hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知の歴史的発展を支える認知的基盤の解明

本研究では、認知科学における科学的発見(scientific discovery)や協調的学習(collaborative learning)の研究で用いられてきた課題に着目した。これらは単独個人が正解を見出すことが困難な課題であり、科学者や技術者が現実世界で直面する問題に近い。本研究では、こうした課題を用いた累積的文化進化実験を通して、科学という高度な知の体系が伝達を経て発展していくプロセスを明らかにした。パイロット実験で用いた課題を用いたさらに大規模な実験を予定中である。計画通りに進捗する予定である。社会心理学、文化進化論当初は大規模な科学知識伝達実験を実施する予定だったが、代わりに小規模な多峰型適応度地形課題を用いた実験を実施したため。次年度に科学知識伝達実験を実施する予定である。
単成分対流圏模擬粒子と実大気エアロゾル粒子上でのHO2ラジカル取り込み係数の測定

対流圏でのHO_2ラジカルの消失過程として、エアロゾル粒子上不均一反応の役割を解明することを目的とし、エアロゾルフロー反応管/レーザー誘起蛍光法OH/HO_2測定装置を製作し、粒子によるHO_2取り込み係数γの測定実験を行った。粒子には、硫酸アンモニウム、塩化ナトリウムなど典型的な単成分模擬粒子および実大気中にてフィルター捕集した粒子を水抽出後噴霧したものを用いた。本過程は、大気中のHO_2濃度やオゾン生成速度へ大きな影響を及ぼすことが示された。対流圏におけるHO_2ラジカルの消失過程として、エアロゾル粒子上での不均一反応取り込み過程が果たしている役割を明らかにすることを目的とし、エアロゾル粒子によるHO_2取り込み係数γの測定実験を行った。エアロゾルフロー反応管とHO_2ラジカル発生部分を製作し、発生させたエアロゾル粒子との反応によるHO_2濃度の減衰をレーザー誘起蛍光法によるOH/HO_2ラジカル測定装置を用いて測定した。この装置では、実大気中に近いHO_2濃度条件においてγ値を測定することが可能である。都市大気・海洋性大気・バイオマス燃焼の影響を受けた大気中のエアロゾル粒子における代表的な成分である(NH_4)_2 SO_4、NaCl、レボグルコサン等をそれぞれ蒸留水に溶解し、アトマイザを用いて各単成分のエアロゾル模擬粒子を発生させ、湿度・状態別にHO_2のγ値を測定した。乾燥状態の(NH_4)_2 SO_4によるHO_2のγ値は相対湿度20%,45%でそれぞれ0.04±0.02,0.05±0.02であったが、NaClでは相対湿度20%,53%でそれぞれ<0.01,0.02±0.O1であった。一方、液滴状態の(NH_4)_2 SO_4では、γ値は相対湿度の上昇に伴って0.11±0.03(相対湿度=45%)から0.19±0.04(相対湿度=75%)へと増大する傾向を示したが、NaClでは湿度とともに増大する傾向はなかった。また、銅(II)イオンの添加によって、γが適応係数αに近づくことを確かめた。これらの結果から、エアロゾル化学成分・相対湿度・エアロゾル粒子の相状態がHO_2のγ値を決定する上で重要であることが示唆された。また、ハイボリウムサンプラを用い、横須賀・中国北京市蠎山にてエアロゾル粒子をフィルター上に捕集し、実験室で水抽出後、実大気エアロゾル粒子を再生し、上記と同様の方法でγ値を測定した。対流圏におけるHO_2ラジカルの消失過程として、エアロゾルとの不均一反応による取り込み過程の寄与を明らかにすることを目的とし、エアロゾル粒子によるHO_2取り込み係数γの測定実験を本課題で制作したエアロゾルフロー管とレーザー誘起蛍光法を組み合わせた実験装置で行った。バイオマス燃焼での主成分であるレボグルコサンエアロゾル粒子への取り込み係数は0.01以下(相対湿度20%)から0.13(相対湿度92%)と湿度に大きく依存していることが明らかとなった。