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論文

Elemental substitution effects in multiferroic ${it R}$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$ (${it R}$: rare earths)

吉井 賢資; 船江 岳史*; 水牧 仁一朗*; 江尻 宏紀*; 池田 直*; 齋藤 寛之; 松村 大樹

Physica Status Solidi (C), 12(6), p.841 - 844, 2015/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.04

マルチフェロイック${it R}$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$ ($$R$$: Y, Ho-Lu, In)の元素置換効果について調べた。これまでほとんど報告例のない、非磁性のGa$$^{3+}$$を鉄サイトに置換した場合は、磁気転移温度$$T_{rm N}$$が減少した。これは過去、${it R}$FeCoO$$_{4}$$などでも示した通り、鉄サイト間の磁気相互作用が弱まったためである。Ga$$^{3+}$$置換した場合、室温の誘電率は母物質とほぼ変わらない1000-10000程度であった。また、誘電損失が減少することも判明した。この理由については現在不明であるが、損失の減少はエネルギー利用効率の上昇を示しており、応用に有利である。また$$R$$サイトの置換も行い、Dy$$^{3+}$$のような大きな$$R^{3+}$$を10%程置換できることが、放射光吸収分光により判明した。なお、置換試料では$$T_{rm N}$$が5-10K上昇した。この現象の起源についても現状では不明であるが、室温でマルチフェロイック状態を実現する一つの方向性を示しており、興味深い結果である。

論文

Electronic structure of BaFeO$$_{3}$$ studied by X-ray spectroscopy

水牧 仁一朗*; 藤井 将*; 吉井 賢資; 林 直顕*; 斎藤 高志*; 島川 祐一*; 魚住 孝幸*; 高野 幹夫*

Physica Status Solidi (C), 12(6), p.818 - 821, 2015/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:94.79

新規強磁性体BaFeO$$_{3}$$の電子状態を、放射光による高エネルギー光電子分光とX線吸収分光により調べた。実験データおよび理論計算から、この物質は負の電荷移動エネルギーを持つ系であることを示した。すなわち、酸素2p電子のエネルギーが鉄3d軌道のエネルギーより高いため、酸素2p電子が鉄3d軌道を埋めやすい性質を持っている。通常の遷移金属酸化物では、酸素2p軌道のエネルギーは遷移金属3d軌道のそれより低いため、このようなことは起こらない。すなわち、BaFeO$$_{3}$$は、通常の酸化物とは異なる性質を持つ。この性質の起源として、鉄3d軌道のクーロン反発力と、鉄3dと酸素2p軌道の強い混成であることを提案した。

論文

Optimization of substrate pretreatment and deposition conditions for epitaxial growth of $$beta$$-FeSi$$_2$$ film on Si(100)

山口 憲司; 濱本 悟*; 北條 喜一

Physica Status Solidi (C), 10(12), p.1699 - 1703, 2013/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02

シリサイド系半導体の代表格である$$beta$$-FeSi$$_2$$に対して、筆者らはスパッタ洗浄による基板前処理を併用したイオンビームスパッタ蒸着法によって、高配向した$$beta$$-FeSi$$_2$$薄膜の作製に成功している。しかし、最近、成膜温度によって高配向膜が得られる基板前処理条件が異なることがわかった。このことは、基板処理後加熱アニールを行っているとはいえ、スパッタ中に導入された照射欠陥が、少量ながらもシリサイド生成反応に影響を与えていることを示している。本研究では、$$beta$$-FeSi$$_2$$薄膜の配向性に対するスパッタ洗浄時のNe$$^+$$イオンフルエンスに対する依存性を詳細に調べ、薄膜の成長過程における照射欠陥の役割を検討した。

論文

RBS study of disordering of Fe$$_{3-x}$$Mn$$_{x}$$Si/Ge(111) heteroepitaxial interfaces

野口 雄也*; 平田 智昭*; 川久保 雄基*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 前田 佳均

