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論文

Phase-field mobility for crystal growth rates in undercooled silicates, SiO$$_2$$ and GeO$$_2$$ liquids

河口 宗道; 宇埜 正美*

Journal of Crystal Growth, 585, p.126590_1 - 126590_7, 2022/05

過冷却ケイ酸塩,SiO$$_2$$,GeO$$_2$$融液中の11種類の酸化物または混合酸化物の結晶化におけるフェーズフィールド易動度$$L$$と結晶成長速度をフェーズフィールドモデル(PFM)を用いて計算し、$$L$$の物質依存性を議論した。実験の結晶成長速度と$$L=1$$のPFMシミュレーションから得られた結晶成長速度の比は、両対数プロットで結晶成長における固液界面プロセスの$$frac{TDelta T}{eta}$$のべき乗に比例した。また$$L=A(frac{k_{B}TDelta T}{6pi^{2}lambda^{3}eta T_{m} })^{B}$$のパラメータ$$A$$$$B$$$$A=6.7times 10^{-6}-2.6$$m$$^4$$J$$^{-1}$$s$$^{-1}$$,$$B=0.65-1.3$$であり、材料に固有の値であることが分かった。決定された$$L$$を用いたPFMシミュレーションにより、実験の結晶成長速度を定量的に再現することができた。$$A$$$$T_{m}$$における単位酸素モル質量あたりの陽イオンモル質量の平均の拡散係数と両対数グラフで比例関係にある。$$B$$は化合物中の酸素モル質量あたりの陽イオンのモル質量の総和$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}$$に依存する。$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}leq 25$$では、陽イオンのモル質量が大きくなるにつれて$$B$$は小さくなる。陽イオンのモル質量は陽イオンの移動の慣性抵抗に比例するため、$$B$$は陽イオンのモル質量の逆数で減少する。$$frac{Sigma_{i}M_{i}}{M_{O}}geq 25$$の重い陽イオンのケイ酸塩の結晶化では、$$B$$は約$$0.67$$で飽和し、$$T_{p}approx 0.9T_{m}$$となる。

論文

Formation of Type A glassy cesium-bearing microparticles from HEPA filter materials in Unit 3 during Fukushima Dai-ichi NPS accident; From viewpoint of similarity in silicate glass composition

日高 昭秀

Proceedings of 2021 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2021) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2021/10

福島事故時に放出されたType Aガラス質Cs含有微粒子の生成機構として、3号機の水素爆発時に非常用ガス処理系のHEPAフィルタ材(グラスファイバ: GF)が溶融・微粒化した可能性を指摘した。本検討では、EPMAを用いてType Aを覆うSiO$$_{2}$$とGFの構成元素を調べた。その結果、両者の元素は、炉内で生成してHEPAフィルタに運ばれた微粒子中に含まれていたと考えられるCs, Fe, Snを除き、ほぼ一致していた。また、高真空下でGFにEPMAの電子線を照射すると、数ミクロンの球形粒子が容易に生成した。これらはType Aが水素爆発の火炎で生成したことを強く示唆している。さらに、水素爆発直後に重力ダンパが閉じて、ダンパ前が亜真空、ダンパ後が大気圧となって粒子表面温度やSiO$$_{2}$$表面張力に差があったことが球形と非球形の微粒子を生成させた可能性を示し、Type Aの生成機構を詳細化した。

論文

Fabrication, permeation, and corrosion stability measurements of silica membranes for HI decomposition in the thermochemical iodine-sulfur process

Myagmarjav, O.; 柴田 愛*; 田中 伸幸; 野口 弘喜; 久保 真治; 野村 幹弘*; 竹上 弘彰

International Journal of Hydrogen Energy, 46(56), p.28435 - 28449, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Chemistry, Physical)

