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論文

Electrical conductivity increase of Al-doped ZnO films induced by high-energy-heavy ions

須貝 宏行; 松波 紀明*; 福岡 修*; 左高 正雄; 加藤 輝雄; 岡安 悟; 志村 哲生*; 田沢 真人*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 250(1-2), p.291 - 294, 2006/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2006.04.126
 被引用回数：15 パーセンタイル：70.56(Instruments & Instrumentation)

AlドープZnO(AZO)半導体薄膜は、電気伝導性及び可視光透過性に優れ、低コストで環境負荷の軽い透明電極材料として応用研究が行われている。熱的過程では限界があるAZO薄膜の電気特性向上を試みて、高エネルギー重イオン照射を行った。RFマグネトロンスッパター法により作製したAZO薄膜は、Al/Zn組成比4%,膜厚0.3$$mu$$mであった。フルーエンス4$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^{2}$$まで100MeV Xeイオンを照射すると、電気伝導度は1.5$$times$$10$$^{2}$$から8$$times$$10$$^{2}$$S/cmまで単調に増加した。このような電気伝導度の増加は、100keV Neイオン照射の場合にも観測しているが、100keV Neイオン照射の場合には、フルーエンス3$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$(深さ0.1$$mu$$mのレンジ付近で、7dpa)で電気伝導度が最大となった。100MeV Xeイオン照射の場合、フルーエンス4$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^{2}$$におけるdpaは0.008となるので、100MeV Xeイオン照射における電気伝導度の増加は、電子励起効果によると考えられる。

論文

Structural changes in anatase TiO$$_{2}$$ thin films irradiated with high-energy heavy ions

石川 法人; 山本 春也; 知見 康弘

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 250(1-2), p.250 - 253, 2006/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2006.04.119
 被引用回数：42 パーセンタイル：92.74(Instruments & Instrumentation)

230MeV Xeイオン照射したアナターゼ型TiO$$_{2}$$薄膜における電子励起効果をX線回折法により調べた。X線回折強度の照射量依存性は、指数関数的に減少することがわかった。この照射による損傷挙動は約10nmサイズのトラック形成によるものである。イオン照射したルチル型TiO$$_{2}$$薄膜と異なる損傷挙動を示すこともわかった。X線回折法が、トラック構造に関する定量的情報を抽出する有力な方法であることを示すことができた。

論文

Irradiation effects with 100 MeV Xe ions on optical properties of Al-doped ZnO films

福岡 修*; 松波 紀明*; 田沢 真人*; 志村 哲生*; 左高 正雄; 須貝 宏行; 岡安 悟

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 250(1-2), p.295 - 299, 2006/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2006.04.146
 被引用回数：24 パーセンタイル：83(Instruments & Instrumentation)

AlドープZnO(AZO)半導体薄膜は、電気伝導性及び可視光透過性に優れ、低コストで環境負荷の軽い透明電極材料として応用研究が行われている。熱的過程では限界があるAZO薄膜の電気特性向上を試みて、高エネルギー重イオン照射を行い、光学特性の変化を調べた。RFマグネトロンスッパター法により作製したAZO薄膜は、Al/Zn組成比4%,膜厚0.3$$mu$$mであった。フルーエンス4$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^{2}$$までの100MeV Xeイオン照射により、電子励起効果によると考えられる電気伝導度の増加(1.5$$times$$10$$^{2}$$から8$$times$$10$$^{2}$$S/cm)を観測したが、照射前後の吸光度測定及びX線回折測定によると、可視光透過率及び結晶性に大きな変化はなかった。

論文

Swift heavy ion irradiation effects in nanocrystalline gold

知見 康弘; 岩瀬 彰宏*; 石川 法人; 小檜山 守*; 稲見 隆*; 神原 正*; 奥田 重雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 245(1), p.171 - 175, 2006/04

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.11.096
 被引用回数：16 パーセンタイル：72.85(Instruments & Instrumentation)

金ナノ結晶での欠陥蓄積における高速粒子照射効果を調べた。種々の結晶粒径(23$$sim$$156nm)の金ナノ結晶箔試料(厚さ3$$sim$$5$$mu$$m)を、ガスデポジション法とその後の熱処理により作製した。60MeV $$^{12}$$Cイオン,3.54GeV $$^{136}$$Xeイオン及び2.0MeV電子線を低温で試料に照射した。照射中の電気抵抗率変化をその場測定することにより、欠陥蓄積挙動を観測した。電気抵抗率変化の照射量依存性を解析した結果、欠陥生成断面積($$sigma$$$$_{d}$$)及び欠陥消滅断面積($$sigma$$$$_{r}$$)が結晶粒径の減少とともに単調増加することがわかった。このことは、金多結晶よりも弾き出しエネルギーの閾値(E$$_{d}$$)が低くなっていると考えられる金ナノ結晶での結晶粒界近傍領域の体積分率が大きいことに起因することを示している。また、金ナノ結晶での電子励起効果の可能性についても議論する。