Physica Status Solidi (C), 10(12), p.1732 - 1734, 2013/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02

We have investigated thermal disordering and instability of Fe$$_{2}$$MnSi (FMS) (111)/Ge(111) heterointerfaces by Rutherford-backscattering spectrometry (RBS), and found pronounced degradation of axial orientation which appears as increase of the minimum yield of RBS when the FMS samples are annealed above 300$$^{circ}$$C. Analysis of interdiffusion at the heterointerface reveals that the disordering mainly comes from interdiffusion between Fe and Ge atoms. This situation is the same as that observed in off-stoichiometric Fe$$_{3}$$Si, ${it i.e.}$, Fe$$_{4}$$Si, but far from that in stoichiometric Fe$$_{3}$$Si.

論文

Ion beam analysis of quaternary Heusler alloy Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si(111) epitaxially grown on Ge(111)

川久保 雄基*; 野口 雄也*; 平田 智昭*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 山田 晋也*; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均

Physica Status Solidi (C), 10(12), p.1828 - 1831, 2013/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02

We have investigated crystal quality of Co$$_{2}$$(Mn$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Si (CMFS) epitaxially grown on Ge(111) by using Rutherford-backscattering spectrometry and an axial-ion-channeling technique. It was found that the CMFS/Ge and Co$$_{2}$$FeSi (CMFS with x = 1)/Ge have larger static atomic displacement than Fe-based ternary Heusler alloy Fe$$_{2}$$MnSi and Fe$$_{2}$$CoSi/Ge(111). Quaternary alloys may be affected by increase of mixing entropy. Significant disordering at the interface of CMFS with x = 0.75 was found, and discussed on the basis of thermodynamics.

論文

Magnetoresistance effects in current-perpendicular-to-plane structures based on Fe$$_{3}$$Si/FeSi$$_{2}$$ artificial lattices

堺 研一郎*; 野田 裕太*; 武田 薫*; 武田 全康; 吉武 剛*

Physica Status Solidi (C), 10(12), p.1862 - 1865, 2013/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02

From Fe$$_{3}$$Si/FeSi$$_{2}$$ artificial lattices, wherein FeFe$$_{3}$$Si layers are partially epitaxially grown from the first layer on Si(111) up to the top layer across the FeSi$$_{2}$$ layers with the same orientation relationship as that in the first layer, current-perpendicular-to-plane (CPP) structures that partially contain current-in-to-plane (CIP) structural portions were fabricated by a mask method. It was confirmed that the antiparallel alignment of magnetization at a zero magnetic field due to antiferromagnetic interlayer coupling is changed to parallel alignment with the applied magnetic field by polarized neutron reflectometry. The MR ratio was comparable to that of CIP structural films. It might be because a current should predominantly flow in the CIP portion since the CIP structural portion is dimensionally so large as compared with that of the CPP portion.

論文

Defect characterization in compositionally graded InGaAs layers on GaAs (001) grown by MBE

佐々木 拓生; Norman, A. G.*; Romero, M. J.*; Al-Jassim, M. M.*; 高橋 正光; 小島 信晃*; 大下 祥雄*; 山口 真史*

Physica Status Solidi (C), 10(11), p.1640 - 1643, 2013/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:81.12

Defect characterization in compositionally step graded In$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$As layers with different thickness of the overshooting (OS) layer was performed using cathodoluminescence (CL) and transmission electron microscopy (TEM). We found that the type and in-plane distribution of defects generated in the top InGaAs layer grown on step graded layers strongly depend on the thickness of the OS layer. In the thin OS layer, a high density of threading dislocations aligned along [110] was observed. In the thick OS layer, significant line defects associating composition variation were dominantly present. These features on defect type and distribution would relate to strain and configuration of the OS layer.