利尻島において大気エアロゾル粒子をフィルター上にハイボリュームエアサンプラーを用いて捕集した。過去に実験室で水抽出後、実大気エアロゾル粒子を再生し、取り込み係数計測を総合すると、取り込み係数は0.15-0.4の範囲で変化する(相対湿度75%)ことが明らかとなった。これらの値は単成分対流圏模擬エアロゾル粒子における取り込み係数よりも大きな値であり、実大気エアロゾル粒子中の微量成分がHO_2の取り込みに影響を与えていることが示唆された。その中でも、取り込み係数のエアロゾル成分濃度依存から、金属成分(銅、鉄)が正相関を示した。これらの結果を用いてHO_2/エアロゾル粒子の不均一反応の有無によるボックスモデル計算を行った結果、HO_2濃度は最大60%まで減少することが明らかとなった。また、オゾンの生成速度に関してもHO_2ラジカルの不均一消失を考慮した場合、最大70%まで低下することが示された。以上のことから、HO_2ラジカルのエアロゾル粒子への取り込み過程はHO2濃度自身だけでなく、他の重要な大気微量成分の濃度変動へも大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。
沿岸災害予測のための大気・海洋・波浪結合モデルの開発

本研究の最終目的は,地球流体力学的に矛盾のない大気・海洋・波浪結合モデルを構築して,沿岸部における高潮・高波を高精度に予測することである.この目的の実現には,単に個別の数値モデルを数値的につなげれば良いというものではなく,モデル間のインターフェースである海洋表層における物理量交換の素過程を正しく理解し,パラメタライズした上で,数値モデルを構築する必要がある.そこで本研究では,台風通過前後の現地観測,強風時の強鉛直混合を考慮した海洋シミュレータの構築,強風下のシミュレーションの実施という3つの段階的目標を持って研究を進めた.昨年度は,現地観測及びモデルの構築を行い,波浪の影響を加味した大気から海洋への運動量輸送モデルを組み込んだ.今年度は引き続き大気海洋の現地観測を行うことで,より精緻なデータセット構築を目指した.今年度の観測内容は風速,水温のより詳細な鉛直分布を把握する体制をとったが,本研究で重要となる観測サイト近傍の台風通過はなく,観測期間を終えることとなった.一方で,大雨や季節変化に伴った水温躍層破壊過程について貴重なデータを取得することができた.強風下のシミュレーションとして,昨年度開発済みの大気海洋波浪結合モデルを用いた台風Fanapiを対象としたシミュレーションを行った.観測結果に,アメリカと台湾の共同観測プロジェクトの結果を使用して,現地観測データとの整合性のチェックを行った.その結果,海洋表層部の強混合域において,海面での運動量輸送モデルの水温に対するインパクトは小さく,塩分や流速分布に対するインパクトは大きいことが確認された.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度は, (1)強風下における海面での運動量フラックスに関連したバルク式の違いによる大気海洋物理環境に対する影響,(2)バルク式検証のための現地観測データ収集,(3)長期的な海洋環境場の再現及び将来変化について検討を行い,その成果を発表した.(1)運動量フラックスに関連したバルク式については古くから研究が行われており,多数の経験,理論式が提案されているが,相互比較や強風下での検討はあまり行われていない.大気海洋波浪結合モデルに代表的な風速依存及び波浪依存のバルク式を導入し,台風イベント時の大気海洋物理環境場の違いについて検討を行った.その結果,風速依存のバルク式と波浪依存のバルク式とで台風周りの熱フラックス及び台風後方での海洋中の流況が異なることがわかった.これについて, ISEC, Wave Workshop等で口頭発表を行い,京都大学防災研究所研究発表講演会では優秀発表賞を受賞した.この内容について,海岸工学論文集に現在投稿中である.