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論文

Droplet generation during liquid jet impingement onto a horizontal plate

Zhan, Y.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 高田 孝

Experimental Thermal and Fluid Science, 98, p.86 - 94, 2018/11

 パーセンタイル:100(Thermodynamics)

In sodium-cooled fast reactors, liquid sodium leakage may lead to fire accident. In the case that the liquid sodium is discharged as a liquid jet, a number of droplets are produced during liquid jet impingement on the structures. In the present work, a liquid jet was emanated vertically downward from a circular nozzle hole onto a horizontal disk to measure the total amount and the maximum size of splashed droplets. It was found that a significant amount of liquid was splashed when the liquid jet impinged as a broken jet. Thus, a prediction method was first developed for the impact frequency of the primary droplets produced due to the jet breakup. It was then shown that a phenomenological model using the impact frequency and the impact Weber number as the important variables can predict the splashing rate well. It was also indicated that the size of the maximum splashed droplets was fairly proportional to the size of primary droplets.

論文

A Study on splashing during liquid jet impingement onto a horizontal plate

桑田 裕介*; Zhan, Y.*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 高田 孝

Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-12) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2018/10

ナトリウム冷却高速炉の冷却材が漏洩した場合の熱影響解析精度向上に向けて、ノズルより鉛直下向きに液体を噴射し、水平固体面に衝突した場合の粘度を考慮した飛散液滴量相関式について検討した。

論文

Splash during liquid jet impingement onto a horizontal plate

Zhan, Y.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 大野 修司; 青柳 光裕; 高田 孝

Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/07

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴量を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では基礎実験として、下向きの水噴流を水平板に衝突させ、その際の液滴化率を計測した。計測の結果として液滴飛散率は、ウェーバー数と無次元衝突頻度の関数として定式化できることが示された。

論文

Production of droplets during liquid jet impingement onto a flat plate

Yi, Z.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 大野 修司; 青柳 光裕; 高田 孝

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2016/11

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴量を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では基礎実験として、下向きの水噴流を水平板に衝突させ、その際の液滴化率を計測した。計測の結果として液滴飛散率は、ウェーバー数とストローハル数、オーネゾルゲ数の関数として定式化できることが示された。

論文

Experimental study on splashing during liquid jet impingement onto a liquid film

Yi, Z.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 大野 修司; 青柳 光裕

Proceedings of 24th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-24) (DVD-ROM), 7 Pages, 2016/06

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴量を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では基礎実験として、下向きの水噴流を水平板に衝突させ、その際の液滴化率を計測した。計測の結果として液滴飛散率は、ウェーバー数とストローハル数の関数として定式化できることが示された。

論文

Effects of radiation-induced defects on the charge collection efficiency of a silicon carbide particle detector

岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 野崎 眞次*

Proceedings of SPIE, Vol.8725 (CD-ROM), 8 Pages, 2013/06

 パーセンタイル:100

Effects of radiation induced defects on the charge collection efficiency (CCE) of 6H silicon carbide p$$^+$$n diode particle detectors have been studied. The detectors were irradiated with electrons at the energies of 0.1, 0.2, 0.5 and 1 MeV. The CCE of the detectors were measured with 5.5 MeV alpha particles. The CCE of the detector decreases by electron irradiation at energies of 0.2 MeV and higher. Defect named X$$_2$$ with an activation energy of 0.5 eV is found in all detectors which showed the decreased CCE. By thermal annealing at low temperatures such as at 200 $$^{circ}$$C, the decreased CCE is recovered and defect X$$_2$$ is removed. Therefore it is concluded that defect X$$_2$$ is responsible for the decreased CCE of 6H-SiC p$$^+$$n diode particle detectors.