論文

Gutzwiller method for heavy-fermion systems under a magnetic field

久保 勝規

Physica Status Solidi (C), 10(3), p.544 - 548, 2013/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:92.66

We study the periodic Anderson model under a magnetic field by the Gutzwiller method. In this study, we set the Coulomb interaction between $$f$$ electrons infinity, and we consider the variational wave function given by $$| psi rangle =P | phi_{uparrow} rangle otimes | phi_{downarrow} rangle,$$ where $$P=prod_{i}[1-n_{f i uparrow}n_{f i downarrow}]$$ excludes the double occupancy of $$f$$ electrons at the same site and $$n_{f i sigma}$$ is the number operator of the $$f$$ electron with spin $$sigma$$ at site $$i$$. $$| phi_{sigma} rangle$$ denotes the one-electron part of the wave function. We evaluate energy of the variational wave function by using Gutzwiller approximation, and determine the variational parameters in the one-electron part which minimize energy. Then, spin-dependent effective mass and magnetization under a magnetic field are obtained.

論文

Measurement of oxygen chemical diffusion in PuO$$_{2-x}$$ and analysis of oxygen diffusion in PuO$$_{2-x}$$ and (Pu,U)O$$_{2-x}$$

加藤 正人; 内田 哲平; 砂押 剛雄*

Physica Status Solidi (C), 10(2), p.189 - 192, 2013/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:85.38

It is well known that PuO$$_{2}$$ having fluorite structure is non-stoichimetric compound. Stoichiometry significantly affects physical properties such as lattice parameter, diffusion coefficient and thermal conductivity. In previous work, oxygen potential of PuO$$_{2-x}$$ was determined as functions of O/M ratio and temperature, and the data was analyzed based on defect chemistry. This result shows that the defect cluster of oxygen vacancy is stable in non-stoichiometric PuO$$_{2}$$. In this work, chemical diffusion of the defect was investigated in PuO$$_{2-x}$$. The thermo gravimeter was employed for the measurement. The O/M ratio was estimated from the weight change of the specimen. The time dependence of O/M change was analyzed, and chemical diffusion coefficient was determined as a function of temperature. The measured data was compared with that of MOX which was reported in previous work. The diffusion coefficient decreased with Pu content.

論文

Effect of oxygen-to-metal ratio on densification behavior in the sintering process of PuO$$_{2}$$ pellet

内田 哲平; 砂押 剛雄*; 加藤 正人

Physica Status Solidi (C), 10(2), p.193 - 196, 2013/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:85.38

MOX fuel pellets are produced from UO$$_{2}$$ and PuO$$_{2}$$ powders by mechanical blending method. It is important to control pellet density in the pellet production. To investigate the change of the sintering rate depending on O/M ratio is important for MOX pellet production. The purpose of this work is to investigate the densification behavior of PuO$$_{2}$$ which is one of the starting materials as a function of O/M ratio. Thermal dilatometer was employed to measure pellet densification. The measurements were carried out in atmosphere of air and Ar/H$$_{2}$$ gas mixture added moisture. Powder of PuO$$_{2}$$ was pressed and measured at 1923 K in various conditions. The changes of grain size and densification rate were observed with O/M ratio. The PuO$$_{2}$$ pellet sintered in air was very low density of 84%TD. The highest density pellet of 96%TD was obtained by sintering at O/M ratio of about 1.99.

論文

Photoluminescence properties of carbon-doped $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ nanocrystals

前田 佳均; 西村 健太郎*; 中島 孝仁*; 松倉 武偉*; 鳴海 一雅; 境 誠司

Physica Status Solidi (C), 9(10-11), p.1884 - 1887, 2012/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:91.47

