Thermal stability of deep-level defects in high-purity semi-insulating 4H-SiC substrate studied by admittance spectroscopy

岩本 直也*; Azarov, A.*; 大島 武; Moe, A. M. M.*; Svensson, B. G.*

Materials Science Forum, 858, p.357 - 360, 2016/05

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.858.357

Thermal stability of deep level defects in high purity semi-insulating (HPSI) 4H-Silicon Carbide (SiC) substrates was studied. The samples were annealed from 700 to 1700 C, and Schottky barrier diodes (SBDs) were fabricated on the samples. The SBDs were characterized by current-voltage, capacitance-voltage and admittance spectroscopy measurements. The forward current of SBDs increased substantially with the increase of annealing temperature, while the reverse leakage current remained below 10 A. The capacitance of the samples annealed at 1400 and 1500 C was essentially zero at bias voltages between 0 and 10 V, but after 1600 and 1700 C annealing, the capacitance increased and started to respond to the bias voltage. The net hole concentrations in the 1600 and 1700 C annealed substrates were estimated to be 0.5110 and 1410 /cm, respectively. From admittance spectroscopy, five defect levels were detected. Defect peaks relating to boron acceptors increased although defect peaks with deep levels decreased with increasing annealing temperature. Therefore, it can be concluded that deep levels which act as compensation centers for boron acceptors dissociate by high temperature annealing, and as a results, hole concentration increases.

耐熱セラミックス複合材料の照射試験,2; 第2次(98M-41A),第3次(99M-30A)予備照射試験中間報告

馬場 信一; 根本 誠*; 相沢 静男; 山地 雅俊*; 石原 正博; 沢 和弘

JAERI-Tech 2005-055, 157 Pages, 2005/09

JAERI-Tech-2005-055.pdf:19.06MB

高温工学試験研究炉(HTTR)を用いた高温工学に関する先端的基礎研究の課題の1つとして「耐熱セラミックス複合材料の照射損傷効果に関する研究」のため、材料試験炉を用いて一連の予備照射試験を進めている。本報告は、このうちの第2次及び第3次の照射試験について記載したものである。両試験の照射温度は973K-1173K及び1273K-1473K,高速中性子照射量110m( E1MeV)の照射条件のもとで行った試料について、直径寸法の基本統計値,寸法変化及び熱膨張率の結果について報告する。

Synchrotron radiation photoabsorption and photoemission spectroscopy for thermal-induced reoriented Si polymer

Nath, K. G.; 下山 巖; 関口 哲弘; 馬場 祐治

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 144-147, p.323 - 326, 2005/06

https://doi.org/10.1016/j.elspec.2005.01.185

放射光を使った光電子分光法とX線吸収分光法を用い、ポリジメチルシランポリマー{PDMS, [Si(CH)]}の電子状態と分子配向に対するレーザー加熱による効果を調べた。試料は高配向焼結グラファイト基板上にPDMS粉末を担持したものである。Si 1s励起のX線光電子分光測定及びSi-1s X線吸収端微細構造(NEXAFS)測定ともにアニーリングにより電子状態変化が起こるという結果が得られた。さらに角度依存NEXAFS測定を行った。その結果、アニーリング前には分子鎖はランダム配向であったのに対し、アニーリングにより生成した薄膜には強いSi-Si分子鎖配向が生じるという現象が見いだされた。

Ion beam surface modification of Y-TZP and effects of subsequent annealing

本橋 嘉信*; 柴田 大受; Harjo, S.*; 佐久間 隆昭*; 石原 正博; 馬場 信一; 沢 和弘

Proceedings of 14th International Federation for Heat Treatment and Surface Engineering Congress Transactions of Materials and Heat Treatment Vol.25 No.5, p.1032 - 1036, 2004/10

高温で超塑性特性を示す3Y-TZP(3mol%イットリア含有正方晶ジルコニア多結晶体)に、日本原子力研究所東海研究所のTANDEM加速器を用いて+11価,130MeVのZrイオンを照射した。照射によるはじき出し損傷はTRIMコードにより解析し、照射による機械的特性及び破壊様式の変化,その後の焼き鈍しの影響,微小硬度計の押込み深さと照射表面からの深さとの関係について検討を行った。その結果、照射直後の試験片では、表面に圧縮応力が生じ、硬さと破壊靭性の増加が観察された。また、その後の焼き鈍しでは温度の増加に伴いこれらの変化が徐々に緩和した。これらの原因としては、照射により粒界間の結合力が弱められたためであると考えられる。

原子炉用黒鉛材料の熱応力に及ぼす熱伝導率の焼き鈍し効果

角田 淳弥; 柴田 大受; 馬場 信一; 石原 正博; 伊与久 達夫

日本機械学会M&M2004材料力学カンファレンス講演論文集, p.141 - 142, 2004/07

高温ガス炉(HTGR)の炉心に構造材として用いられている黒鉛は、中性子照射によって熱伝導率が低下するが、減圧事故等の事故時に炉内の温度が上昇した場合には、焼き鈍し効果により熱伝導率は回復挙動を示す。本研究では、黒鉛の焼き鈍し効果による熱伝導率の回復が、黒鉛ブロックの温度変化及び熱応力に及ぼす影響について検討した。さらに、焼き鈍し効果により回復する熱伝導率が、膜応力,ポイント応力及びピーク応力へ及ぼす影響についても検討した。

