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論文

A Study on convection in molten zone of aluminum alloy during Fe/Al resistance spot welding

伊與田 宗慶*; 松田 朋己*; 佐野 智一*; 茂田 正哉*; 菖蒲 敬久; 湯本 博勝*; Koyama, Takahisa*; Yamazaki, Hiroshi*; 仙波 泰徳*; 大橋 治彦*; et al.

Journal of Manufacturing Processes, 94, p.424 - 434, 2023/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:62.18(Engineering, Manufacturing)

Aluminum alloys are increasingly being applied to automobile bodies to reduce the weight of automobiles. In joining steel materials and aluminum alloys using resistance spot welding (RSW), it is important to control the state of intermetallic compounds due to the temperature at the joining interface. In other words, in RSW of Fe/Al dissimilar materials, it is necessary to clarify the heating and cooling phenomena of the interface temperature during joining. Although the convection behavior of the molten aluminum alloy is thought to influence the temperature distribution at the joining interface, there are no studies that have directly observed this phenomenon. In this study, convection in molten zone of aluminum alloy during RSW of steel and aluminum alloy is discussed. Direct observations were attempted in order to clarify the convection behavior of the molten aluminum alloy in RSW of steel and aluminum alloy. The main feature of this experiment is that a real-scale test piece and an RSW apparatus used in actual production were used to observe convection during actual production. The observation experiments were conducted using synchrotron radiation X-ray at SPring-8. During welding, the specimens were irradiated with synchrotron radiation X-ray, and convection was observed from the behavior of tracer particles placed on the specimens. As a results, three types of convection were observed: radial outward convection from the center of the molten zone at the joining interface, convection from the edge of the molten zone toward its center, and weak circulating convection at the edge of the molten zone. And, small convection velocities were generated at the edge of the molten zone. Furthermore, the convection velocity inside the molten zone was calculated to be approximately 1.75 m/s. In addition, it was shown that there is a correlation between convection behavior and the shape of the molten zone.

論文

Nonmagnetic-magnetic transition and magnetically ordered structure in SmS

吉田 章吾*; 小山 岳秀*; 山田 陽彦*; 中井 祐介*; 上田 光一*; 水戸 毅*; 北川 健太郎*; 芳賀 芳範

Physical Review B, 103(15), p.155153_1 - 155153_5, 2021/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

SmS, a protopypical intermediate valence compound, has been studied by performing high-pressure nuclear magnetic resonance measurements. The observation of an additional signal at high pressure gives evidence of a magnetic phase transition. The cancellation of the hyperfined fields at the S site suggests a type-II antiferromagnetic structure.

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

 被引用回数:3 パーセンタイル:82.27

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

Surface preparation and characterization of single crystalline $$beta$$-FeSi$$_{2}$$

山田 洋一; 若谷 一平*; 大内 真二*; 山本 博之; 朝岡 秀人; 社本 真一; 鵜殿 治彦*

Surface Science, 602(18), p.3006 - 3009, 2008/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:30.39(Chemistry, Physical)

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜は1.5$$mu$$m帯域で発光し、フォトニック結晶などへの応用が期待される。高品位の$$beta$$-FeSi$$_{2}$$エピタキシャル薄膜成膜用の基板として、よく定義されたバルク単結晶表面が必須であるが、その成長が困難であることからこれまで十分に研究がなされていなかった。本研究では、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$バルク単結晶表面の構造を走査型トンネル顕微鏡(STM),低エネルギー電子線回折(LEED)を用いて評価し、清浄表面の調整手法を確立することを目的とした。超高真空下において850$$^{circ}$$C程度の熱処理により得られた清浄表面から、明瞭なLEED像が観察された。得られた回折像から、清浄な(100), (101)及び(110)表面のユニットセルはバルクと同一の周期性をもち、長周期の表面再構成は生じないことが明らかとなった。しかしながら、STM像から清浄表面上には多数の欠陥が存在することも明らかとなった。今後材料応用のためにはこれらの欠陥の制御が必要となると考えられる。

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

 被引用回数:6 パーセンタイル:31.38(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

In-situ tritium recovery behavior from Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$ pebble bed under neutron pulse operation

土谷 邦彦; 菊川 明広*; 星野 毅; 中道 勝; 山田 弘一*; 八巻 大樹; 榎枝 幹男; 石塚 悦男; 河村 弘; 伊藤 治彦; et al.

Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part2), p.1248 - 1251, 2004/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:55.79(Materials Science, Multidisciplinary)

チタン酸リチウム(Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$)は、核融合炉ブランケットで用いるトリチウム増殖材料の有望な候補材の1つである。大小2種類(直径2mm及び0.3mm)のLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$微小球を混合充填した充填体を中性子パルス運転が模擬できる照射試験体に装荷し、中性子吸収体を回転させた後一定出力とした時と、中性子吸収体を一定間隔でパルス運転した時のトリチウム生成回収特性を調べるための照射試験をJMTRを用いて行った。その結果、R/G(トリチウム回収率との生成率の比)はパルス運転に伴って、波を描きながら増加したが、マクロ的なトリチウム生成回収挙動は一定出力運転させたものと時定数がほとんど変わらないことがわかった。この原因は、トリチウム回収速度の時定数がパルスの周期より十分長いためで、パルス運転の影響はほとんどないことに起因しているものと考えられる。

論文

Preliminary neutronic estimation for demo blanket with beryllide

山田 弘一*; 長尾 美春; 河村 弘; 中尾 誠*; 内田 宗範*; 伊藤 治彦

Fusion Engineering and Design, 69(1-4), p.269 - 273, 2003/09

 被引用回数:14 パーセンタイル:66.99(Nuclear Science & Technology)

核融合炉ブランケットの中性子増倍材として、ベリリウム金属(Be)を用いた場合と高温特性に優れたベリリウム金属間化合物(Be$$_{12}$$Ti, Be$$_{12}$$WまたはBe$$_{12}$$V)を用いた場合とで、中性子1あたりのトリチウム生成量で定義されるトリチウム増殖比(TBR)にどのような違いがあるかを、2次元輸送コードDOT3.5により計算したTBR値の比較により検討した。その結果、Be$$_{12}$$TiではTBR目標値である1.3に近いTBR(1.26)が得られ、またそれはBeを用いた場合のTBR(1.29)相当であることから、中性子増倍材として使用できることを明らかにした。併せて、充填方法について、トリチウム増殖材と中性子増倍材を混合充填した場合の方が両者を分離充填した場合よりTBRが大きくなることを明らかにした。

論文

Evaluation of effective thermal diffusivity of Li$$_2$$TiO$$_3$$ pebble bed under neutron irradiation

河村 弘; 菊川 明広*; 土谷 邦彦; 山田 弘一*; 中道 勝; 石塚 悦男; 榎枝 幹男; 伊藤 治彦

Fusion Engineering and Design, 69(1-4), p.263 - 267, 2003/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:25.81(Nuclear Science & Technology)

JMTRにて中性子パルス運転模擬照射試験体の照射試験を行い、ITERブランケットテストモジュールを設計するうえで必要不可欠な中性子照射下のチタン酸リチウム(Li$$_2$$TiO$$_3$$)微小球充填層中の見かけの熱拡散率を調べた。定速昇温法により測定した結果、Li$$_2$$TiO$$_3$$微小球充填層の見かけの熱拡散率は、照射温度と中性子照射量の増加とともに減少することがわかった。一方、スイープガス流量の影響は、0$$sim$$600cm$$^3$$/minの間では見られなかった。

論文

Development of advanced blanket materials for a solid breeder blanket of a fusion reactor

河村 弘; 石塚 悦男; 土谷 邦彦; 中道 勝; 内田 宗範*; 山田 弘一*; 中村 和幸; 伊藤 治彦; 中沢 哲也; 高橋 平七郎*; et al.

Nuclear Fusion, 43(8), p.675 - 680, 2003/08

 被引用回数:27 パーセンタイル:62.77(Physics, Fluids & Plasmas)

核融合原型炉を実現するために、先進ブランケットの設計研究が行われている。これらの設計では、より高い発電効率を目指して冷却材温度を500$$^{circ}C$$以上としており、高温に耐え、また高中性子照射量まで使用できるブランケット材料(トリチウム増殖材料及び中性子増倍材料)の開発が求められている。本論文では、原研及び国内の大学、産業界が共同で実施してきたこれら先進ブランケット材料の開発の現状について報告する。トリチウム増殖材料に関しては、トリチウム放出特性に悪影響を及す高温での結晶粒径成長を抑制できる材料の開発として、TiO$$_{2}$$を添加したLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$に注目し、湿式造粒法による微小球の製造技術開発を実施した。この結果、固体ブランケットに用いる微小球製造に見通しが得られた。中性子増倍材料に関しては、融点が高く化学的に安定な材料としてベリリウム金属間化合物であるBe$$_{12}$$Ti等に注目し、回転電極法による微小球の製造技術開発及び特性評価を実施した。この結果、ベリリウムの含有量を化学量論値より多くすることにより、延性を増すことによって、微小球の製造に見通しが得られた。また、Be$$_{12}$$Tiはベリリウムより中性子照射によるスエリングが小さいことなど、優れた特性を有していることが明らかとなった。