(2)現地観測データ収集として,京都大学所有の白浜観測塔にて台風期を対象とした観測を行った.観測期間中に白浜付近に台風が来襲せずに空振りとなったが,継続して観測する予定である.(3)海洋モデルの再現性の確認及び将来変化予測として,瀬戸内海を対象に検討を行った.実環境に比べて低塩分になる傾向があるが,水温や流況については妥当な結果を得た.また, CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)から将来大気場を作成し,海洋モデルに与えることで将来変化予測を行った.その結果,塩分や水位はあまり変化がなかつたが,水温が大きく上昇していた.この内容について,海岸工学論文集に現在投稿中である.海洋モデルについては使用者の習熟を要する部分があるため,継続的に西日本に在籍する研究者との意見交換を行っている.本研究の最終目的は,地球流体力学的に矛盾のない大気・海洋・波浪結合モデルを構築して,沿岸部における高潮・高波を高精度に予測することである.この目的の実現には,単に個別の数値モデルを数値的につなげれば良いというものではなく,モデル間のインターフェースである海洋表層における物理量交換の素過程を正しく理解し,パラメタライズした上で,数値モデルを構築する必要がある.そこで本研究では,台風通過前後の現地観測,強風時の強鉛直混合を考慮した海洋シミュレータの構築,強風下のシミュレーションの実施という3つの段階的目標を持って研究を進めた.昨年度は,現地観測及びモデルの構築を行い,波浪の影響を加味した大気から海洋への運動量輸送モデルを組み込んだ.今年度は引き続き大気海洋の現地観測を行うことで,より精緻なデータセット構築を目指した.今年度の観測内容は風速,水温のより詳細な鉛直分布を把握する体制をとったが,本研究で重要となる観測サイト近傍の台風通過はなく,観測期間を終えることとなった.一方で,大雨や季節変化に伴った水温躍層破壊過程について貴重なデータを取得することができた.強風下のシミュレーションとして,昨年度開発済みの大気海洋波浪結合モデルを用いた台風Fanapiを対象としたシミュレーションを行った.観測結果に,アメリカと台湾の共同観測プロジェクトの結果を使用して,現地観測データとの整合性のチェックを行った.その結果,海洋表層部の強混合域において,海面での運動量輸送モデルの水温に対するインパクトは小さく,塩分や流速分布に対するインパクトは大きいことが確認された.26年度が最終年度であるため、記入しない。観測では,強風時の観測結果が得られなかったが,数値モデルを用いた研究では予定どおりバルク式を適用した結合モデルによる検討を行った.また,瀬戸内海を対象としたセットアップが完了したため,ほぼ予定どおりの進捗と考えられる.おおむね予定通りの進捗のため,継続して研究にあたる.
超高周波音波による接着薄層の非破壊評価に関する研究

(1)接着サンプルあるいは高分子フィルムサンプルからのブリユアン散乱光観測系の改良を行った。特にサンプル付近の温度均一性を±0.5°C程度に向上させると共に、サンプル配置を検討し引張試験の際の引張方向の縦波音速が測定可能な光学系を設計・実現した。(2)引張試験機を光路上に設置し、サンプル保持の冶具を設計・試作した。実際に引張試験をしながらサンプル中のブリユアン光散乱の測定を行い、試験中のサンプル位置のずれなどの問題を検討した。(3)ポリプロピレン・ポリエチレン等、結晶性高分子フィルム(約50μm厚)の引張試験を行い、サンプル内の縦波音速変化をリアルタイムに測定できた。引張方向と引張力向に垂直な方向の音速変化を測定し、サンプルの異方性出現を確認した。またサンプルが直交異方性を示すこと、引張り方向の音速はサンプルの応力-歪曲線と同じ傾向をたどることを見出した。サンプル内の音速分布も測定し、ネッキング現象がサンプル外側から内側へと伝搬していく降伏挙動を定量的に示すことができた。(4)非晶性高分子材料としてポリメチルメタクリレートを用い同様な実験を行った。