研究紹介シリーズ ⑯

THE
WAKASA WAN
ENERGYRESEARCH
CENTER

イオンビームを用いた鉄シリサイド(β-FeSi2)の高品位薄膜の成長
多様な性能を生みだす化合物半導体には、毒性の強いヒ素 （As）や資源の枯渇が心配されるインジュウム （In）など〒914-0192 福井県敦賀市長谷 64 号 52 番地 1
財団法人若狭湾エネルギー研究センター

エネ研 ニュース
http://www.werc.or.jp/

Vol.４６
平成 24 年 2 月 24 日発行が使用されている場合が多く、将来の環境問題や資源の枯渇による影響が懸念されています。近年、新しい技術の構築を目指し、資源量が豊富で、生体への毒性や環境への負荷が小さいなどの特徴を持つ「環境半導体」が提唱されていま

ふくい新技術・新工法展示商談会 in 日立造船に出展しましたす。これらの中で金属とケイ素 (Si)で構成されているシリサイド半導体、特に鉄 (Fe)を用いた鉄シリサイド (-FeSi2)はLED などの発光材料として、太陽電池や小型の廃熱利用発電機への応用が期待されています。当研究センターでは、イオンビーム技術を用い、鉄シリサイド (-FeSi2)の高品質薄膜の成長を試みています。
<鉄シリサイド作製方法>

イオン照射（ネオンなど）

図 1 に鉄シリサイド薄膜の成長メカニズムを鉄 (Fe) 蒸着示します。まずイオンビームによりシリコン基板シリサイド薄膜

表面に欠陥を含む「柔らかい層」を導入（作製）します。その表面に鉄を降り積もらせ（蒸着）、欠陥(サイズ・分布変化)

鉄膜

Fe

応と薄膜成長を促し、界面の非常にシャープな高品質薄膜を生みだします。

-FeSi2(100)

柔らかい層同時に加熱することでシリコンと鉄を相互拡散させます。この「柔らかい層」が円滑な拡散・反２月６日、福井県とふくい産業支援センターが主催する「ふくい新技術・新工法商談会」が日立造船株式会社（大阪市大正区）で開催されました。

ケイ素 Si(100)
柔らかい層の作製

ケイ素 Si(100)相互拡散

ケイ素 Si(100)
高品質な薄膜成長図 1 イオンビームを用いた鉄シリサイド薄膜の成長メカニズム<鉄シリサイドの高品質薄膜の成長>
成長した薄膜の高倍率電子顕微鏡像(図 a)から、Si 基板表面 (Sisub) に は 、 界 面 が 非 常 に 平 滑 で 欠 陥 の 少 な い シ リ サ イ ド 薄 膜（-FeSi2 ）が形成されていることがわかります。またの電子線回折

この展示商談会は、県内企業の優れた製品や技術を日立造船にご紹介し、新たなビジネスマッチングの場となることを目的に開催されたもので、２４の企業と５つの大学・公設試験研究機関の併せて２９の機関が出展しました。
若狭湾エネルギー研究センターからは「ファイバーレーザーを使った厚板切断技術」のパネル展示（図１）やファイバーレーザーで切断された金属試験片（図２）等の展示を行いました。
併せて、「レーザー除染機及びそのサービスの開発」への取組状況（図３）等について紹介を行いました。

古川社長と西川知事に展示内容をご説明

多くの方々と活発な質疑応答が行われました(図 b)からは、-FeSi2(101)面が Si(111)面上に並んでいることが確認

会場には日立造船の古川社長らが西川知事と共に視察に来られ、エネ研の展示ブースに立ち寄られて、エネ研職員の説明に熱心に聞き入っておられました。

されました。さらに、界面部分を詳細に観察すると、界面は原子レベルで急峻であり、遷移層はほとんど見られないことも明らかになりました。
イオンビームは欠陥を生成する原因ともなるため、原子層レベル更に、日立造船や関連企業の方々が数多くエネ研展示ブースに立ち寄られ、エネ研職員の説明に対して、活発な質疑応答が行われました。

で界面を制御することはこれまで困難と考えられてきました。しかしながら私たちは適切な照射条件を選ぶことにより、鉄シリサイドをはじめとする化合物半導体の薄膜成長において、イオンビームを用い（図３）レーザー除染機の紹介た基板の表面処理が非常に有効であることを明らかにしました。
（図１）ファイバーレーザーを使った厚板切断技術のパネル展示（抜粋）

さらに我々が用いるイオンビームは、加速器のような大掛かりなものではなく、非常にコンパクトで低価格なので、容易に薄膜成長を行う利点を持ちます。今後、このイオンビーム技術を用いて、様々な材料の開発に挑戦していきます。

