は原子レベル観察可能であり、(100), (110)などの表面観察から再構成のない構造が観察された。また、第一原理計算から、バルクのバンドギャップが0.8eVと過去の研究例と一致した結果を示すとともに、表面では鉄のd軌道成分によるスピン偏極の可能性が示唆された。

口頭

放射線照射したシリカ含有(水)酸化物の形態変化と溶液内の反応促進に関する研究

青柳 登; 永石 隆二; 江坂 文孝; 山田 禮司

no journal, , 

結晶構造中にシリカ層を有する繊維状鉱物であるクリソタイルを添加した水溶液中の放射線誘起反応を研究した。5wt%の固相存在下の0.4M硫酸中の水素発生量は$$gamma$$線の吸収線量に比例して増加し、アルミナやシリカなどの酸化物微粒子存在下の発生量よりも多いことがわかった。また、照射による形態変化は硫酸濃度を高くすると促進され、繊維状の構造が微粒子状に変わることがわかった。

口頭

h-BNターゲットから生成したアブレーションプラズマの特性

大場 弘則; 佐伯 盛久; 江坂 文孝; 山田 洋一; 山本 博之; 横山 淳

no journal, , 

h-BNを真空中にてレーザーアブレーションさせた時の放出プラズマの挙動を調べた。四重極型質量分析計とイオンプローブを用いて放出種の時間分解検出を行った。プラズマの電離度はレーザーパワー密度の増大に伴って15%程度まで高くなること,イオンは中性粒子よりも高い運動エネルギーで上昇することが観測され、また空間分布ではイオンの方が中性粒子よりも上方に収束されたビームを形成することがわかった。このように、アブレーション放出プラズマ中のイオンと中性粒子の挙動が大きく異なることから、この結果はイオンと中性粒子とを区別してイオンのみを利用することにより、微粒子の付着のない良質の薄膜が作製できることを示している。

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