引張方向とそれに垂直な方向の縦波音速が単調減少することを見出し、この減少がマイクロクラックによるソフトニング効果によることを指摘した。(5)数十μm程度の厚さのエポキシ樹脂接着サンプルを作成し、引張試験中のサンプル内の縦波音速変化を観測した。縦波音速は単調に減少し破断に至った。エポキシ接着層は非晶質であることからこの減少もソフトニングの可能性があることを指摘したこのように本研究では、薄いフィルムや高分子薄層の構造変化や降伏挙動がリアルタイム観測に成功した。この結果から非接触・非破壊的な応力測定や応力分布の測定、接着強度の評価などブリユアン散乱法を用いて幅広い応用が期待できる。ブリュアン光散乱法を用いた接着樹脂層の計測について、本年度は以下のような研究成果を得た。(1)接着サンプルからの散乱光から分光器へ至る光学系の改良を行った。特にレーザ光の周波数安定化と線幅の改良、及び90A散乱配置による散乱光測定の高精度化を検討した。その結果、2μm厚の薄膜中の超音波音速が測定可能となった。また、90A散乱配置を用いることにより、縦波・横波音速の同時測定が可能となり、硬化した樹脂層では横波音速の測定精度も2%程度と十分有用であることがわかった。(2)散乱光を長時間安定に計測するため、光学系の設置条件を実験的に検討した。とくに分光器の周囲温度・湿度の適正温度範囲を見出し、3時間程度の長時間測定を可能とした。長時間測定により、微弱なブリユアン散乱光の検出が可能となり、横波ブリユアン成分の線幅の議論ができる可能性を見出した。(3)実際に汎用のエポキシ接着剤を用い、約100μmのエポキシ樹脂接着層における硬化過程のリアルタイム計測を行った。GHz域における縦波・横波音速の時間変化を観測し、硬化に伴って音速(弾性)が急激に増加することを確認した。また、この急激な増加の間に、縦波音波の伝搬減衰が単調に減少することを見出した。この結果は、すでに報告されているMHz域のバルク状樹脂の硬化過程と異なる。硬化過程で観測される樹脂中の緩和現象の周波数分散を検討した結果、このGHz域の減衰の減少はMHz域の結果と矛盾しないことがわかった。なお、硬化条件を様々に変えると、音速・減衰の時間変化も異なって観測された。しかし、樹脂層のガラス転移温度(Tg)と硬化温度で整理すると、音速・減衰の値は硬化条件によらず同じ値を示すことが見出された。
子どもの諸特性を考慮したユニバーサル玩具の開発

本研究は,幼稚園児の積み木遊びにおける満足度の要因を人間工学的視点から明らかにし,その計測・分析したデータを効果的に活用しながら,子どもたちが快適に遊ぶことができる「ユニバーサル積み木」の開発を実践した.具体的には,子どもたちが既存の積み木で遊んでいる状態を観察すると同時に,自発的な発話を分析し,積み木遊びにおける満足度や心の動きについて考察を行った.子どもの満足度を最優先と考えると,幅広い作品を作ることができることに加えて,自分の作った作品を誰かに容易に見てもらうことができ,さらに適度にスリル感も味わえるようなデザイン案が必要であることを明らかにした.本研究は,幼稚園児の積み木遊びにおける満足度の要因を人間工学的視点から明らかにし,その計測・分析したデータを効果的に活用しながら,子どもたちが快適に遊ぶことができる「ユニバーサル積み木」の開発を実践した.具体的には,子どもたちが既存の積み木で遊んでいる状態を観察すると同時に,自発的な発話を分析し,積み木遊びにおける満足度や心の動きについて考察を行った.子どもの満足度を最優先と考えると,幅広い作品を作ることができることに加えて,自分の作った作品を誰かに容易に見てもらうことができ,さらに適度にスリル感も味わえるようなデザイン案が必要であることを明らかにした.平成22年度に実施した研究では,幼稚園児(平均年齢4.3歳)25名を対象として,子どもたちの積み木遊びを観察すると同時に,その行動や発話等の記録と保護者・担任教諭のアンケート,インタビューから積み木の製品開発に必要なデザイン設計要件の抽出を行った.