図 2 シリコン上に成長させた
鉄シリサイド薄膜の組織観察

厚板切断：炭素鋼・高張力鋼・ｽﾃﾝﾚｽ鋼(板厚：40mm)を、6+4ｋW 厚板切断用加工ﾍｯﾄﾞ(ｱｼｽﾄｶﾞｽ有)で切断切断可能(速度 450～640mm/分)な技術開発に成功。
薄板切断：Zn ﾒｯｷ鋼板・炭素鋼（板厚 1～3mm)を、約 500mm の距離(ｱｼｽﾄｶﾞｽ無)から仕上加工不要レベル(ﾌﾟﾚｽ切断面程度)で高精度切断可能(速度 5ｍ/分以上)な技術開発に成功。

（図２）切断金属試験片第５回植物工場研究会を開催しました
平成２４年２月１４日、研究会会員など４０名以上のご参加を頂き、「植物工場の現状と将来展望」などをテーマに第５回植物工場研究会をエネ研で開催しました。
小林所長の開会挨拶の後、（財）社会開発研究センターの高辻理事から、完全制御型植物工場を中心に、植物工場の事例紹介、光源の種類と比較、植物工場の技術的課題、光強度と日長との最適組合せの方法、現状と展望などについて、これまでの研究成果や実際にご指導された経験を踏まえて分かりやすくご説明頂きました。
引き続き、エネ研の研究成果報告やレーザー照明を使った技術紹介など、植物工場に関する様々な取り組みについての講演があり、活発な質疑応答が繰り広げられました。

海外研修生受入事業開催！
福井県国際原子力人材育成センターでは、国内はもとよりアジアをはじめ世界の原子力の安全技術と人材育成に貢献するための活動を進めています。この度、活動の一環としてアジア６ヶ国から研修生を受け入れ、原子炉プラント安全コース（冬季）を開催しました。
研修参加者インタビュー ～原子炉プラント安全コースに参加して～講演テーマ
タイ原子力庁(OAP)原子力安全規制局
放射線緊急時対応・調整グループ
放射線物理技師

１．「植物工場の現状と将来展望」（財）社会開発研究センター 理事
植物工場・農商工専門委員会委員長 高辻 正基
２．「ビーム育種を用いた若狭湾エネルギー研究センターにおける植物工場研究」
エネ研畑下 昌範
３．「走査型レーザー照明の植物工場への応用」
ＩＤＥＣ(株)前田 重雄
４．「ヒートポンプを用いた大空間環境制御システムの開発・実証」
関西電力(株)前川 友哉
５．「コンバ―ジョンによる植物工場エンジニアリング」
東洋紡エンジニアリング(株)佐野 正樹(株)アップフィールド南條 祐紀

AramrunPhakphum氏

今回の原子炉プラント安全コースは講義内容や施設見学がとても充実していて、本国の私の仕事にもおおいに役に立つ、とても有意義なものでした。特に福島第一原子力発電所事故の原因に関する講義や体験実習がとても興味深く、学習のよい機会となりました。この原子炉プラント安全コースが来年以降も続き、多くの優秀な行政官や技術者の養成に貢献することを願います。

原子炉プラント安全コース（冬季）レポート

高辻先生のご講演風景

技量認定講習・試験実施結果（平成 23 年度第２回）
原子力保修業務従事者の技量レベルを評価・認定するため、本県が独自に設けた「福井県原子力保修技術技量認定制度」の第２回試験を、本年１月１２日（木）～２０日（金）に実施し、９８名の方が合格されました。その結果、平成２３年度の合格者数は、第１回の合格者数（１２２名）とあわせて２２０名になり、例年同様、年間２００名以上の方が合格されました。

今年度２回目にあたる冬季コースには、１月１０日～２月３日までの期間、バングラデシュ１名、インドネシア２名、マレーシア２名、モンゴル１名、タイ３名、ベトナム８名の計１７名が参加しました。
研修は、原子炉プラントの安全対策や耐震設計，原子炉物理，規制検査制度等の原子力に関する講義２３科目の座学に加え、発電所やオフサイトセンター等計１０ヶ所の施設見学や体験実習を行い、また、福島第一原子力発電所事故の教訓や各国の原子力エネルギー戦略についての討論会も実施しました。どの研修生も、自国における原子力の安全活用のために熱心に受講し、意見・質問の絶えない充実した研修になりました。

研修生一同とスタッフ＜試験結果＞
認定区分

受験定員

受験者数

合格者数

あと施工アンカー作業

６０名

４８名

４５名

配管締付継手作業

５０名

３８名

３２名

電線結線・端末処理

４０名

２５名

２１名

合

１５０名

１１１名

９８名

計

原子力の役割についての講義

美浜発電所見学

町顧問を交えての討論会

原子炉プラント安全コースとは？？

【あと施工アンカー】【配管締付継手】【電線結線・端末処理】

アジアにおける原子炉の安全に係る行政官・技術者等の育成に貢献することを目的に、福井県国際原子力人材育成センターが主催する研修です。研修では、原子炉プラントの安全技術に関する講義や施設見学、体験実習等を行います。今年度２回実施し、１回目は秋に１３名の研修生が参加しました。