In this study, a corrosion-stable silica ceramic membrane was developed to be used in H$$_{2}$$ purification during the hydrogen iodide decomposition (2HI $$rightarrow$$ H$$_{2}$$ + I$$_{2}$$), which is a new application of the silica membranes. From a practical perspective, the membrane separation length was enlarged up to 400 mm and one end of the membrane tubes was closed to avoid any thermal variation along the membrane length and sealing issues. The silica membranes consisted of a three-layer structure comprising a porous $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ ceramic support, an intermediate layer, and a top silica layer. The intermediate layer was composed of $$gamma$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ or silica, and the top silica layer that is H$$_{2}$$ selective was prepared via counter-diffusion chemical vapor deposition of a hexyltrimethoxysilane. A membrane using a silica intermediate layer exhibited a higher H$$_{2}$$/SF$$_{6}$$ selectivity but lower H$$_{2}$$ permeance with compared with the membrane using a $$gamma$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ intermediate layer. The membrane using the silica intermediate layer was more stable in corrosive HI gas than a membrane with a $$gamma$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ intermediate layer after 300 h of stability tests. To the best of our knowledge, this is the first report of 400-mm-long closed-end silica membranes supported on Si-formed $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ tubes produced via chemical vapor deposition method. In conclusion, the developed silica membranes seem suitable for membrane reactors that produce H$$_{2}$$ on large scale using HI decomposition in the thermochemical iodine-sulfur process.

論文

放射性気体廃棄物中のトリチウム捕集に用いる疎水性パラジウム触媒の酸化性能評価

古谷 美紗; 米谷 達成; 中川 雅博; 上野 有美; 佐藤 淳也; 岩井 保則*

保健物理(インターネット), 55(2), p.97 - 101, 2020/06

日本原子力研究開発機構原子力科学研究所では、放射性気体廃棄物中に存在するトリチウムガス(HT)をトリチウム水蒸気(HTO)に酸化するため、酸化触媒を600$$^{circ}$$Cに加熱して使用している。本研究では、酸化触媒の加熱温度を低下させ、より安全な$$^{3}$$Hモニタリング手法を確立することを目的として、疎水性Pd/SiO$$_{2}$$触媒, CuO触媒、及びPt/Al$$_{2}$$O$$_{3}$$触媒の異なる温度条件下における水素ガスに対する酸化効率を検証した。その結果、疎水性Pd/SiO$$_{2}$$触媒及びPt/Al$$_{2}$$O$$_{3}$$触媒の水素に対する酸化性能はCuO触媒と比較して優れており、25$$^{circ}$$Cの室内温度条件下においても水素を十分に酸化する能力があることが明らかとなり、$$^{3}$$Hモニタリングにおける安全性の向上が期待できる。

論文

放射性気体廃棄物中の$$^{14}$$C捕集に用いる疎水性パラジウム触媒の酸化性能評価

上野 有美; 中川 雅博; 佐藤 淳也; 岩井 保則

保健物理, 51(1), p.7 - 11, 2016/03

日本原子力研究開発機構原子力科学研究所では、放射性気体廃棄物中の炭素14($$^{14}$$C)を$$^{14}$$CO$$_{2}$$へ酸化し捕集するため、酸化銅(CuO)触媒を600$$^{circ}$$Cに加熱して使用している。我々は、酸化触媒の加熱温度を低下させ、より安全な$$^{14}$$Cモニタリング手法を確立することを目的として、二酸化ケイ素(SiO$$_{2}$$)の表面に疎水化処理を施した疎水性パラジウム二酸化ケイ素(Pd/SiO$$_{2}$$)触媒を新たに開発した。その酸化性能についてCuO触媒,白金アルミナ(Pt/Al$$_{2}$$O$$_{3}$$)触媒,パラジウム二酸化ジルコニウム(Pd/ZrO$$_{2}$$)触媒および親水性Pd/SiO$$_{2}$$触媒と比較を行った。その結果、疎水性Pd/SiO$$_{2}$$触媒の酸化性能が最も優れていることが確認できた。現在使用しているCuO触媒を疎水性Pd/SiO$$_{2}$$触媒に変更することで、管理区域内で使用する加熱炉の温度を600$$^{circ}$$Cから300$$^{circ}$$Cへ低下させることができ、モニタリングの安全性を向上させることが可能となる。

論文

Synchrotron radiation photoelectron emission study of SiO$$_{2}$$ film formed by a hyperthermal O-atom beam at room temperature

田川 雅人*; 十河 千恵*; 横田 久美子*; 鉢上 隼介; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, 44(12), p.8300 - 8304, 2005/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:22.76(Physics, Applied)

神戸大学が持つ酸素原子ビーム装置を用いてSi(001)基板上に室温で作製したシリコン酸化膜をSPring-8の原研軟X線ビームラインで光電子分光解析した。酸素原子ビームで作製したシリコン酸化膜では通常の熱酸化膜に比べてサブオキサイドが少ないことが明らかになった。