さらには,障がい児等を含めた子ども達が安心・安全に使用でき,かつ心の動きや満足度などの身体的・心理的特性について分析し,あるべきユニバーサル積み木のデザインはどのようなものなのかについて検討を行った.当該実験方法は,積み木の形状やサイズに係るデータについて考察することから直接観察法を採用して,ビデオデータをもとに園児の行動や発話を記録し,それらの定性データに解釈を加えながら検討した.具体的には「(1)箱から積み木を取り出す,(2)自由に積み木遊びを行う,(3)積み木を元の箱に片づける」の行動をヒューマン・マシン・インタフェースの5側面(身体的・頭脳的・時間的・環境的・運用的側面)からタスク分析を行い,既製の積み木の問題点とニーズの把握を行った.まず身体的側面では,60mm基尺の積み木を箱から取り出すとき滑って落としたり,隣り合った積み木に指を挟み込む光景が見られた.頭脳的・時間的側面については,箱と各積み木との制約がないため,後片付けをすることができなかった.また,箱に収納された直方体と四角柱の積み木は,平面の形が同じ長方形であることから,視覚的に識別しにくいことが示唆された.円柱については転がるため,他の積み木と構成することが難しく,その使用頻度は少なかった.つぎに,積み木の基尺と遊び方(積む,並べる,形作る)に大きな相関は見られなかったものの,60mm基尺については、叩いて音を出したり、直方体の積み木を車に見立てて遊んだりしていた.一方,発話については,各基尺とも特に大きな差はなかったが,個人差について比較的顕著な差があり,何か作品が出来たとき,先生の注意を引くとき,積み木が崩れるときなどに見られた.本実験研究に係わる知見から,子どもの満足度を最優先した場合,自分の作った作品を誰かに見てもらうことができ,さらにスリル感も味わえるようなデザイン開発が必要であることが分かった.本研究では,幼稚園児を対象として,子ども達が玩具で遊んでいる時の行動や発話などを記録し,それらの諸特性データから,子ども達の心の動きや満足度,玩具の問題点などについて検討した.また,その結果から,子ども達にとって,楽しい玩具とはどのようなものか,また,あるべき玩具のデザインはどのようなものかについて検討し,玩具のプロトタイプの作製とその有効性を検証した.まず,平成22年度に実施した,幼稚園児の積み木遊びにおける行動観察結果から,「積み木箱に片づける時に,指をはさむ」「積み木箱にセットすると重くて運べない」「積み木が重くて,手からすべり落ちる」など,後片づけや持ち運びに関する多くの問題点が抽出された.実験には,3種類の基尺の積み木を使用したが,これらの問題点については一般の積み木においても良く見受けられるものであり,これらの問題点を解決することが重要であることを確認した.また、幼稚園児の積み木遊びにおける発話プロトコルから子ども達は,まず自分の作品を説明したり,先生や友達に呼びかけて見せたりすることに関する発話の頻度が非常に高くなっている.つぎに,これらの行動観察および発話解析結果より,デザイン要件を抽出し,それらを設計・デザインに反映させたEVAと自然木の素材を混合したプロトタイプを作製した.本プロトタイプのコンセプトは,子ども達の作品を簡単に友達や先生に見せることができるような構造および重さに配慮し,同時に,片づけも楽しく行えるような積み木(ブロック)とした.その結果,子ども達の遊び方としては,特に素材を意識することなく積んだり,穴に棒を通してつなげたりして,特に遊び方に関する指示がなくても,ほぼ我々が目的とした遊び方をした.さらに片付けの指示があると,パズル感覚で形を合わせながら楽しく片づけることが出来た.ただし,プロトタイプにおける木製ブロックを抜く場合に,少し固かったことから,足で力を入れて抜こうとする行動も見られ,はめ合いに関しては,改良が必要であることが分かった.最終年度では,子ども達の積み木遊びにおける満足度はどこから来るのかという原始的な疑問から,実際の幼稚園でさまざまな実験を重ねた.

