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論文

Surface stress measurement of Si(111) 7$$times$$7 reconstruction by comparison with hydrogen-terminated 1$$times$$1 surface

朝岡 秀人; 魚住 雄輝

Thin Solid Films, 591(Part.B), p.200 - 203, 2015/09

Siなど半導体最表面は、表面ダングリングボンドの数を減少させるように独自の再構成構造を示すことから、バルクとは異なる独自のストレスが存在すると考えられてきた。我々はSi(111)7$$times$$7再構成表面に水素終端処理を施すことによって1$$times$$1バルク構造を作製し、最表面構造の違いによるストレスの実測を試みた。その結果、これまで理論計算でのみ得られていたSi(111)7$$times$$7再構成構造に存在する引張応力を実測することに成功し、成長形態と密接な関係がある表面ストレスの評価を可能とした。

論文

Development of a compact polarization analysis apparatus for plasma soft X-ray laser

今園 孝志; 小池 雅人

Thin Solid Films, 571(Part 3), p.513 - 516, 2014/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.41(Materials Science, Multidisciplinary)

量子ビーム応用研究部門X線レーザー応用研究グループでは関西光科学研究所においてNdガラスレーザーによって生成したニッケル様銀プラズマを利用した波長13.9nm、パルス幅7psの軟X線レーザー(SXRL)の生成及びそれの応用研究を推進している。SXRLビームラインのエンドステーションにおける光源の偏光状態は、ビームライン上に配された幾つかのMo/Si多層膜反射鏡によってほとんど鉛直に直線偏光していると考えられるが、同ビームラインに設置可能な評価装置がなかったためにこれまで実験的な評価は行われてこなかった。そこで、SXRLビームラインに設置可能なコンパクトな軟X線偏光解析装置を新たに開発し、あらかじめ放射光を用いて偏光特性を評価したMo/Si多層膜偏光子を搭載した同装置を用いてエンドステーションにおけるSXRLの直線偏光度(ほぼ完全な直線偏光)を初めて明らかにした。

論文

Plasmonic cyclohexane-sensing by sputter-deposited Au nanoparticle array on SiO$$_{2}$$

川口 和弘*; 山本 春也; 吉川 正人; 高廣 克己*

Thin Solid Films, 562, p.648 - 652, 2014/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.41(Materials Science, Multidisciplinary)

シクロヘキサンに代表される有機ハイドライドは、水素を可逆的に放出・吸蔵できることから水素の貯蔵・輸送媒体として有望視されている。しかし、揮発した有機ハイドライドは、可燃性ガスであることから、漏洩した有機ハイドライドを安全に検知するセンサーの開発が課題の一つとなっている。本研究では、配列した金ナノ粒子で発現する表面プラズモン共鳴吸収特性が表面吸着物により変化する現象を利用した有機ハイドライド検知材料の開発を目的に、スパッタリング法を用いて石英基板上に基板温度、蒸着量をパラメータに金ナノ粒子を形成し、シクロヘキサンに対するプラズモン共鳴吸収特性を調べた。その結果、成膜時の基板温度: 300$$^{circ}$$C、蒸着量: 4.4$$times$$10$$^{16}$$atoms/cm$$^{2}$$で形成した金ナノ粒子がシクロヘキサンに対して高い検知性能を示し、室温で爆発限界(1.3vol%)以下の0.5vol%の検知が可能であることを見出した。

論文

Electrochemical immobilization of biomolecules on gold surface modified with monolayered L-cysteine

本田 充紀; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵

Thin Solid Films, 556, p.307 - 310, 2014/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:70.33(Materials Science, Multidisciplinary)

Immobilization of organic molecules on the top of a metal surface is not easy because of lattice mismatch between organic and metal crystals. Herein, we suggested that a monolayer of L-cysteine deposited on a gold surface can act as a buffer layer to immobilize biomolecules on the metal surface. We selected lactic acid as the immobilized biomolecule because it is one of the simplest carboxyl-containing biomolecules. The immobilization of lactic acid on the metal surface was carried out by an electrochemical method in an aqueous environment. The surface chemical states before and after the electrochemical reaction were characterized using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The N 1s and C 1s XPS spectra showed that the L-cysteine-modified gold surface can immobilize lactic acid via peptide bonds. This technique might enable the immobilization of large organic molecules and biomolecules.