論文

Effects of swift heavy ion irradiation on magnetic properties of Fe-Rh alloy

福住 正文*; 知見 康弘; 石川 法人; 鈴木 基寛*; 高垣 昌史*; 水木 純一郎; 小野 文久*; Neumann, R.*; 岩瀬 彰宏*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 245(1), p.161 - 165, 2006/04

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.11.094
 被引用回数：17 パーセンタイル：74.61(Instruments & Instrumentation)

Fe-50at.%Rh合金の高速重イオン照射を室温で行った。照射前後に、磁気特性を超伝導量子干渉計(SQUID)で、結晶構造をX線回折計(XRD)でそれぞれ測定した。また、試料表面近傍での照射誘起強磁性状態を評価するために、大型放射光施設SPring-8においてFe K吸収端近傍のX線磁気円二色性(XMCD)測定を行った。その結果、反磁性-強磁性転移温度以下でも高速重イオン照射によって強磁性状態が誘起され、そのときに格子が0.3%伸びることがわかった。照射した試料では強磁性に相当するXMCDスペクトルが得られ、これが照射イオンの質量や照射量に依存していることがわかった。電子励起及び弾性衝突によるエネルギー損失がFe-Rhの結晶格子及び磁気構造に与える影響について議論する。

論文

Microstructure and atomic disordering of magnesium aluminate spinel irradiated with swift heavy ions

山本 知一*; 島田 幹夫*; 安田 和弘*; 松村 晶*; 知見 康弘; 石川 法人

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 245(1), p.235 - 238, 2006/04

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.11.108
 被引用回数：13 パーセンタイル：65.83(Instruments & Instrumentation)

高速重イオン(200MeV Xe$$^{14+}$$及び350MeV Au$$^{28+}$$)を照射したマグネシア-アルミナ系スピネル(MgO${it n}$Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(${it n}$=1.1及び2.4))の微細構造変化と原子配列の不規則化過程について調べた。透過型電子顕微鏡による明視野像と高分解能像、及び高角度分解能電子チャンネリングX線分光法(HARECXS)を用いて照射誘起構造変化の定量分析を行った。イオン入射面の明視野像では、直径4$$sim$$7nmの円柱状の黒いコントラストが観測された。複数のイオントラックが隣接して生成された場合には強い歪コントラストが見られた。また高分解能像では、イオントラック内においても鮮明な格子像が観測された。このことは、スピネル結晶はイオントラックに沿って部分的に不規則化しており、アモルファス化していないことを示している。HARECXS法による定量分析では、陽イオンの不規則化がイオン照射量に伴って進行しており、不規則化領域はイオントラックに沿った直径12$$pm$$2nmの範囲に広がっていることがわかった。これは明視野像や高分解能像で観測されたイオントラックの大きさより広範囲である。

論文

Effects of high-energy ion irradiation in bismuth thin films at low temperature

知見 康弘; 石川 法人; 岩瀬 彰宏*

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.792, p.379 - 384, 2004/00

ビスマスにおける高エネルギーイオン照射効果を、低温での電気抵抗率を測定することにより、その構造変化と関連付けて調べた。ビスマス薄膜(厚さ300-600$AA )$に数種類の高エネルギー(100-200MeV)重イオンを$$sim$$10Kで照射し、そのときの試料の抵抗率を$$sim$$7Kでその場測定した。照射後、抵抗率のアニール挙動を$$sim$$35Kまで測定した。アニール中の抵抗率の温度依存性において20K付近で急激な上昇が見られており、これは照射誘起アモルファス領域の再結晶化を示唆している。アモルファスビスマスはまた、$$sim$$6K以下で超伝導転移を示すため、高エネルギー重イオン照射が引き起こす高密度電子励起により、超伝導アモルファスビスマスの柱状領域を通常のビスマス結晶中に誘起できる可能性がある。そこで今回、照射誘起アモルファス化による超伝導転移の検出を試みた。

論文

Depth-dependent and surface damages in MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$ and MgO irradiated with energetic iodine ions

有賀 武夫; 片野 吉男*; 大道 敏彦*; 岡安 悟; 数又 幸生*; 實川 資朗

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 197(1-2), p.94 - 100, 2002/11

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)01359-9
 被引用回数：9 パーセンタイル：51.46(Instruments & Instrumentation)