その結果,簡単に積み木作品を持ち運んで友達や大人に見てもらうことができ,しかも,単調で面倒な片づけ作業もパズル感覚で楽しめるような理想の積み木を考案した.この積み木の実現に当たっては,奈良吉野杉と奈良県の地域産業品の履物やサンダルに用いられるEVA素材(エチレン酢酸ビニル樹脂:介護製品などにも用いられる安心素材)を組み合わせて,画期的な軽量化を図った.また,実際の幼稚園において試作品を用いた実証実験を行った後に商品化した.本商品の概要は,子ども達が簡単に持ち運ぶことができ,また,多様な遊び方ができる新しい積み木.自然木の積み木と,軽くて弾力のあるEVA素材を組み合わせることにより,従来の積み木では実現することが難しかった形状を創作できるようになった.また,形に合わせてパズル感覚で楽しく片付けることができるデザインとし,さらに,木製ステックとEVA素材に付加した貫通穴を利用することにより,動物や乗り物など,具体的な形状を創作することが可能となった.開発にあたっては,幼稚園の子ども達が積み木で遊んでいる時の行動観察や発話分析を繰り返し,積み木遊びにおける子ども達の満足度について考察した.その結果,子ども達の満足度は,創作活動そのものに加え,自分の作品を友達や大人に見てもらい,評価されることにより増幅されることから,作品の持ち運び性に配慮し,飾っておくことも可能となった.さらに,単調な片付け作業も,パズル感覚で楽しめるように工夫した.機構の概要として,自然木の積み木とステック,EVA素材によるブロック,さらに,それらの形状にくり抜いたEVAプレートを組み合わせることにより,遊びのバリエーションに加え,持ち運び性,収納性,ファッション性を付与した.平成22年度は,幼稚園児を対象とした玩具の開発に必要な子どもの諸特性データの取得および分析を行うことによりデザイン要件を抽出し,新しい玩具の企画・デザイン開発に活用している。また平成23年度では,前年度に取得した積み木遊びに関するデータの解析およびデザイン要件の抽出を行った.加えて,その結果に基づく玩具のプロトタイプを設計および製作し,そのプロトタイプの有効性について,実証実験による問題点の抽出を行った.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究におけるプロトタイプのデザイン自体は,非常に完成されたものであり,また,実験に協力いただいた幼稚園の教諭による評価も非常に高かった.しかし,EVAの部分や紙製パッケージのはめ合いについては,持ち運びの際に容易に抜けることなく,また一方で,子ども達が指で押すと比較的簡単に取り外しできるように調整する必要がある.また,年齢によっては,どのような作品が出来るのか想像し難いこともあることから,パッケージにおける作例の提示だけでなく,作例集などの付属も検討する必要があることが分かった.今後,製品としての完成度を上げることにより,さらに,その有効性を検証しながら商晶化を進めていく必要がある.24年度が最終年度であるため、記入しない。
元素ブロックの配列制御による光応答性有機シリカの創製

アゾベンゼンの片側または両側に、チオール・エン反応によって柔軟なスペーサーを介してアルコキシシリル(-Si(OEt)3)基を導入することで、シロキサン形成能を有する新規アゾベンゼン誘導体を合成した。アルコキシ基をTHF溶媒中で加水分解した後、溶液をガラス基板上に塗布することで、自己集合によりラメラ構造を有する薄膜が得られた。アゾベンゼンの片側にアルコキシシリル基が結合した分子より得られた薄膜は、光照射によって部分的ではあるが可逆的なtrans-cis異性化を示した。また、光異性化に伴って構造周期も変化したが、より短いスペーサーを有するラメラ薄膜(H25年度報告)よりも大きくかつ迅速な変化が達成された。さらに、二種類の分子を混合することによって自己支持性のフィルムが得られ、光照射によって可逆的に屈曲する挙動が確認された。一方、有機シリル化によるメソポーラス有機シリカナノ粒子の合成についても検討を行った。シリカー界面活性剤メソ複合体ナノ粒子の水分散液中にフェニルトリアルコキシシランを添加することにより、粒子の片側にのみ有機シリカシェル形成が起こり、ヤヌス型の粒子が形成される現象を見いだした。さらに、シリカ(SiO2)部分とフェニルシルセスキオキサン(PhSiO1.5)部分の溶解性の差を利用することにより、シリカ部分だけが選択的にエッチングされた、お椀型のフェニルシロキサンナノ粒子を得ることにも成功した。このような異方的な形状を有する粒子は、自己集合など特異な性質を示すことが期待される。フェニル基の代わりに光応答性の有機基を導入することにより更なる機能化も期待できる。