炭素ドープによる$$beta$$-FeSi$$_{2}$$からの固有フォトルミネッセンス(PL)の増強を報告する。平均サイズが14nmのナノ結晶に適切な量のC$$_{60}$$$$^{+}$$イオンを注入すると、PL強度が260%増大し、炭素ドープしていないナノ結晶に比べると励起子の束縛エネルギーが1.8meV大きくなった。さらに、PL強度の増大と励起子の束縛エネルギーの増大の間にはっきりと相関があることを見いだした。この結果は、シリサイドの格子中にドープされた炭素原子が等電子トラップとして振る舞い、理論的に予測されているような安定状態を持つ束縛励起子をおそらく形成することを示唆している。このように$$beta$$-FeSi$$_{2}$$のナノ結晶についてPL強度増大の新しいメカニズムを発見した。

論文

Enhancement of IR light emission from $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ nanocrystals embedded in Si

前田 佳均; 西村 健太郎*; 中島 孝仁*; 松倉 武偉*; 鳴海 一雅; 境 誠司

Physica Status Solidi (C), 9(10-11), p.1888 - 1891, 2012/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:87.32

準安定な$$gamma$$-FeSi$$_{2}$$から$$beta$$-FeSi$$_{2}$$への相転移を利用して形成した$$beta$$相ナノ結晶のフォトルミネッセンス(PL)特性を系統的に調べ、二重焼鈍過程の条件を最適化することにより、PL強度を増大させることに成功した。PLを増大させるためには、800$$^{circ}$$Cでの二次焼鈍の時間を、$$gamma$$相の量に関連する400$$^{circ}$$Cあるいは500$$^{circ}$$Cでの予備焼鈍の時間に応じて決めればよいことを明らかにした。幾つか可能性のある要因について議論した結果、Si(111)面上でのナノ結晶の析出の際に各相間の結晶学的な関係Si(111)//$$gamma$$(111)//$$beta$$(202)/(220)が保持されることから、本研究で観測されたPLの増大は主としてナノ結晶とSiの界面条件の改善によるものではないかと推測した。

論文

Formation of boron nitride ultra-thin films on Si(111)

下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; Nath, K. G.*

Physica Status Solidi (C), 9(6), p.1450 - 1453, 2012/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.99

六方晶窒化ホウ素(h-BN)は5.5eV程度の大きなバンドギャップを持ち、グラフェンに極めて類似した2次元異方性の構造を持つ事から超薄膜半導体材料として興味深い対象である。これまで幾つかの遷移金属単結晶やTaCなどの単結晶表面原子層レベルのグラフェンやh-BN超薄膜形成は報告されているが、Si基板に対して超薄膜形成の手法は確立されていない。グラフェンの場合、Si基板上でSiCを形成してしまうため原子層レベルでの2次元的異方性を持つ薄膜形成は困難とされている。われわれはボラジンを用いたCVD法によりSi(111)上にh-BN超薄膜形成することを試み、NEXAFSを用いてそのキャラクタリゼーションを行った。その結果、薄膜のB及びN吸収端のスペクトルはバルクh-BNのスペクトルと良い一致を示し、明瞭な偏光依存性が観測された。これによりSi(111)上に2次元異方性を持つ配向h-BN超薄膜が形成されたことを明らかにした。われわれはさらに分子軌道計算を用いた解析により、h-BNの電子構造が基板との相互作用の影響をあまりうけず、ワイドバンドギャップ半導体としての性質を保持していることを提案した。

論文

Surface study of organopalladium molecules on S-terminated GaAs

小西 智也*; 西脇 永敏*; 東條 孝志*; 石川 琢馬*; 寺岡 輝記*; 植田 有紀子*; 木原 義文*; 森時 秀司*; 遠野 竜翁*; 武藏 美緒*; et al.