論文

AS間接続関係を用いたオーバレイネットワークの可視化

宮村 浩子; Hu, H.-Y.*; 吉田 雅裕*; 大坐畠 智*; 中尾 彰宏*; 高橋 成雄*

信学技報, 112(463), p.577 - 582, 2013/03

オーバーレイネットワークに代表されるスケールフリーなネットワークの可視化手法について報告する。ソーシャルネットワークなどのネットワーク構造の可視化が近年盛んに行われているが、これらに用いられる一般的なネットワーク可視化手法は、頂点に接続する辺の個数分布に大きな偏りのあるスケールフリーなネットワークを可視化する際、ネットワークの接続関係やトラフィックの解析のしやすさという点で効果的とはいえない点がある。そこで本報告では、このネットワーク特有の次数分布とクライアントカスタマ関係に関する特徴を利用した階層構造を用いて、ネットワークを3次元的に描画することで、より利便性のあるデータ解析と可視化を試みる。

論文

$$E_1/E_2$$ traps in 6H-SiC studied with Laplace deep level transient spectroscopy

小泉 淳*; Markevich, V. P.*; 岩本 直也; 佐々木 将*; 大島 武; 児島 一聡*; 木本 恒暢*; 内田 和男*; 野崎 眞次*; Hamilton, B.*; et al.

Applied Physics Letters, 102(3), p.032104_1 - 032104_4, 2013/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:56.89(Physics, Applied)

Electrically active defects in $$n$$-type 6H-SiC diodes were investigated using deep level transient spectroscopy (DLTS) and high-resolution Laplace DLTS. The commonly observed broadened DLTS peak which was previously ascribed to two traps referenced as $$E_1/E_2$$ has three components with activation energies for electron emission of 0.39, 0.43, and 0.44 eV. The defects associated with these emission signals have similar electronic structure, each possessing two energy levels with negative-$$U$$ ordering in the upper half of the 6H-SiC gap. The defects are related to a carbon vacancy at three non-equivalent lattice sites in 6H-SiC.

論文

Peak degradation of heavy-ion induced transient currents in 6H-SiC MOS capacitor

牧野 高紘; 岩本 直也*; 小野田 忍; 大島 武; 児島 一聡*; 野崎 眞次*

Materials Science Forum, 717-720, p.469 - 472, 2012/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:30.63

炭化ケイ素(SiC)のイオン照射効果研究の一環として、n型六方晶-SiC上に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタへ18-MeV酸素のマイクロビームを照射し、発生するイオン誘起過渡電流(Transient Ion Beam Induced Current: TIBIC)を評価した。その結果入射イオン数の増加に伴い、シグナルのピーク高さが低下し最終的には、ピーク値が一定値になることが見いだされた。ここで、前述の測定後、同試料に蓄積方向電圧+1Vを数秒印加し、再度同様のTIBIC測定を行ったところ、低下していたピーク値が初期値まで回復し、ピーク値は最初の測定と同様な振る舞いを示した。さらにイオン照射中の、MOSキャパシタの容量測定を行ったところ、イオン入射数の増加とともに大きくなることが判明した。この結果より半導体と酸化膜界面に存在する深い準位を持ったトラップがイオン入射により発生した電荷により帯電することでデバイスの内部電界が弱まりピークを低下させるが、逆方向バイアスの印加により正孔トラップが中性化するとピークが初期値に回復するという機構を提案した。

論文

Defects in an electron-irradiated 6H-SiC diode studied by alpha particle induced charge transient spectroscopy; Their impact on the degraded charge collection efficiency

岩本 直也*; 小泉 淳*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小池 俊平*; 内田 和男*; 野崎 眞次*

Materials Science Forum, 717-720, p.267 - 270, 2012/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:30.63

炭化ケイ素(SiC)の耐放射線性に関する知見を得るため、電子線照射により6H-SiC p$$^{+}$$nダイオード中に発生する欠陥が電荷収集効率に及ぼす影響をアルファ線誘起過渡スペクトロスコピーにより調べた。試料には室温で1MeV電子線を1$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$照射し、照射前後の電荷収集効率を$$^{241}$$Amから放出される5.486MeVのアルファ線を用いて室温で評価した。その結果、初期には100%近かった電荷収集効率が電子線照射により84%まで低下することが判明した。この原因を調べるため、170$$sim$$310Kの範囲でアルファ線誘起過渡スペクトロスコピー評価を行ったところ、X$$_{1}$$及びX$$_{2}$$と名付けられた欠陥中心が発生することが判明した。それぞれの活性化エネルギーを求めたところ、それぞれ、0.30及び0.47eVであった。今回、電荷収集効率を室温で測定していることから、室温近くにピークを持つX$$_{2}$$が、X$$_{1}$$に比べてより電荷収集効率に悪影響を及ぼす欠陥であると推測できる。