アルミナ(Al$$_{2}$$O$$_{3}$$),スピネル(MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$),マグネシア(MgO)焼結体試料にタンデムからの85MeVのヨウ素イオンを1$$times$$10$$^{14}$$/m$$^{2}$$・sの線束で1.2$$times$$10$$^{19}$$/m$$^{2}$$まで室温照射した。透過電顕による観察の結果、スピネルではアルミナより~1$$mu$$m深くまで非晶質化が認められ、複雑な組成の方が非晶質化し易い傾向を見いだした。MgOでは非晶質化などの損傷は認められなかったが、X線回折の結果、約10$$mu$$m厚さの表面層で微結晶表面が(100)面に再配列することを新たに見いだした。透過電顕での電子線回折では認められないこれらの変化は、高エネルギーイオンの透過に伴う飛跡に沿って再配列が生じると考えられる。

論文

The Interpretation of surface damages in Al$$_{2}$$O$$_{3}$$, MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$ and MgO irradiated with energetic iodine ions

有賀 武夫; 片野 吉男*; 大道 敏彦*; 實川 資朗

Surface & Coatings Technology, 158-159, p.444 - 448, 2002/09

アルミナ(Al$$_{2}$$O$$_{3}$$),スピネル(MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$),マグネシア(MgO)焼結体試料にタンデム加速器からの85MeVのヨウ素イオンを1$$times$$10$$^{14}$$/m$$^{2}$$の線束で最高1.2$$times$$10$$^{19}$$/m$$^{2}$$まで室温照射した。1.2$$times$$10$$^{19}$$/m$$^{2}$$まで照射したスピネルでは~6$$mu$$mの深さまで完全に非晶質化したことが、透過電顕の観察からわかった。しかし結晶粒によっては6.5$$mu$$mの深さまで非晶質化が起こり、イオンの飛行方向と粒の方位に関係して非晶質化が起こることを指摘した。またスピネルでは、アルミナで認められたような、非晶質化しかかっている粒が、既に非晶質化した表面近くの領域に移動する現象は生じない。さらにスピネルとマグネシアでは照射後3~3.5年で、表面に0.1$$mu$$m以下の厚さの、金属光沢をもって薄膜が形成された。今後、この形成のメカニズムを明らかにする必要がある。

論文

Defect production induced by electronic excitation in iron

知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 石川 法人; 神原 正*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 193(1-4), p.248 - 252, 2002/06

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)00769-3
 被引用回数：2 パーセンタイル：18.93(Instruments & Instrumentation)

鉄における電子励起効果について欠陥生成に焦点を絞って議論する。鉄薄膜試料(厚さ~200nm)に低温(~77K)で2MeV電子線,~1MeVイオン,~100MeV重イオン,GeV重イオンを照射して、そのときの電気抵抗の変化から試料への欠陥蓄積挙動を系統的に調べた。照射中の欠陥蓄積挙動を解析することにより、各照射粒子に対する欠陥生成断面積が得られた。電子線と~1MeVイオンの効果との比較により、~100MeV,GeV重イオンにおける電子励起の欠陥生成断面積への寄与分を抽出することができた。比較的高い電子励起密度をもたらすイオンでは、電子励起による欠陥生成が支配的になり、さらにその断面積は、電子的阻止能よりも初期イオン化率によってうまくスケーリングされることがわかった。このことは、「クーロン爆発」が欠陥生成をトリガーできることを示唆している。

論文

Lattice parameter change due to electronic excitation in insulating EuBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$

石川 法人; 岩瀬 彰宏; 知見 康弘; 道上 修*; 若菜 裕紀*; 橋本 健男*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 191(1-4), p.606 - 609, 2002/05

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)00619-5
 被引用回数：1 パーセンタイル：12.5(Instruments & Instrumentation)

EuBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$は、熱処理により酸素量を変化させることができ、$$delta$$=0のときは伝導性をもち、$$delta$$=1のときは絶縁体となる。酸素量変化によって電気抵抗を大きく変化させたにもかかわらず、高エネルギーイオン照射による電子励起効果は、酸素量に依らず同じであることがわかった。

論文

Electronic sputtering of oxides by high energy heavy ion impact

松波 紀明*; 左高 正雄; 岩瀬 彰宏

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 193(1-4), p.830 - 834, 2002/01

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)00912-6
 被引用回数：27 パーセンタイル：83.24(Instruments & Instrumentation)