論文

Interface properties of 4H-SiC MOS structures studied by a slow positron beam

前川 雅樹; 河裾 厚男; 吉川 正人; 一宮 彪彦

Materials Science Forum, 445-446, p.144 - 146, 2004/05

SiO$$_{2}$$/SiC界面に存在している界面準位の評価は、高性能なSiCデバイス製作のための重要な問題である。われわれは陽電子消滅法によって熱酸化法によって作製された4H-SiC MOS構造のSiO$$_{2}$$/SiC層を評価した。これまでわれわれは、ゲート電圧に対する消滅$$gamma$$線のドップラー拡がり(Sパラメータ)の変化を測定してきたが、Sパラメータの変化はMOSの各層で消滅した成分を含んでおり、単純に界面準位の量を反映するものではないと思われる。そこでMOSに紫外線を照射し、界面のみに変化を誘起させることで界面準位の陽電子への影響を選択的に捕らえることを試みた。紫外線照射によりSパラメータが減少した。これは紫外線照射により生成したホールがSiO$$_{2}$$/SiC界面に蓄積し陽電子の移動が妨げられ、欠陥への捕獲効率が変化したためと考えられる。紫外線消光後もSパラメータは減少したままであったが、バイアス回路の開放による急速な電荷の移動を促したところSパラメータは回復した。これにより、SiO$$_{2}$$/SiC界面には蓄積したホールを一時的に保持できる多量の準位が存在することが示唆された。

論文

Heat stability of Mo/Si multilayers inserted with compound layers

石野 雅彦; 依田 修; 竹中 久貴*; 佐野 一雄*; 小池 雅人

Surface & Coatings Technology, 169-170(1-3), p.628 - 631, 2003/06

Mo/Si多層膜は、波長13nm近傍の軟X線領域において、高い直入射反射率を示すが、300$$^{circ}C$$以上の温度においては、多層膜界面での原子拡散やSi化合物の生成により、多層膜構造が劣化し、反射率が減少する。そこで我々は、熱による原子の拡散と化合物の生成を抑制し、Mo/Si多層膜の耐熱性を向上させることを目的として、イオンビームスパッタ法を用いて、界面にSiO$$_{2}$$層を挿入したMo/Si多層膜を成膜した。耐熱性評価のため、多層膜試料に対して、真空加熱炉を用いて600$$^{circ}C$$までの加熱処理を行った。そして、CuK$$alpha_{1}$$線を用いたX線反射率測定を行い、Mo/Si多層膜の構造評価を行った。その結果、従来のMo/Si多層膜は、350$$^{circ}C$$以上の温度で周期構造が大きく劣化したのに対して、SiO$$_{2}$$層を挿入したMo/Si多層膜の構造変化は小さく、耐熱性の向上が確認された。また、軟X線反射率測定の結果からも、SiO$$_{2}$$層の挿入は、Mo/Si多層膜の耐熱性に有効であることを確認した。

論文

Optimization of the silicon oxide layer thicknesses inserted in the Mo/Si multilayer interfaces for high heat stability and high reflectivity

石野 雅彦; 依田 修

Journal of Applied Physics, 92(9), p.4952 - 4958, 2002/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:29.19(Physics, Applied)

Mo/Si多層膜界面にSiO$$_{2}$$層を挿入することにより、Mo/Si多層膜の耐熱性は大きく向上するが、Mo/Si多層膜が高い反射率を示す波長13nm近傍の軟X線領域では、酸素によるX線の吸収が大きいため、SiO$$_{2}$$層を挿入したMo/Si多層膜の軟X線反射率は減少する。そこで、高い耐熱性をもつMo/SiO$$_{2}$$/Si/SiO$$_{2}$$多層膜に対して、軟X線反射率の向上を目的にSiO$$_{2}$$層厚の最適化を行った。600$$^{circ}C$$までの熱処理に対する構造評価と、軟X線反射率測定の結果、Si-on-Mo界面に0.5nm,Mo-on-Si界面に1.5nmずつのSiO$$_{2}$$層を挿入したMo(4.0)/SiO$$_{2}$$(0.5)/Si(4.0)/SiO$$_{2}$$(1.5)多層膜が高い耐熱性と軟X線反射率とを実現することを見いだした。この多層膜は400$$^{circ}C$$における熱処理後も熱処理前と同様の高い軟X線反射率を示し、500$$^{circ}C$$までの熱処理に対して安定な構造を有する。この温度は従来のMo/Si多層膜に比べ、約200$$^{circ}C$$と高い。