Physica Status Solidi (C), 8(2), p.405 - 407, 2011/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:77.76

Organopalladium species (Pd) immobilized on an Sterminated GaAs substrate (S/GaAs) effectively catalyzes C-C bond formation in the Mizoroki-Heck reaction with cycle durability. However, the immobilizing mechanism of Pd is unknown. In this study, we deposited Pd(OCOCH$$_3$$)$$_2$$ on S/GaAs in two different methods, namely dry-physical vapor-deposition and wetchemical deposition, and compared the catalytic activities in the Mizoroki-Heck reaction. Also, S-termination and Pd-immobilization on GaAs grains were performed by the wet-chemical method to monitor the change in the surface chemical structure during the preparation process with diffuse reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). FT-IR measurements implied that the immobilization of catalytic active ${Pd}$ was related to the OH groups on the S-terminated surface. Pd-S/GaAs prepared dryphysically showed poor catalytic activity, because Pd was not immobilized under absence of OH groups.

論文

Light emitting FET based-on spatially selective doping of Eu in AlGaN/GaN HEMT

岡田 浩*; 竹本 和正*; 及川 文武*; 古川 雄三*; 若原 昭浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武

Physica Status Solidi (C), 6(Suppl.2), p.S631 - S634, 2009/05

AlGaN/GaN高電子移動度(HEMT)に希土類元素の一種であるユーロピウム(Eu)を空間選択的にイオン注入して発光電界効果トランジスタ(FET)を作製し、そのデバイス特性について調べた。この発光トランジスタは、イオン注入した希土類元素が発光中心として働くことが期待される。作製したデバイスはトランジスタとして十分にゲート制御可能な電流・電圧特性を示し、ドレイン電極に20Vの電圧を印加するとEuイオンに起因する赤色光が明瞭に観察された。また、ショットキーゲートに負の電圧を印加すると、発光強度が減少することがわかった。このような概念で設計されたデバイスは、イオン注入するイオン種を変えることによって発光波長を変えることが可能であることから、新しい多色発光デバイスとして非常に有望である。

論文

Reflection high-energy positron diffraction study of surface super-structures

河裾 厚男; 深谷 有喜*; 林 和彦; 橋本 美絵; 一宮 彪彦

Physica Status Solidi (C), 4(10), p.3924 - 3927, 2007/09

よく収束された高平行な陽電子ビームを物質表面に小角入射させると全反射が起こる。そのため、反射高速陽電子回折(RHEPD)は最表面構造をバルクの影響なく決定するのに適した方法である。電磁レンズを用いることで、われわれは以前よりもコヒーレントな陽電子ビームを形成した。われわれは、Si-7$$times$$7表面からの陽電子回折図形が電子回折図形と強度分布において大きく異なっていることを見いだした。その違いは、表面における陽電子の熱散漫散乱を考慮することで合理的に説明できることがわかった。さらなる応用として、われわれはSi-Ag超薄膜の相転移を研究し、表面敏感な陽電子回折強度が特徴的な温度依存性を示すことを見いだした。動力学回折理論に基づき、その温度依存性は秩序・無秩序相転移によって説明できることが解明された。この結果は、表面分野において長い間論争となっていた問題に決着をつけた。さらに最近になり、われわれは陽電子と表面の相互作用が、特に非弾性散乱過程に関して、電子の場合とは異なることを見いだした。

論文

Positron microscopic analysis of crack failure in stainless steels

Yu, R.; 前川 雅樹; 三輪 幸夫; 平出 哲也; 西村 昭彦; 河裾 厚男

Physica Status Solidi (C), 4(10), p.3577 - 3580, 2007/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:74.98

空間分解能30$$mu$$mの陽電子マイクロビームを用いて、ステンレス材の機械的疲労破壊及び応力腐食割れ(SCC)を起こしたクラックの1次元及び2次元走査を行った。測定結果より、この2種類のクラック損傷には異なるメカニズムが存在していると思われる。通常は亀裂生成に伴い、機械的疲労によるクラックの近辺には転位や欠陥の生成が起こると思われるので、511keVの陽電子消滅$$gamma$$線のドップラー拡がりは狭小化することが期待される(S(crack)/S(bulk)=1.01)。しかしながら、SCCの場合にはドップラー幅の増大が観測された(S(crack)/S(bulk)=0.97)。そのような現象は、測定試料の微視的組成の違い及び微視的構造の違いに起因すると思われる。