原研タンデム加速器からの高エネルギー重イオンを酸化物に照射し、電子励起によるスパッタリング収量を測定した。照射試料はSrCeO$$_{3}$$とSiO$$_{2}$$を用いた。スパッタリング収量は炭素薄膜法を用いて測定した。スパッタリング収量は弾性散乱カスケードによる計算値と比べて、どちらの試料も約1000倍大きいことがわかった。また、収量は電子的阻止能Seに対してSe$$^{n}$$の形で表せ、$$n$$は2-3であることがわかった。

論文

Electronic excitation effects on secondary ion emission from a foil of conducting material bombarded by high energy heavy ions

関岡 嗣久*; 寺澤 倫孝*; 左高 正雄; 北澤 真一; 新部 正人*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 193(1-4), p.751 - 754, 2002/01

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)00898-4
 被引用回数：2 パーセンタイル：18.93(Instruments & Instrumentation)

高エネルギー重イオンにより固体中に生成される励起電子の格子へのエネルギー移行過程を研究することを目的として、原研タンデム加速器からの重イオンを金属薄膜に照射し放出される二次イオンの質量分布を測定した。入射重イオンは100~240MeVの金イオンを用い、金属薄膜は金と銅を用いた。二次イオン収量は、金,銅試料とも電子的阻止能の二乗に比例して増大し、金属中でも電子励起による二次イオン放出過程の存在を明らかにした。この結果は入射イオンのトラック内でのクーロン爆発過程の重要性を示唆している。

論文

Defect structure of high-T$$_{c}$$ superconductor by high-energy heavy ion irradiation

笹瀬 雅人; 岡安 悟; 倉田 博基; 北條 喜一

Journal of Electron Microscopy, 51(Supple), p.S235 - S238, 2002/00

照射イオンの電子励起によるエネルギー損失(-dE/dx)と円柱状欠陥の大きさとの関係を調べ、Time Dependence Line Source モデルにより円柱状欠陥生成に必要なエネルギー付与量を計算した。その結果、照射エネルギーの増加とともに電子励起によるエネルギー損失量が増加して、生成した円柱状欠陥の直径が8.4nmから16nmに増加することが明らかとなった。また、TEM観察の結果と電子励起によるエネルギー損失量をもとに、Time Dependence Line Sourceモデルにより円柱状欠陥生成に必要なエネルギー付与量(=電子励起によるエネルギー損失量)を計算した。その結果、イオン照射により付与されたエネルギーの1/3が円柱状欠陥生成に寄与していることが明らかとなった。

論文

Electron spectrra from singlet and triplet states of Ne$$^{6+**}$$ produced by low energy Ne$$^{8+}$$+He, Ne and Ar collisions

北澤 真一; 井田 勇人*; 松井 靖幸*; 高柳 俊暢*; 脇谷 一義*; 家村 一彰*; 大谷 俊介*; 鈴木 洋*; 金井 保之*; Safronova, U. I.*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 34(16), p.3205 - 3220, 2001/08

https://doi.org/10.1088/0953-4075/34/16/301
 被引用回数：5 パーセンタイル：31.39(Optics)

80keV Ne$$^{8+}$$(1s$$^{2}$$)+He,Ne,Ar衝突によって生成された2電子励起状態Ne$$^{6+**}$$(1s$$^{2}$$2pnl),(1s$$^{2}$$3l3l'),(1s$$^{2}$$3l4l')の1重項及び3重項からの放出電子スペクトルを、0度分光法によって観測した。He標的の場合には1重項状態のみ、Ne標的の場合はおもに3重項状態からの寄与がスペクトルに観測された。しかし、Ar標的の場合は、1s$$^{2}$$3lnl'のエネルギー領域では、有為なスペクトルのピークは得られなかった。2つの理論的な方法、摂動理論(MZコード)及びmulti-configurational Hartree-Fock(Cowanコード)を用いて、放出電子スペクトルのエネルギー準位決定を行った。さらに、Niehausのエンハンスド・オーバー・バリア・モデルでの(j)ストリング分析によって、多価イオンと多電子標的原子によって、2電子移行過程において最外殻よりも内側の電子の寄与の可能性を議論した。

論文

直線偏光放射光を利用した元素及び配向を選択した光分解

関口 哲弘; 下山 巖; 馬場 祐治; 関口 広美*

KEK Proceedings 2001-13, p.24 - 25, 2001/06

本研究会においては最近の研究を紹介するとともに高輝度放射光を用いることにより将来的に拓けるであろう実験研究について議論した。放射光の光子エネルギー連続性と直線偏光性を用い、表面吸着分子の選択励起を行い、真空中に放出される分解反応生成物イオンを観測する実験について述べた。本報告では凝集フッ化ベンゼン(C$$_6$$H$$_5$$F)分子の内殻電子励起による分解反応を中心に述べた。炭素吸収端とフッ素吸収端で大きな分解反応の元素選択性が観測された。分解反応の直線偏光角度依存性実験を行った。C-F結合方向及びベンゼン環平面を規定した内殻電子励起を10,45,90度のX線偏光角度について行った。フッ素内殻電子励起領域においてはC-F解離収量が偏光角度に大きく依存して変化したが、C-H解離収量は偏光角度に依存しない。実験結果はX線励起とその後の緩和,分解が表面分子の配向性に大きな影響を受けることを示した。