論文

Preparation of a dense TiO$$_{2}$$ thin film by oxidizing metallic titanium

吉田 芙美子; 田中 桃子; 永島 圭介

Thin Solid Films, 537, p.23 - 27, 2013/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.58(Materials Science, Multidisciplinary)

We prepared a dense rutile TiO$$_{2}$$ thin film that has a refractive index as high as that of the bulk crystal by oxidizing metallic Ti thin film. The TiO$$_{2}$$ thin film with a thickness of 260 nm is optically transparent and has low coefficients of absorption and scattering. We annealed a Ti thin film at 1000$$^{circ}$$C for oxidation and crystallization after deposition of metallic Ti by electron-beam evaporation. By optimizing the annealing conditions, we obtained a rutile TiO$$_{2}$$ thin film with a refractive index of 2.72 at a wavelength of 1030 nm, the highest refractive index ever reported.

論文

Analysis of buried heterointerfacial hydrogen in highly lattice-mismatched epitaxy on silicon

山崎 竜也; 朝岡 秀人; 田口 富嗣; 山本 春也; 山崎 大; 丸山 龍治; 武田 全康; 社本 真一

Thin Solid Films, 520(8), p.3300 - 3303, 2012/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.94(Materials Science, Multidisciplinary)

Si基板との格子不整合の緩衝域として水素単原子バッファー層を挿入し、大きな格子不整合を克服した薄膜成長に成功した。このユニークな薄膜成長を可能にする界面の構造解析を目的とし、薄膜成長後の界面における水素層の存在を、中性子反射率測定と共鳴核反応分析法により捉えることができたので、それら複合解析の結果を発表する。

論文

Formation of atomically flat $$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Si(100) interface using ion irradiated substrate

笹瀬 雅人*; 山本 博之; 倉田 博基*

Thin Solid Films, 520(9), p.3490 - 3492, 2012/02

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

イオン照射した表面は欠陥を多く含むことから、高配向な薄膜を成長させるための基板として用いることは適当でないと考えられてきた。しかしながらわれわれは、1keV程度のごく低エネルギーのイオンを照射したSi基板を用い、Feのスパッタ蒸着により界面の急峻で高配向な$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Si(100)薄膜が得られることを見いだした。本研究では透過型電子顕微鏡を用いて得られた薄膜/基板界面を断面観察し、その構造を原子分解能で解析した。さらにより高いエネルギーで照射したSi基板を用いて成膜した試料との比較を行い、界面近傍における構造とその変化について議論した。

論文

Ion channeling study of epitaxy of iron based Heusler alloy films on Ge(111)

前田 佳均; 鳴海 一雅; 境 誠司; 寺井 慶和*; 浜屋 宏平*; 佐道 泰造*; 宮尾 正信*

Thin Solid Films, 519(24), p.8461 - 8467, 2011/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:68.26(Materials Science, Multidisciplinary)

We investigate the axial orientation of epitaxy of Fe$$_{2}$$CoSi with a (A, C) site preference on Ge(111) by using ion channeling, and discuss dominant factors for epitaxy of Fe$$_{2}$$MnSi and Fe$$_{2}$$CoSi on Ge(111). We conclude that each dominant factor of epitaxy of Fe$$_{2}$$MnSi and Fe$$_{2}$$CoSi on Ge(111) comes from an atomic displacement due to different preference of site occupations.

論文

Orientation of B-C-N hybrid films deposited on Ni (111) and polycrystalline Ti substrates explored by X-ray absorption spectroscopy

Mannan, M. A.; 馬場 祐治; 木田 徹也*; 永野 正光*; 下山 巖; 平尾 法恵; 野口 英行*

Thin Solid Films, 519(6), p.1780 - 1786, 2011/01

 被引用回数:15 パーセンタイル:35.96(Materials Science, Multidisciplinary)

ホウ素,炭素,窒素を含む有機分子を原料物質に用い、高周波プラズマ加熱法により、ニッケル単結晶及びチタン表面にホウ素-炭素-窒素から成るハイブリッド薄膜を合成し、その配向について種々の分光学的手法により調べた。X線回折の結果、合成した薄膜は$$sp$$$$^{2}$$軌道を持つことがわかった。ラマン分光測定の結果も、$$sp$$$$^{2}$$軌道を持つB-C-N結合の生成を支持するものであった。放射光を用いたX線吸収端微細構造の測定結果から、ホウ素原子は3つの窒素原子と配位したBN$$_{3}$$構造をとり、BCN薄膜はニッケル単結晶表面に平行に配向することがわかった。一方、多結晶のチタン表面においては、BCN薄膜はランダムに配向することから、表面の化学的活性度が表面の配向に影響することがわかった。

論文

Growth and characterization of stoichiometric BCN films on highly oriented pyrolytic graphite by radiofrequency plasma enhanced chemical vapor deposition