論文

Measurements of the depth profile of the refractive indices in oxide films on SiC by spectroscopic ellipsometry

飯田 健*; 富岡 雄一*; 吉本 公博*; 緑川 正彦*; 塚田 裕之*; 折原 操*; 土方 泰斗*; 矢口 裕之*; 吉川 正人; 伊藤 久義; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 41(2A), p.800 - 804, 2002/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:53.6(Physics, Applied)

SiCは高周波、高パワー,高温,放射線照射下等、過酷な環境下で動作する素子用材料として優れた物性を持つ。また熱酸化で表面にSiO$$_{2}$$層が形成されMOS構造が作製できるが、酸化層/SiC界面には欠陥が多いため、物性値から期待される性能が得られない。そこで本研究では、分光エリプソメーター(SE)を用いて、その界面欠陥の発生原因を光学的に追究した。試料には、SiC基板を乾燥酸化して得た60nm程度の酸化膜を用いた。これをHF溶液を用いて斜めにエッチングし、酸化膜の光学的周波数分散特性を、膜厚をパラメータとして測定した。得られた値は、セルマイヤーの式を用いたカーブフィッティング法により、屈折率に変換した。その結果、SiC上の酸化層の見かけの屈折率は、Si酸化膜より小さくなった。また、屈折率は酸化膜厚の減少と共にも小さくなり、膜厚が1nm程度では1にまで近づいた。この屈折率の膜厚依存性は、酸化層がSiO$$_{2}$$層と高屈折率界面層から成ると仮定することで説明できる。このことから、酸化層/SiC界面には屈折率の高い界面中間層が存在し、それらが界面欠陥を発生させていると推定された。

論文

Defects in 30 keV Er$$^{+}$$-implanted SiO$$_{2}$$/Si studied by positron annihilation and cathodoluminescence

平田 浩一*; 荒井 秀幸*; 河裾 厚男; 関口 隆央*; 小林 慶規*; 岡田 漱平

Journal of Applied Physics, 90(1), p.237 - 242, 2001/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:22.55(Physics, Applied)

30keVのErイオン打込みによってSiO$$_{2}$$(48nm)/Si中に生成する欠陥を陽電子消滅及びカソードルミネッセンスによって調べた。3$$times$$10$$^{14}$$Er$$^{+}$$/cm$$^{2}$$及び1.5$$times$$10$$^{15}$$Er$$^{+}$$/cm$$^{2}$$の注入量に対して、低速陽電子ビームによるドップラー拡がり測定を行った。ESR測定の結果と併せて考えると、注入によって発生する欠陥の種類が注入量に依存することが判明した。カソードルミネッセンスと陽電子消滅のアニール温度依存性と、欠陥がルミネッセンスに及ぼす影響について可能性を探る。

論文

Mechanism for negative poisson ratios over the $$alpha$$-$$beta$$ transition of cristobalite, SiO$$_{2}$$; A Molecular-dynamics study

君塚 肇*; 蕪木 英雄; 木暮 嘉明*

Physical Review Letters, 84(24), p.5548 - 5551, 2000/06

 被引用回数:111 パーセンタイル:93.41(Physics, Multidisciplinary)

特異な弾性的性質を示すことで知られる$$alpha$$及び$$beta$$クリストバライトについて、300~1800Kの温度範囲に渡る断熱弾性スティフネス定数を、平衡分子動力学法によりゆらぎの式を用いて求めた。クリストバライトはこの幅広い温度領域において負のポアソン比を示すが、$$alpha$$相と$$beta$$相ではその機構は異なる。さらに立方結晶である$$beta$$相においては、コーシーの関係に反して弾性定数C$$_{44}$$がC$$_{12}$$よりもむしろC$$_{11}$$と極めて近い値を示すことが確認された。このことは[100]方向に伝播する弾性波の縦波、横波の速度が一致するという特筆すべき性質を表す。

論文

Effect of radiation damage on luminescence of erbium-implanted SiO$$_{2}$$/Si studied by slow positron beam

河裾 厚男; 荒井 秀幸*; 平田 浩一*; 関口 隆史*; 小林 慶規*; 岡田 漱平

Radiation Physics and Chemistry, 58(5-6), p.615 - 619, 2000/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:27.47(Chemistry, Physical)

