2017 Fiscal Year Research-status Report
イオン照射におけるＳｉＣへテロナノチューブの構造変化その場観察と同時電気特性評価
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16K06738
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
田口 富嗣 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (50354832)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井川 直樹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, 研究主幹 (60354833)
朝岡 秀人 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究主席 (40370340)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 炭化ケイ素 / ナノチューブ / イオン照射 / 透過型電子顕微鏡 / その場観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は、本課題の主目的の一つであるSiCナノチューブのイオン照射による微細構造変化の素過程を解明するため、SiCナノチューブのイオン照射による微細組織変化の透過型電子顕微鏡(TEM)その場観察を行った。その結果、室温照射では、SiCナノチューブは、SiCバルク材料と同様にアモルファス化するが、それに必要な照射量はSiCバルク材料のそれと比べて非常に大きく、SiCナノチューブが耐照射特性に非常に優れていることを明らかにした。また、700℃照射において、SiCバルク材料とは異なり、照射量の増加と共にSiCの結晶面間隔が減少したが、体積は増加するという通常では理解できない挙動を示すことを初めて明らかにした。これは、照射により、SiCナノチューブ内に残存していた残留応力を緩和させるために、大きな結晶粒から多くの小さな結晶粒に分割し、結晶面間隔は減少するため結晶自体の体積は減少するが、この小さな結晶粒子間が密度の小さなアモルファス状態になるため、全体として体積が増加するというメカニズムを明らかにした。さらに、カーボンナノチューブ、C-SiCナノチューブ、もしくは、SiCナノチューブを塗布したくし型電極を用いて、I-V特性評価を行った。その結果、カーボンナノチューブ及びC-SiCナノチューブでは、ほぼ直線的であるのに対し、SiCナノチューブでは非直線性を示すことがわかった。SiCナノチューブの非直線係数は、4.6であった。SiCバルク材料の非直線係数は3～7と報告されている。そのため、今回評価したSiCナノチューブの非直線係数は、SiCバルク材料のそれとほぼ同じ値を示すことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多結晶SiCナノチューブ及びC-SiCナノチューブのイオン照射による透過型電子顕微鏡その場観察を行い、それらナノ材料の微細組織変化に及ぼすイオン照射の影響が、SiCバルク材料とは異なる挙動を示すことを初めて明らかにできた。さらに、SiCナノチューブを塗布したくし型電極を用いて、I-V特性評価に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
多結晶SiCナノチューブ及びC-SiCナノチューブのイオン照射による透過型電子顕微鏡その場観察をさらに進め、結晶構造変化や形状変化等の微細組織変化に及ぼすイオン照射の影響の素過程を解明する。さらに、透過型電子顕微鏡内で二端子ホルダーを用いた電気特性評価を試み、直径が100nm程度のセラミックナノチューブの電気特性評価法の確立を目指す。
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| Causes of Carryover |
透過型電子顕微鏡その場観察実験が、当初の予定よりも順調に進み、且つ、良好な結果が得られたため、予定の試料作製用の原材料を購入する必要がなくなり、さらに、疑似その場観察用イオン照射試料ホルダーの購入も少なくて済んだため。
平成30年度には、29年度購入予定であったイオン照射試料ホルダーの追加購入や、二端子透過型電子顕微鏡用ホルダーを用いた電気特性評価のための消耗品を購入する。
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