Mannan, M. A.; 野口 英行*; 木田 徹也*; 永野 正光*; 平尾 法恵; 馬場 祐治

Thin Solid Films, 518(15), p.4163 - 4169, 2010/05

 被引用回数:19 パーセンタイル:30.17(Materials Science, Multidisciplinary)

トリスジメチルアミノボランを原料に用いて、高周波誘起化学蒸着法により、高配向性グラファイト表面に六方晶のホウ素-炭素-窒素薄膜(BCN薄膜)を合成した。薄膜の構造はX線光電子分光法(XPS)、X線吸収端微細構造法(NEXAFS)及びラマン分光法により調べた。XPSの結果から、ホウ素原子は、炭素と窒素と結合してsp2軌道から成るB-C-Nハイブリッド相を作ることが明らかとなった。XPSスペクトルのピーク強度比から、B:C:Nの組成比は、ほぼ1:1:1であることを確認した。ホウ素及び窒素のK-吸収端のNEXAFSスペクトルには、明瞭な非占有$$pi$$軌道及び$$sigma$$軌道への共鳴吸収ピークが認められ、このことからも、合成した薄膜は、$$sp2$$軌道を持つBCNハイブリッド相であると結論した。

論文

Radiation-induced luminescence from TiO$$_{2}$$ by 10 keV O$$^{+}$$, N$$^{+}$$ and Ar$$^{+}$$ ion irradiation

北澤 真一; 齋藤 勇一; 山本 春也; 浅野 雅春; 石山 新太郎

Thin Solid Films, 517(13), p.3735 - 3737, 2009/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.25(Materials Science, Multidisciplinary)

二酸化チタン内部でのエネルギー移行を調べるために10keVのエネルギーの酸素,窒素及びアルゴンのイオン照射による室温状態でのラジオ・ルミネッセンス(RIL)の研究を行った。紫外-可視領域のスペクトルには、多くの原子からのピークと3つのバンドが観測された。2つの可視光のバンドは結晶欠陥によるもので、紫外のバンドは二酸化チタン結晶内のTi$$^{3+}$$ 3dとO$$^{2-}$$ 2s間の放射遷移による。この実験結果から、RILは十分に大きなエネルギーによる励起状態から緩和されて生成した準位からの放射遷移によると考えられる。この研究により、二酸化チタンの励起・緩和過程の一部が解明された。

論文

Photoluminescence characterization of $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ prepared by ion beam sputter deposition (IBSD) method

Zhuravlev, A. V.; 山本 博之; 志村 憲一郎*; 山口 憲司; 社本 真一; 北條 喜一; 寺井 隆幸*

Thin Solid Films, 515(22), p.8149 - 8153, 2007/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:85.13(Materials Science, Multidisciplinary)

Si基板上に生成した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$は0.8eV近くに強い発光を示すことが知られている。しかしながら、この付近にはSiの欠陥に由来するものも存在するため、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$本来の発光と十分区別する必要がある。特に本研究ではイオンビームスパッタ蒸着法により$$beta$$-FeSi$$_{2}$$を作製していることから、イオンビームプロセスによる発光特性への影響を把握することが重要となる。このため帯溶融法及びチョコラルスキー法で作製したSi基板を用い、各試料作製過程における発光特性を測定した。Si基板上に生成した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$と、これと同条件でイオン照射を行ったSi基板のみからの発光を比較した結果、0.81eVの発光はいずれの場合もアニーリングによって強度が増大する。一方発光強度の温度依存性に関してはSi基板のみのものの方がより低温で消光する傾向が見られた。

論文

Growth of $$beta$$-FeSi$$_2$$ thin films on $$beta$$-FeSi$$_2$$ (110) substrates by molecular beam epitaxy

室賀 政崇*; 鈴木 弘和*; 鵜殿 治彦*; 菊間 勲*; Zhuravlev, A. V.; 山口 憲司; 山本 博之; 寺井 隆幸*

Thin Solid Films, 515(22), p.8197 - 8200, 2007/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:63.97(Materials Science, Multidisciplinary)