1.54$$mu$$mの赤外波長域に鋭い発光ピークを示すErをSiO$$_{2}$$/Si(膜厚500$AA,5000AA)$に注入し、発光強度のアニール挙動やドーズ依存性、エネルギー依存性について調べるとともに注入によって発生した損傷の回復過程を低速陽電子ビームを用いた陽電子消滅測定及び、電子スピン共鳴吸収測定(ESR)により調べた。発光特性については、30keVで注入した場合には注入後発光が全く観測されないのに対し、300keVの場合には熱処理を施さなくても発光が見られるなど大きな違いが見られた。陽電子消滅測定及びESR測定の結果、30keVの場合に注入量が少ないと大半の欠陥は600$$^{circ}$$Cまでのアニールで消失するが発光は900$$^{circ}$$Cで著しい増加を示すことがわかった。すなわち欠陥の回復と発光の増加は完全に一致しておらず、これより600$$^{circ}$$Cで欠陥の回復を経て、900$$^{circ}$$CでErが光学的に活性な状態へ移行するものと考えられる。また注入量が高い場合ESR欠陥は600$$^{circ}$$Cまでになくなるが、陽電子消滅パラメータは完全回復からはかけ離れていることがわかった。これより、欠陥がかなり残留するか、Erが陽電子消滅に影響するなどの効果が示唆される。

論文

Non-destructive depth profile analysis of SiO$$_{2}$$/Si layer by high-energy XPS

山本 博之; 馬場 祐治

Journal of Surface Analysis, 7(1), p.122 - 127, 2000/03

深さ方向分析が非破壊で可能であれば、そのメリットは非常に大きい。XPS(X線光電子分光法)は非破壊法であるが、分析深さは一定であり、通常の方法では深さ方向分布は得られない。XPSの分析深さは光電子の脱出深さに依存しており、その脱出深さは光電子の運動エネルギーによって変化することから、エネルギー可変の放射光(1.8~6.0keV)を励起源として用いると、それぞれのエネルギーに応じて分析深さが変化することが期待される。本研究では種々の励起エネルギーでSi酸化膜のXPSスペクトルを測定し、その分析深さを変化させて測定を行った。これらの結果から、Si(100)基板上のSiO$$_{2}$$熱酸化薄膜、O$$_{2}^{+}$$イオン注入層について、表面数mm程度の領域における深さ方向分布を化学状態を含む形で非破壊的に得た。本法は、従来までの深さ方向分析に加えて新たな情報を提供する手法と考えられる。

論文

Application of synchrotron-radiation X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray absorption near edge structure to the non-destructive depth analysis of SiO$$_{2}$$/Si layer

山本 博之; 馬場 祐治

Photon Factory Activity Report 1998, P. 136, 1999/11

光電効果により放出される電子の脱出深さは、電子の運動エネルギーに依存する。我々は従来まで、この傾向をX線光電子分光法に応用し、固体表面の非破壊深さ分析を試みてきた。これに対し、X線吸収端微細構造法(XANES)を用いると、より微量での化学状態分析が非破壊で可能になると期待される。一方、本法は定量的な情報が得られにくい、ある深さからの情報のみを取り出すことが難しい、などの理由により深さ方向分析は困難と考えられてきた。本研究においては、XANESを用いて深さ方向に関する情報を得ることを目的とした。Si上に生成したSiO$$_{2}$$薄膜の測定結果から、測定する電子の運動エネルギーを変化させた場合、XANESスペクトルのSiO$$_{2}$$/Si比は系統的に変化することから、深さ方向の情報が得られることを明らかにできた。

論文

Development of heat and radiation resistant optical fibers

四竈 樹男*; 石原 正博; 林 君夫; 角田 恒巳; 社本 尚樹*; 石野 栞*

Proceedings of 1st Information Exchange Meeting on Basic Studies on High-Temperature Engineering, p.379 - 386, 1999/09

HTTRを用いた高温工学に関する先端的基礎研究の一つとして耐熱耐放射線性光ファイバの開発を進めてきた。一連の研究開発により、耐熱耐放射線性を高めるためには光ファイバのコアの高純度化、OHの添加あるいはFの添加が必要であることが明らかとなってきている。そこで、これらの条件で光ファイバを試作し、JMTRを用いた高温照射試験を実施し、最適な光ファイバの条件を検討した。照射条件は高速中性子束が2$$times$$10$$^{17}$$m$$^{-2}$$s$$^{-1}$$で20日間、温度は最高800$$^{circ}C$$である。照射試験の結果、Fをコアに添加した光ファイバの透光性が最も良好となった。本報告は今までに得られたこれらの成果について述べるものである。