Fabrication of TiO photocatalysts by oxidative annealing of TiC

Choi, Y.; 梅林 励; 山本 春也; 田中 茂

Journal of Materials Science Letters, 22(17), p.1209 - 1211, 2003/09

https://doi.org/10.1023/A:1025396416772

粉末炭化チタンを酸化雰囲気で焼成することによって光触媒能の高い二酸化チタンを作製した。350にて炭化チタンを焼成するとアナターゼ型二酸化チタンが、800ではルチル型二酸化チタンが優先的に生成された。炭化チタンの高温酸化によって作製したアナターゼ型二酸化チタン粉末(1g)と市販されているアナターゼ型二酸化チタン粉末(1g)を用いて紫外光照射下での水の分解量を指標として光触媒能を測定した結果、前者の方が光触媒能が約2倍程度高いことがわかった。これはアナターゼ型二酸化チタンに残留する炭素の影響であると示唆された。

Structure and optical properties of germanium implanted with carbon ions

Wei, P.; Xu, Y.; 永田 晋二*; 鳴海 一雅; 楢本 洋

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206(1-4), p.233 - 236, 2003/05

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)00738-9

互いに固溶しない組合せとして、炭素イオンを注入により非晶質化したGe単結晶((100)と(110))について、その熱処理による結晶化過程を、イオンビーム解析法(ラザフォード後方散乱分光法、イオンチャネリング法、及び核反応法)、ラマン分後法及び原子間力顕微鏡法により調べた。いずれの注入条件でも非晶質になるものの、その回復挙動は、イオン注入時の入射角に敏感であることを見出した。すなわち、斜入射の条件でCイオン注入したGeでは、450度までの熱処理により結晶化するとともに、注入された炭素原子は表面に拡散・析出してナノ黒鉛を形成した。一方垂直入射の場合には熱回復の挙動は異なり、注入された炭素と照射欠陥の分布変化及び回復は観測されなかった。これらの結果は、イオン注入時に生ずる欠陥密度と拡散に影響する歪勾配が関係している。

Post-irradiation annealing and re-irradiation technique for LWR reactor pressure vessel material

松井 義典; 井手 広史; 板橋 行夫; 菊地 泰二; 石川 和義; 阿部 新一; 井上 修一; 清水 道雄; 岩松 重美; 渡辺 直樹*; et al.

KAERI/GP-195/2002, p.33 - 40, 2002/00

最近の軽水炉圧力容器材の照射損傷研究では中性子照射効果の焼鈍による回復効果の研究が行われており、JMTRを用いた照射試験と照射済試料の焼鈍さらに焼鈍後の照射効果の研究が計画された。このため、材料試験炉部では照射後に試料の焼鈍と交換を行い、その後、さらに再照射が可能なキャプセルを開発した。本再照射キャプセルの開発には、交換可能な内部キャプセルから延びた熱電対のシース線の接続を着脱可能にするための気密コネクタと、試料交換のためのキャプセル底部プラグに使用するメカニカルシールの技術開発が必要であった。開発・製作した再照射キャプセルによる照射試験は、照射されたキャプセルのカナルでの取扱いやホットセル内での遠隔操作による試料交換を計画通り実施でき、再照射の際の試料温度も目標範囲を満足するなど、開発目標を達成することができた。

Formation of TiOF compounds in fluorine-implanted TiO

八巻 徹也; 住田 泰史; 山本 春也

Journal of Materials Science Letters, 21(1), p.33 - 35, 2001/01

https://doi.org/10.1023/A:1014282225859

本研究では、TiOルチル単結晶に対する200 keV Fイオン注入とその後の熱アニールの効果について調べた。注入試料を573K及び873K,各5時間,等時アニールすることによって、飛程付近の照射損傷は消失しTiO本来の結晶構造がほぼ回復した。このアニールプロセスと同時に、注入されたFが表面へ優先的に拡散することがわかった。アニール後の試料に対するX線光電子分光スペクトルを解析することによって、高濃度にFドープされたTiOF (x=0.0039)が表面に形成されていることが明らかになった。

Krイオン照射及び照射後熱アニールによるBiSrCaCuO高温酸化物超伝導体単結晶の超伝導特性変化

荻窪 光慈*; 内田 幸宏*; 寺井 隆幸*; 山口 憲司*; 山脇 道夫*; 林 君夫

東京大学工学部総合試験所年報, 59, p.91 - 95, 2000/12

原研から東京大学寺井教授への平成11年度委託研究「高温酸化物超伝導材料の照射改質方法の検討及び基礎試験(I)」の報告書である。高温工学に関する先端的基礎研究の一環として、高温工学試験研究炉(HTTR)を用いる新素材・材料開発研究の位置づけで、標記研究を平成6年度から開始しており、平成11年度は第2期の初年度にあたっている。超伝導材料BiSrCaCuO(Bi-2212)単結晶の高エネルギー重イオン(510MeV Kr)照射後の熱アニーリングに伴う特性変化の報告である。510cmまたは510cmの照射後に、試料を空気中、673Kまたは1073Kで1~6時間アニールした。673Kアニールの場合には、臨界電流密度Jcはアニール時間とともに徐々に減少した。一方、1073Kアニールの場合には、Jcは徐々に増加した。Jcとピニングポテンシャルの変化は、照射によって生成した柱状欠陥の数密度、サイズ及び回復挙動に密接に関係することがわかった。