${it $beta$}$-FeSi$$_2$$はSiをベースとする光エレクトロニクス用材料として注目を集めている。Si基板上への${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜のヘテロ成長に関する研究は多いが、これを${it $beta$}$-FeSi$$_2$$の単結晶基板上に成長させた例はほとんど報告がない。われわれは最近Ga溶媒を用いた溶液成長法により大きなファセット面を有する${it $beta$}$-FeSi$$_2$$の単結晶試料を得ることに成功している。本研究ではこうして得られた単結晶試料を基板に用い、さらにそのうえに${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜をMBE(分子線エピタキシー)法によりエピタキシャル成長させることを試みた。実験では、平滑な面を得るために、${it $beta$}$-FeSi$$_2$$(110)の単結晶試料をHF(50%)-HNO$$_3$$(60%)-H$$_2$$O溶液中でエッチングを行った。溶液成長直後の粗い表面がエッチングにより平滑になる様子はAFM(原子間力顕微鏡)像で確認できた。また、薄膜成長前後で表面をRHEED(高速反射電子回折)により観測した結果、ストリークの間隔が変化していないことから${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜が${it $beta$}$-FeSi$$_2$$(110)基板上でエピタキシャル成長していることを明らかにした。

論文

Single crystalline $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ grown using high-purity FeSi$$_{2}$$ source

後藤 宏平*; 鈴木 弘和*; 鵜殿 治彦*; 菊間 勲*; 江坂 文孝; 打越 雅仁*; 一色 実*

Thin Solid Films, 515(22), p.8263 - 8267, 2007/08

 被引用回数:13 パーセンタイル:42.62(Materials Science, Multidisciplinary)

FeSi$$_{2}$$原料の純度が溶液から成長させた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の電気特性に及ぼす影響について調べた。高純度FeSi$$_{2}$$原料は、純度5NのFeと5NupのSiを石英アンプル中で溶融合金化することにより合成した。アーク熔解で合金化したFeSi$$_{2}$$合金を用いて成長させた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶はp型を示したものの、高純度FeSi$$_{2}$$を用いてZn溶媒から成長させた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶はn型を示した。二次イオン質量分析の結果、p型単結晶中にはn型単結晶に比べて高い濃度のCr, Mn, Coなどの不純物が存在することがわかり、これらが電気特性に影響を及ぼしていることが示唆された。

論文

Comparative study of structures and electrical properties in cobalt-fullerene mixtures by systematic change of cobalt content

境 誠司; 楢本 洋*; Avramov, P.; 矢板 毅; Lavrentiev, V.; 鳴海 一雅; 馬場 祐治; 前田 佳均

Thin Solid Films, 515(20-21), p.7758 - 7764, 2007/07

 被引用回数:21 パーセンタイル:29.75(Materials Science, Multidisciplinary)

Co-C$$_{60}$$混合薄膜について、Co濃度に依存した構造形成と電気的特性の変化について広い濃度範囲に渡る系統的評価を行った。ラマン分光測定により、Co-C$$_{60}$$化合物の生成と飽和組成(Co$$_{5}$$C$$_{60}$$)が明らかになった。化合物内の結合性が共有結合性のCo-C結合によることが、ラマンピークの組成に依存したシフトやC$$_{60}$$分子の対称性低下の示唆から明らかになった。Co濃度が希薄な混合薄膜は浅いギャップ間準位からのキャリアの熱励起により説明される伝導性を示した。Co濃度がより高い混合薄膜は、Co濃度に依存してCoクラスター/ナノ粒子に起因するホッピング伝導や金属伝導を示すことがわかった。

論文

Development of neutron supermirrors with large critical angle

丸山 龍治; 山崎 大; 海老澤 徹*; 日野 正裕*; 曽山 和彦

Thin Solid Films, 515(14), p.5704 - 5706, 2007/05

 被引用回数:34 パーセンタイル:18.04(Materials Science, Multidisciplinary)

中性子スーパーミラーの開発は、中性子散乱実験において利用可能な中性子強度を著しく向上させることができるので重要である。これまでに、高反射率化及び高臨界角化のための数多くの研究がなされてきた。われわれは、密度が高く結晶粒の小さい成膜を可能にするイオンビームスパッタ法を用いてスーパーミラー開発を行ってきた。イオンビームスパッタ法は上記のような利点を持つものの、成膜レート及び成膜可能面積が小さいという弱点を持つ。新しい核破砕型中性子源(J-PARC)において用いられるスーパーミラーを用いた光学デバイスの製造のため、直径500mmの成膜可能面積を持つ新しいイオンビームスパッタ装置が導入された。成膜可能面積全体に対する成膜レートはほぼ一様であることが確認されており、現在はこの装置を用いた高臨界角Ni/Tiスーパーミラーの開発が行われている。成膜されたスーパーミラーの反射率は、3$$Q_c$$で82%, $$4Q_c$$で66%, $$6.7Q_c$$で23%であった。

論文

Rutile and anatase mixed crystal TiO$$_2$$ thin films prepared by pulsed laser deposition