論文

Single-alpha-particle-induced charge transient spectroscopy of the 6H-SiC p$$^+$$n diode irradiated with high-energy electrons

岩本 直也; 小泉 淳*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小池 俊平*; 内田 和男*; 野崎 眞次*

IEEE Transactions on Nuclear Science, 58(6), p.3328 - 3332, 2011/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:50.9(Engineering, Electrical & Electronic)

電子線照射による6H-SiC(Silicon Carbide) p$$^+$$nダイオードの電荷収集量低下の原因を調べるため、電子線照射によりダイオード中に形成される欠陥について、単一アルファ粒子による電荷の過渡スペクトル分析(single-alpha-particle-induced charge transient spectroscopy: SAPICTS)と過渡容量分光法(deep level transient spectroscopy: DLTS)による評価を行った。SAPICTSによって検出された欠陥は、その活性化エネルギーとアニール特性から、DLTSで検出される電子トラップE$$_i$$と同一の欠陥であることが示唆された。アニール処理を施した結果、当該欠陥が減少するとともに、ダイオードの電荷収集量が回復することが明らかとなった。以上のことから、SAPICTSにより検出された欠陥は電荷収集量の低下に最も寄与する欠陥であると結論できた。

論文

Charge generated in 6H-SiC n$$^{+}$$p diodes by MeV range heavy ions

大島 武; 岩本 直也; 小野田 忍; Wagner, G.*; 伊藤 久義; 河野 勝泰*

Surface & Coatings Technology, 206(5), p.864 - 868, 2011/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:75.1(Materials Science, Coatings & Films)

炭化ケイ素(SiC)を用いた粒子検出器の開発を目的に、酸素(O),シリコン(Si),ニッケル(Ni),金(Au)イオンが六方晶(6H)SiC n$$^{+}$$pダイオードに入射したときに発生する電荷をイオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)により評価した。ダイオードへの印加電圧と収集電荷量の関係を調べたところ、すべてのイオンで印加電圧の増加とともに電荷収集効率(CCE)が増加し、ある印加電圧以上ではCCE値は飽和することが見いだされたが、これは、印加電圧とダイオード中の空乏層(電界層)の関係で説明できる。一方、イオン種依存性を調べると、Ni, Auと原子番号の大きなイオンになるほど、CCEの値が小さくなることが観察された。KKモデルを用いてSiC中に発生する電荷を調べたところ、原子番号が大きくなるに従い、高濃度の電荷(電子-正孔対)が発生することが見積もられた。高濃度電荷プラズマ中ではオージェ再結合といった電子-正孔対の消滅が発生することから、NiやAuで観察されたCCEの低下は、高濃度電荷プラズマ中での再結合によると帰結できた。

論文

Refreshable decrease in peak height of ion beam induced transient current from silicon carbide metal-oxide-semiconductor capacitors

大島 武; 岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 出来 真斗; 野崎 眞次*

AIP Conference Proceedings 1336, p.660 - 664, 2011/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:42.06

炭化ケイ素(SiC)デバイスのイオン照射効果解明を目的に、エピタキシャル基板上に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタに酸素15MeVイオンマイクロビームを照射し、発生するイオンビーム誘起過渡電流(Transient Ion Beam Induced Current: TIBIC)を測定した。その結果、デバイスに逆方向電圧-10Vを印加した場合、測定当初はTIBICシグナルのピーク高さは0.18mA程度であるが、測定を続け、1800発のイオン入射後には0.10mAまで低下することが判明した。イオン照射をいったん停止し、デバイスへ順方向電圧1Vを印加し、さらに-10V印加し直して測定を再開したところ、低下していたピーク高さが0.18mAとなり、初期値まで回復した。順方向の電圧によりピーク高さが戻ったことから、SiCと酸化膜の界面に存在する深い界面準位がイオン入射により発生した大量の電荷により中性化されることで実効的な印加電圧が減少し、TIBIC測定中にシグナルのピークが減少したと考えられ、このことから、SiC MOSデバイスの照射効果の理解には界面準位の電荷挙動も考慮しなければならないということが結論できる。