口頭

中性子局所ドーピングに向けた$$^{30}$$Si同位体濃縮薄膜の作製

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, , 

中性子ドーピングは、熱中性子によるSi同位体の核変換($$^{30}$$Si$$Xrightarrow Y$$$$^{31}$$P)を利用し、均一かつ欠陥の少ない不純物注入を可能とする。本手法は、不純物や欠陥濃度の揺らぎが物性に大きく影響するナノレベルでの半導体材料創製において特に有効と期待される。このとき、$$^{30}$$Si同位体濃縮原料により作製したナノ構造に中性子ドーピングを施せば、ナノスケールの半導体デバイス創製が可能となる。今回、プラズマCVD法により、$$^{30}$$Si同位体濃縮薄膜を作製した。Si$$_{2}$$F$$_{6}$$の赤外多光子解離により$$^{30}$$Siを濃縮したSiF$$_{4}$$気体($$^{30}$$Si: 6.8%)とH$$_{2}$$の混合気体を用い、高周波電力13MHz, 300Wの条件で、Si(100)基板上(550$$^{circ}$$C)に、膜厚約100nmの薄膜を作製した。作製された同位体濃縮薄膜の光電子分光測定により、薄膜中の主な不純物であるFは0.6at.%以下であることを確認した。また、二次イオン質量分析測定の結果、薄膜中の$$^{30}$$Si同位体濃度は7.1%(天然存在比3.1%)であり、原料ガスとほぼ同じ同位体組成比の薄膜が得られた。講演では作製した同位体濃縮薄膜の構造と、本薄膜に中性子ドーピングを施した際の電気特性の変化についても述べる。

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, , 

シリコン同位体濃縮材料は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$$_{4}$$($$^{30}$$Si:$$sim$$30%)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

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

MBE成長用$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶基板の高温前処理

大内 真二*; 室賀 政崇*; 鵜殿 治彦*; 山田 洋一; 山本 博之; 菊間 勲*

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$のPLの発光起源は未だ不明確であり、その要因の一つにSi基板からの発光スペクトルとの切り分けが困難な点がある。$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶を基板とし、ホモエピタキシャル成長させればこの点が明確となる。このため$$beta$$-FeSi$$_{2}$$基板表面の清浄化について検討した。$$beta$$-FeSi$$_{2}$$(101)基板のエッチング直後、及び真空中で950$$^{circ}$$C, 95分間熱処理後のRHEED像から、エッチング直後の試料においても自然酸化膜が形成され、RHEEDの強度は弱い。一方、真空中熱処理によりストリークは明瞭となり菊池線が観測された。さらに大気中に放置し自然酸化膜をつけた基板について950$$^{circ}$$Cでの熱処理時間とRHEED強度変化の関係を検討した。この結果、放置時間が長い程RHEED強度が増加するまでの時間は長くなるが、90時間大気中に放置した基板においても長時間の熱処理によって清浄表面のRHEEDパターンが得られた。これらの結果から成膜前の基板を超高真空中にて950$$^{circ}$$Cで熱処理することによって自然酸化膜を除去できることを明らかにした。

口頭

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶基板のRHEED観察

若谷 一平*; 室賀 政崇*; 大内 真二*; 鵜殿 治彦*; 山田 洋一; 山本 博之; 菊間 勲*

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ホモエピタキシーのためには基板表面の状態を知る必要がある。しかし$$beta$$-FeSi$$_{2}$$バルク単結晶の表面構造に関する報告は少ない。本研究では、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶の幾つかの低指数面についてRHEEDによる表面観察を行った。作製した単結晶を成長ファセット面に平行に研磨し、X線回折によって方位を特定することで$$beta$$-FeSi$$_{2}$$(100),(101),(110),(111),(311)基板を準備した。これを10$$^{-9}$$Torr台の高真空中で950$$^{circ}$$Cの高温処理を行った。その後基板温度を100$$^{circ}$$C以下に下げ、RHEED像を観察した。(110)面に電子線を[001]方向から入射した時のRHEED像を観察した結果、明瞭なストリークパターンが得られ、その格子間隔は約6.14$AA $であった。また、複数の入射方位に対して対称性の良いストリークパターンが見られた。360$$^{circ}$$に渡る観察結果から、入射方位と格子間隔の関係はバルク$$beta$$-FeSi$$_{2}$$(110)面の格子配置と同じ周期性で説明できることがわかった。