論文

Fragmentation and charge-neutralization pathways depending on molecular orientation at surfaces

関口 哲弘; 関口 広美*; 今村 元泰*; 松林 信行*; 島田 広道*; 馬場 祐治

Surface Science, 482-485(Part.1), p.279 - 284, 2001/06

X線が固体に照射されると、(電子励起により)表面層から分解イオンが放出される。この現象は「電子励起に起因する脱離現象」と呼ばれ、熱的に起こる蒸発や剥離現象と区別され、広く研究されている。最終的に脱離する分解生成物は、おもに(1)表面最上層分子の直接的な分解、(2)固体内部からの二次電子による衝突励起など一連の複雑な過程の結果として生じる。さらに周囲分子や基板からの脱励起の影響も顕著に受ける。本研究においては表面での分子構造や結合方向が分解及び脱離過程に密接にかかわっていると考え、放射光の直線偏光を利用して、分子(中のある結合)の配向方向を規定して(X線)電子励起する実験を行った。この実験を行うため超高真空容器内で回転することができる飛行時間質量分析を備えた装置を開発した。本報告では凝集ギ酸(HCOOH)分子の内殻電子励起による分解反応について報告する。

論文

Sputtering of high ${it Tc}$ superconductor YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-delta}$$ by high energy heavy ions

松波 紀明*; 左高 正雄; 岩瀬 彰宏

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 175-177, p.56 - 61, 2001/04

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(01)00337-8
 被引用回数：8 パーセンタイル：52.36(Instruments & Instrumentation)

高エネルギー重イオン照射による高温超伝導体中の電子励起効果を研究するため、東海研タンデム加速器からの重イオンを用いてスパッタリング測定を行った。スパッタリング測定はイオン照射による電子変位の直接測定の一つであり、放射線損傷と密接な関連がある。MgO上の約100nmの結晶を200MeVのヨウ素イオンで照射し、放出粒子を試料の直前に置いた炭素薄膜で補修し、その補修量に基づきスパッタリング収量を求めた。収量は約600の値を持ち、TRIMによる弾性散乱による収量の計算値と比較した結果、約1000倍であり、著しい電子励起効果が得られた。

論文

Defect production induced by primary ionization in ion-irradiated oxide superconductors

石川 法人; 岩瀬 彰宏; 知見 康弘; 道上 修*; 若菜 裕紀*; 神原 正*

Journal of the Physical Society of Japan, 69(11), p.3563 - 3575, 2000/11

https://doi.org/10.1143/JPSJ.69.3563
 被引用回数：9 パーセンタイル：52.88(Physics, Multidisciplinary)

酸化物超伝導体EuBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$Oy薄膜に1MeV~数GeVの広いエネルギー範囲に渡るイオンを系統的に照射し、低温における電気抵抗変化をその場測定した。低エネルギーイオン照射では弾性的はじき出しによる欠陥生成,高エネルギーイオン照射では初期イオン化による欠陥生成が支配的であることを強く示唆するデータを得た。照射後のアニール効果についても議論した。

論文

Selective fragmentation of surface molecules excited by linearly polarized SR

関口 哲弘; 関口 広美*; 今村 元泰*; 松林 信行*; 島田 広道*; 馬場 祐治

Photon Factory Activity Report 1999, Part B, P. 325, 2000/11

http://ccdb5fs.kek.jp/cgi-bin/img/tiff2gif?200023002+00357

X線照射により固体状分子が分解する場合、表面・界面では表面垂直方向と水平方向で分子のもつ向きにより置かれた化学環境が異なるため、分解過程や最終的な分解生成物パターンや、収量などが異なってくると予想される。これを研究するため、われわれは超高真空容器内で回転することができる飛行時間質量分析を備えた装置を開発し、直線偏光をもつパルス放射光を使った実験を行った。双極子遷移選択則を使い、X線により共鳴励起を行うことにより任意の分子軸(または結合軸)方向を持つ分子集団を電子励起することができる。テスト段階として水、ベンゼン、ホルムアミド、ギ酸固体の軟X線照射実験を行った。分子配向に依存して、分解収量が異なる結果などが得られた。

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