論文

Reduction of electron concentration in Lightly N-Doped n-Type 4H-SiC epilayers by 200 keV electron irradiation

松浦 秀治*; 柳澤 英樹*; 西野 公三*; 野尻 琢慎*; 明神 喜子*; 松山 雄炯*; 小野田 忍; 大島 武

Open Applied Physics Journal (Internet), 4, p.37 - 40, 2011/05

The mechanism of the reduction in the electron concentration in lightly Nitrogen (N) doped n-type 4H Silicon Carbide (SiC) epilayers by 200 keV electron irradiation is investigated. The densities and energy levels of donors and the compensating density are determined by applying a graphical peak analysis method to the temperature dependence of the electron concentration in the epilayer before and after irradiations. As a result, we found that the density of N donors at hexagonal C-sublattice sites was reduced much more than the density of N donors at cubic C-sublattice sites.

論文

Oxygen ion induced charge in SiC MOS capacitors irradiated with $$gamma$$-rays

大島 武; 岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 野崎 眞次*; 児島 一聡*

Materials Science Forum, 679-680, p.362 - 365, 2011/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:30.16

炭化ケイ素(SiC)デバイスのイオン照射効果研究の一環として、n型六方晶(6H)SiC上に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタへ15MeV酸素マイクロビームを入射し、発生するイオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)を評価した。その結果、入射イオン数の増加とともにTIBICシグナルのピーク高さが低下し、最終的にはTIBICピーク値が一定になることが見いだされた。また、電荷収集時間はTIBICピーク値が低下するとともに長くなることも判明した。しかし、順方向電圧(1V)を印加し、再度、測定を行ったところ、低下していたピーク値が初期値まで回復し、さらに測定を続けると、徐々に低下して最終的に飽和するという最初の測定と同様な振る舞いを示すことが明らかとなった。順方向電圧によりTIBICシグナルが回復することから、半導体と酸化膜界面に存在する深い準位を持った正孔トラップがこの起源であることが推測される。52kGyの$$gamma$$線照射によって、TIBICシグナルの若干の減少が観測されたが、$$gamma$$線照射試料においても、同様なピーク値の減少と飽和、及び順方向電圧印加による回復が観察され、SiC MOSキャパシタのイオン照射効果では深い準位を持つ正孔トラップの存在を考慮する必要があると結論できた。

論文

Transient analysis of an extended drift region in a 6H-SiC diode formed by a single alpha particle strike and its contribution to the increased charge collection

岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小泉 淳*; 内田 和男*; 野崎 眞次*

IEEE Transactions on Nuclear Science, 58(1), p.305 - 313, 2011/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:39.29(Engineering, Electrical & Electronic)

高エネルギー粒子検出器用の6H-SiC p$$^{+}$$nダイオードの電荷収集メカニズムを明らかにするため、アルファ線に対する電荷収集量の逆バイアス電圧依存性を測定した。測定結果を従来の電荷収集モデルを用いて解析した結果、低バイアス領域において実験結果を説明できないことが明らかになった。一方、半導体デバイスシミュレータを用いて解析した結果、すべてのバイアス領域において実験結果を再現することができた。シミュレーション結果より、アルファ線によって生成された高密度の電子及び正孔がドリフト及び拡散することにより、空乏層外に新たな電界が形成され、従来のモデルから予想される電荷量よりも過剰な電荷量が収集されることが明らかになった。