口頭

中性子局所ドーピングに向けた$$^{30}$$Si同位体濃縮薄膜作製とその応用

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, , 

Siに熱中性子を照射すると、$$^{30}$$Si$$rightarrow$$$$^{31}$$Pの核反応によりSi中にドナーが生成する。本研究では、当機構において開発されたレーザー同位体分離法を用い、$$^{30}$$Si濃縮材料から薄膜作製を試みた。これに中性子を照射すれば薄膜部分のみがドーピング層として得られ、高精度なドーピング領域の形成手法の確立とともにナノ材料への応用が可能となる。Si(100)基板上に$$^{30}$$Si同位体濃縮薄膜を成膜した結果、透過型電子顕微鏡断面像から均一な膜厚を持つアモルファス薄膜と、基板との急峻な界面の形成が確認された。また作製した薄膜を二次イオン質量分析法により解析した結果から、薄膜中の$$^{30}$$Si濃度は原料のそれとほぼ一致することが明らかとなった。発表では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

$$^{30}$$Si同位体濃縮薄膜の中性子ドーピング

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

no journal, , 

中性子ドーピングは、核変換($$^{30}$$Si$$rightarrow$$$$^{31}$$P)を利用しSi結晶中への均一なPドープを実現している。本研究は中性子ドーピングをナノ材料への応用を目的として、種々のSi薄膜に中性子を照射し物性変化の出現を試みた。このとき、$$^{30}$$Si濃縮材料を用いて作製されたナノ材料を用いることで、局所領域により効率的な中性子ドーピングが可能となる。これまでの報告では、同位体組成比を制御した$$^{30}$$Si同位体濃縮薄膜の作製が可能であることが確認され、作製した薄膜の中性子ドーピングによる電気特性変化を報告した。しかし得られた薄膜はアモスファスであり、キャリア移動度が低いと予想されることから、電気特性の変化において同位体濃度の影響は現在まで確認されていない。今回は、$$^{30}$$Si同位体濃縮材料による多結晶薄膜の作製条件を確立するとともに、中性子ドーピングによる物性変化の同位体濃度依存性を明らかにすることを目的とした。講演では、巨視的,微視的電気特性と薄膜の結晶性及び同位体濃度の影響を議論する。

口頭

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶清浄表面の準備と評価

山田 洋一; 若谷 一平*; 大内 真二*; 山本 博之; 鵜殿 治彦*

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜は1.5$$mu$$m帯域で発光し、フォトニック結晶などへの応用が期待される。高品位の$$beta$$-FeSi$$_{2}$$エピタキシャル薄膜成膜用の基板として、よく定義されたバルク単結晶表面が必須であるが、その成長が困難であることからこれまで十分に研究がなされていない。本研究では、高純度$$beta$$-FeSi$$_{2}$$バルク単結晶の表面構造及び組成の評価を行い、清浄表面の準備手法を確立することを目的とした。育成した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$(110)単結晶基板の加熱に伴う表面のSi2p XPSスペクトルの変化から、熱処理温度の上昇に伴いSiの酸化成分が減少し、最終的には元素成分のみが残ることが観察された。これと同時に、Feピークの増大,O及びCピークの減少がそれぞれ確認された。このことから850$$^{circ}$$C程度の比較的低温の熱処理により表面酸化物が除去され、清浄表面が得られることがわかった。熱処理後の清浄表面において、明瞭なLEED及びRHEED像が観察された。回折像から、清浄(110)表面のユニットセルはバルクと同一の周期性を持ち、長周期の表面再構成は生じないことが明らかとなった。

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

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ホモエピタキシャル成長初期における成膜条件の検討

若谷 一平*; 落合 城仁*; 鵜殿 治彦*; 永野 隆敏*; 山田 洋一; 山本 博之; 江坂 文孝

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶基板上に良質なホモエピタキシャル膜を成長させることを目的とし、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$基板上の膜成長初期におけるFeとSiの組成ずれや基板表面処理の成膜への影響について検討した。Siのみ及びFeのみを蒸着した基板表面の原子間力顕微鏡(AFM)像の結果から、Siは粒状に凝集して成長しているのに対し、Feは穴が空いているがほぼ表面全体を覆っていることがわかる。さらに供給比Fe:Si=1:3.3及びFe:Si=1:1.2で同時蒸着成長させた場合は、組成がSiリッチ側にずれると粒状に成長し、Feリッチ側にずれると平坦にはなるが穴が目立ち、供給比が表面状態に大きく影響していることが明らかとなった。

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。

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