北澤 真一; Choi, Y.*; 山本 春也; 八巻 徹也

Thin Solid Films, 515(4), p.1901 - 1904, 2006/12

 被引用回数:61 パーセンタイル:7.56(Materials Science, Multidisciplinary)

レーザー蒸着法により二酸化チタン薄膜のエピタキシャル成長を行った。雰囲気酸素圧力,レーザー強度,蒸着基板による生成膜の結晶構造に対する影響を調べた。結晶構造は、X線回折法により評価し、$$alpha$$-Al$$_2$$O$$_3$$基板ではルチルとアナターゼの混晶,LaAlO$$_3$$基板ではアナターゼとなる結果を得た。微結晶の大きさについては、回折ピークにシェラーの式を適用し、10nm程度との結果を得た。この大きさは、酸素圧力を上げると増加した。混晶成長の発生は、この過程が結晶格子のミスフィットと熱力学的安定性の競争過程であるからと考えられる。

論文

Effect of thermal annealing on the photoluminescence from $$beta$$-FeSi$$_2$$ films on Si substrate

山口 憲司; 志村 憲一郎; 鵜殿 治彦*; 笹瀬 雅人*; 山本 博之; 社本 真一; 北條 喜一

Thin Solid Films, 508(1-2), p.367 - 370, 2006/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:48.13(Materials Science, Multidisciplinary)

成膜後の加熱処理が$$beta$$-FeSi$$_2$$薄膜からの発光(PL)特性に与える影響をより詳細に調べるために、作製した薄膜試料をさまざまなアニール条件で処理した。試料の作製はイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法もしくは分子線エピタキシー(MBE)法によった。いずれの製法でも、蒸着速度は0.5nm min$$^{-1}$$とほぼ同程度で、膜厚は50-100nmであった。また、PL測定は1100-1700nmの波長範囲で行った。測定の結果、最も強いPL強度を示すのは、IBSD法で作製した試料を1153Kにて$$>$$10$$^{-4}$$Pa程度の真空中でアニールした場合であることがわかった。この場合、測定温度150K以下では、温度が増加してもPL強度はさほど減少しない。しかし、150K以上になると、温度の増加とともに急激に減少するとともに、ピーク位置も低エネルギー側へシフトすることがわかった。一方、超高真空(10$$^{-7}$$Pa)下でアニールをした場合、アニールによりPL強度は著しく減少した。さらに、透過型電子顕微鏡による断面組織観察によって、高温での真空アニールによりシリサイド膜は数10nm程度の粒状となり、周囲をSiにより取り囲まれてしまうこともわかった。MBE法により成膜した鉄シリサイド膜についてもPL特性を調べたが、概して強度は弱く、また、アニールによる強度の増加もごくわずかであった。

論文

In situ characterization of the heterointerfaces between SrO films and dangling-bond-terminated Si surfaces

朝岡 秀人; 山崎 竜也*; 山本 博之; 社本 真一

Thin Solid Films, 508(1-2), p.175 - 177, 2006/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:73.99(Materials Science, Multidisciplinary)

接合界面に水素終端処理を行うことによって格子不整合度による成長物質の制約が緩和されたSiとSrとの物質間でヘテロエピタキシャル成長に成功している。RHEEDなどによるその場観察法により成長初期段階から歪みのない薄膜結晶が成長する過程を見いだした。

論文

Consumption kinetics of Si atoms during growth and decomposition of very thin oxide on Si(001) surfaces

小川 修一*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

Thin Solid Films, 508(1-2), p.169 - 174, 2006/06

 被引用回数:10 パーセンタイル:51.01(Materials Science, Multidisciplinary)

Si(001)表面極薄酸化膜の成長とその後の分解過程における表面凹凸の変化をオージェ電子分光(AES)機能の付随した高速電子線回折(RHEED)で実時間観察し、さらに、走査トンネル顕微鏡(STM)で巨視的に観察した。RHEED観察から、690$$^{circ}$$Cでの二次元島成長モードでは表面のエッチングがシリコンの核化とその二量体の欠陥の横広がりで起こることが明らかになった。一方で、酸化膜は709$$^{circ}$$Cでは分解し、ステップフローモードでSi原子が消費される。しかし、酸化膜が一部分解した表面のSTM像ではステップフローエッチングではなく、ボイドの中の平坦なテラスに直径が10-20オングストロームのSi島が多く見られた。これらの結果はSiクラスターとSiO$$_{2}$$の中間的な二次元島成長でできたSiリッチな酸化膜の相分離とその分解過程におけるテラス上でのSiの析出を意味している。

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