論文

Design of a positron microprobe using magnetic lenses

前川 雅樹; Yu, R.; 河裾 厚男

Physica Status Solidi (C), 4(10), p.4016 - 4019, 2007/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:74.98

陽電子マイクロビームを用いることで、表面近傍に存在する空孔型欠陥の空間分布や微小領域の欠陥構造の評価が可能となる。現在、われわれは陽電子ビームを10$$mu$$m以下に収束し、試料の2次元顕微走査を行うビーム装置の開発を進めている。ビームの収束には、市販されている走査型電子顕微鏡(SEM)を用いる。最終的なビーム径を小さくするためには、入射ビームの径を小さくすることが重要である。そのために小型線源と高効率な固体希ガスモデレーターを利用した陽電子銃の開発と設計を行っている。また陽電子消滅寿命測定のために、高周波電界を用いたビームパルス化装置の設計も行っている。装置の製作に先立って、テストベンチでの収束陽電子ビームの形成と特性評価を行ったところ、陽電子線源として密封Na-22(有効径4mm)を用いた場合、10keVで80$$mu$$mのビーム径が得られた。これにより、有効径1mm以下の小型線源を利用することで10$$mu$$mのビーム径が達成できるものと推測される。

論文

Reactions of free positrons in low temperature polyethylene; Delayed Ps formation and positron localization

平出 哲也; 鈴木 直毅*; 斎藤 文修*; 兵頭 俊夫*

Physica Status Solidi (C), 4(10), p.3714 - 3717, 2007/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:83.51

分子性固体中では、低温において捕捉電子と自由電子によるポジトロニウム形成が起こる。従来考えられてきた陽電子の運動エネルギーによる吸熱反応を伴うOre過程によるポジトロニウム形成,あるいは入射陽電子自体が引き起こすイオン化により生じる過剰電子がもたらすスパー過程によるポジトロニウム形成の機構は、いずれも「速い反応」である。しかし、最近、われわれが見いだした捕捉電子と自由陽電子から生じるポジトロニウムは、陽電子の入射後ある程度時間が経ってから生じることが予測され、われわれはこの遅延ポジトロニウム形成を、消滅寿命と消滅時の運動量の相関を測定することで実験的に検証した。今回、われわれは、測定で得られた寿命-運動量の相関に基づき、陽電子反応モデルの特定を試みた。すなわち、Ore過程やスパー過程による「速い」ポジトロニウム形成を逃れた自由陽電子が、その後でポジトロニウムを形成する場合には、自由陽電子の局在化を考慮するモデルが妥当との結果が得られた。これにより、寿命-運動量の相関をうまく説明できた。

論文

Ion species dependence of the implantation-induced defects in ZnO studied by a slow positron beam

Chen, Z. Q.*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 楢本 洋

Physica Status Solidi (C), 4(10), p.3646 - 3649, 2007/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:57.92

酸化亜鉛に対してボロン,酸素,アルミ,リンイオンを4E+15/cm$$^{2}$$注入し、生成した格子欠陥の熱回復挙動を陽電子ビームを用いて調べた。イオン注入後、イオン種に無関係にSパラメータの増加が観測された。しかし、空孔クラスターの回復挙動はイオン種に大きく依存することが明らかになった。酸素イオン注入の場合空孔クラスターは700$$^{circ}$$Cの熱処理で完全に消失した。酸素より軽い質量のボロン注入では、空孔クラスターはマイクロボイドに成長し900$$^{circ}$$Cで消失した。アルミイオン注入の場合はさらに大きな寸法のマイクロボイドの成長が見られたが、同様に900$$^{circ}$$Cでそれらは消失した。リンイオン注入の場合は、空孔集合体化は抑制される一方で、それらは1100$$^{circ}$$Cまで安定に存在することが明らかになった。

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