論文

Gold nanoparticle fabrication in single crystal SiO$$_{2}$$ by MeV Au ion implantation and subsequent thermal annealing

Dai, Z.*; 山本 春也; 鳴海 一雅; 宮下 敦巳; 楢本 洋

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 149(1-2), p.108 - 112, 1999/00

 被引用回数:16 パーセンタイル:75.44(Instruments & Instrumentation)

3MeV AuイオンをSiO$$_{2}$$(0001)単結晶に室温注入して、自発的析出量よりも低い注入領域での、熱処理による微粒子形成過程を、光学吸収、X線回折及びRBS/Channeling法により詳細に調べた。その結果、1$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$注入後、1000$$^{circ}$$C,5hr熱処理することにより、平均半径4.2nmの超微粒子(Au)を形成するが、深さ分布そのものは、注入時の条件を保持できることを明らかにした。

論文

Resonant Auger electron spectroscopy for analysis of the chemical state of phosphorus segregated at SiO$$_{2}$$/Si Interfaces

尾嶋 正治*; 吉村 裕介*; 小野 寛太*; 藤岡 洋*; 佐藤 芳之*; 馬場 祐治; 吉井 賢資; 佐々木 貞吉

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 88-91, p.603 - 607, 1998/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:26.48(Spectroscopy)

P-型Si(100)にリンを300keVでイオン注入した後、800$$^{circ}$$Cに加熱することによりSiO$$_{2}$$/Si界面に析出したリン原子の存在状態を共鳴オージェ電子分光法により調べた。絶縁体における共鳴オージェ電子スペクトルは、ノーマルオージェとスペクテータオージェに分裂するとともに、スペクテータオージェピークのエネルギーシフトが観測される。しかしSiO$$_{2}$$/Si界面に析出したリンでは、スペクテータオージェピークは観測されなかった。このことからリン原子はSiO$$_{2}$$サイトではなく、Siサイトに存在していることが明らかとなった。

論文

Mechanism of soft X-ray stimulated etching reaction in the SF$$_{6}$$/SiO$$_{2}$$ system

関口-池浦 広美*; 関口 哲弘; 田中 健一郎*

Atomic Collision Research in Japan Progress Report,Vol. 21, 0, p.104 - 105, 1996/00

液体窒素温度に冷却したSiO$$_{2}$$基板表面上にSF$$_{6}$$を吸着した系において、Si$$_{2p}$$近傍の放射光を照射し、生ずる反応生成物の検出から、F原子だけではなくS原子をも含む活性種もエッチング反応に対して重要な役割を持つことが見い出された。又、表面反応層についての知見を得るため、光電分光法(XPS)を用いてSi$$_{2p}$$ピークのシフトの照射時間依存性を測定した。その結果、反応の初期段階において、SiO$$_{2}$$層が段階的にフッ素化されていることが見出された。以上の結果から、内殻励起エッチング反応機構について考察した。

論文

放射光を用いた高エネルギーX線光電子分光法によるSi(100)酸化薄膜の深さ方向分析

山本 博之; 馬場 祐治; 佐々木 貞吉

分析化学, 45(2), p.169 - 174, 1996/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:11(Chemistry, Analytical)

X線光電子分光法(XPS)における分析深さは、光電子の平均自由行程に依存する。光電子の平均自由行程はその運動エネルギーによって決まることから、放射光のようなエネルギー可変の励起源を用いた場合、分析深さは励起エネルギーに伴って変化する。これらの関係から、放射光を励起源として用いることによって、従来困難であったXPSの非破壊的な深さ方向分析への応用が可能になることが考えられる。本研究では、通常より励起エネルギーの高い1.8~6.0keVの放射光を励起源とするX線光電子分光装置を試作した。この装置を用い、1)均一な厚みを持つSi(100)表面のSiO$$_{2}$$薄膜の膜厚測定、および2)深さ方向に不均一な濃度分布を持つ10keV、O$$_{2+}$$イオン注入したSi(100)の深さ方法分析を試みた。この結果、$$pm$$5%以内の精度でのSiO$$_{2}$$薄膜の膜厚測定および10nm程度までの深さプロファイル測定が非破壊で可能であることが明らかとなった。

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