論文

Charge enhancement effects in 6H-SiC MOSFETs induced by heavy ion strike

小野田 忍; 牧野 高紘; 岩本 直也*; Vizkelethy, G.*; 児島 一聡*; 野崎 眞次*; 大島 武

IEEE Transactions on Nuclear Science, 57(6), p.3373 - 3379, 2010/12

耐放射線性炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス開発の一環として、単一の重イオンが六方晶(6H)SiC電界効果トランジスタ(MOSFET)に入射した際、ドレイン,ソース,ゲート電極に誘起される過渡電流の計測を行った。重イオンがドレインに入射した際に発生したドレイン電流は、イオンの入射エネルギーから算出した電荷量よりも大きな電荷量であることがわかった。解析の結果、ソース(n$$^+$$)-エピタキシャル層(p)-ドレイン(n$$^+$$)から成る寄生npnバイポーラトランジスタによる電流増幅効果であることを明らかにした。

論文

Reduction in majority-carrier concentration in N-doped or Al-doped 4H-SiC epilayer by electron irradiation

松浦 秀治*; 柳澤 英樹*; 西野 公三*; 野尻 琢慎*; 小野田 忍; 大島 武

Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.89 - 91, 2010/10

Change of temperature dependence of hole concentration (p(T)) in lightly Aluminium (Al)-doped 4H-SiC (Silicon Carbide) epilayers by 100 or 150 keV electron irradiation was investigated. Moreover, the decrease in the electron concentration (n(T)) in lightly Nitrogen(N)-doped n-type 4H-SiC epilayers by 200 keV electron irradiation was investigated. In the lightly Al-doped 4H-SiC, p(T) was unchanged by 100 keV electron irradiation at fluences up to 7$$times$$10$$^{16}$$ cm$$^{-2}$$. However, 150 keV electron irradiation, the reduction of p(T) was observed. This suggests that the 150 keV electron irradiation can displace substitutional carbon (C) atoms in SiC. In the lightly N-doped 4H-SiC, n(T) over the temperature range of the measurement was reduced by 200 keV electrons. This result is quite different from that in the lightly Al-doped 4H-SiC, because p(T) in Al-doped 4H-SiC was reduced only at low temperatures by 200 keV electrons.

論文

Time-dependent collected charges of 6H-SiC p$$^+$$n diodes measured using alpha particles

岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小泉 淳*; 内田 和男*; 野崎 眞次*

Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.222 - 225, 2010/10

Time-dependent collected charges of 6H-SiC (Silicon Carbide) p$$^+$$n diodes have been studied by using alpha particles. To investigate the impact of electron irradiation-induced defects on the time-dependent collected charges, temperatures of the samples were varied from 180 K to 310 K during the measurements. For electron-irradiated diode, the collected charges increase promptly and continue to increase slightly for tens of microseconds. The slight increases of charges are results of carrier detrapping by the electron irradiation-induced defects. It is also found that amount of detrapped charges depends on the temperatures. Two clear peaks at 205 K and 280 K are found for the electron-irradiated diode. These peaks are considered to be attributed to the defects which located at two different energy levels in the band gap.

論文

Change in current induced from silicon carbide metal-oxide-semiconductor capacitors by oxygen ions

大島 武; 岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 出来 真斗; 野崎 眞次*

Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.85 - 88, 2010/10

In order to investigate radiation response of Silicon Carbide (SiC) Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) devices, current induced from SiC MOS capacitors by oxygen (O) ion was investigated. MOS capacitors were fabricated on an n-type 6H-SiC epitaxial layer, and charge induced in the MOS capacitors by 15 MeV oxygen ion microbeams was measured using Transient Ion Beam Induced Current (TIBIC). As a result, the peak amplitude of TIBIC signals decreases and the fall time increases with increasing number of incident ions. The decrease in peak amplitude of the TIBIC signal eventually saturated after an incidence of 1000 ions. The TIBIC signal peak value can be refreshed to its original value by applying a positive bias of 1V to the oxide electrode. Charge collection, also, shows similar behavior to that of the TIBIC peak. These results can be interpreted in terms of charge trapping or de-trapping by deep hole traps near the interface of SiC and SiO$$_{2}$$.

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