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、光応答性の有機分子とシリル基(またはシロキサン)部位からなるビルディングブロックの設計と高分子化制御により、新しい有機シロキサン系の光応答性ハイブリッド材料を合成することを目的としている。H25年度は、光応答性分子であるアゾベンゼンの片側にアルコキシシリル基が結合した分子の加水分解・縮重合過程での自己組織化により、規則構造を有するハイブリッド薄膜を合成し、その構造と光応答性について調査した。置換基としてアリロキシ基(-OCH2CH=CH2)を有するアゾベンゼンに対して、Pt触媒下でのヒドロシリル化反応により-Si(OEt)nMe3-n (n = 2または3)基を導入した。エタノール溶液中でこれらの分子は、UV/Vis照射により可逆的に光異性化した。これらの分子の加水分解反応をTHF溶媒中で進行させた後、得られた溶液をガラス基板上にスピンコート・乾燥することによって薄膜試料を得た。X線回折により生成物はラメラ構造を有することが確認された。出発分子のアルコキシ基の数(n)によって層の繰り返し周期(d値)が異なり、層間におけるアゾベンゼンの配列状態が異なることが示唆された。シロキサン結合の形成は固体29Si MAS NMRによって確認された。次にこれらの薄膜試料の光応答性について調査した。キセノンランプを用いた5minのUV/Vis光照射によって部分的ではあるが可逆的なtrans-cis異性化を示すことが吸収スペクトルにより示された。それに伴い、X線回折においてわずかではあるが、ピークの可逆的なシフトが見られた。興味深いことに、n = 3の場合はUV照射によってd値の減少を示したが、n = 2の場合、逆にd値の増加を示した。以上の結果より、光照射によって構造を変化する新しい光応答性材料の合成が示された。

本研究課題の目的である、光応答性分子の合成、自己組織化による規則構造の形成、光応答性発現がすべて達成されているため。今後は、より効率的にかつ大きな構造変化を引き起こすための分子設計について検討する。
人々の意識における刑法の役割と刑罰動機に関する研究

本研究では、次のことが明らかとなった。1人々の主たる刑罰動機は、規範の伝達、応報感情の充足、懲らしめ、国家権力の顕示であった。2人々の意識の中で刑事政策は、「人権の尊重・制約」と「応報・予防」の2つの軸で認識されていた。3刑罰動機として規範の伝達を重視する者、懲らしめを重視する者ほど、監視・重罰化を目指した政策を支持していた。本研究は、民意(人々の認識・期待)と刑事政策のダイナミックな関係を考察するものであり、刑事司法が変革の時代を迎えている現在の日本においてその意義は小さくないものと思われる。本研究(人々の意識における刑法の役割と刑罰動機に関する研究)は、人々が刑法に対して何を期待し(刑法の役割)、刑罰をどのような理由で用いたいと考えているのか(刑罰動機)、そして、それら(刑法の役割、刑罰動機)に対してどのような要因が影響を及ぼしているのか、また、それら(刑法の役割、刑罰動機)が現実の政策にどのように関係しているのかを、犯罪や犯罪者に対する一般の人々の反応に焦点を当てながら、質問紙調査を用いて実証的に明らかにする。そうすることで、本研究は、民意(人々の認識・期待)と刑事政策とのダイナミックな関係の考察を目指している。質問紙調査を用いた実証研究では、調査の完成度がその研究成果を左右する。そして、調査の完成度はひとえにその準備にかかっている。それゆえ、初年度の本年度(平成25年度)は、予備調査を行いながら、調査デザイン(仮説・質問項目の妥当性)の徹底的な検討を行った。具体的には、愛媛県に所在する大学の大学生を対象に予備調査を行い(2013年12月に実施、調査協力者197名(うち有効回答数173))、その結果を分析した。そこで得られた成果については、いくつかの学会で報告するとともに(学会報告については、次年度に開催される日本法社会学会、アジア犯罪学会にエントリー済みである)、次年度に実施する、本調査に反映させる予定である。なお、他の社会調査等の動向を参照しつつ、質問紙調査の回収率の向上についても検討したが、その結果、本研究では郵送調査ではなくネットを利用した調査を行うこととした。平成26年度の研究実績の概要は以下のとおりである。2)昨年度に実施した予備調査緒の結果をまとめ、その内容を論文にして公表した。→1松原英世・岡本英生「刑法・刑罰の捉え方と刑事政策の関係について:予備調査の結果から」愛媛法学会雑誌41巻3=4号(2015)43-53頁.3)予備調査の結果を参考にしながら、調査デザイン・項目を検討し、以下の要領で本調査を実施した。→1調査タイトル:刑事政策に関する意識調査2サンプル数:30003サンプリング:全国から男女それぞれ1500ずつ、かつ、20代、30代、40代、50代、60代でそれぞれ600(男女それぞれで300)ずつ4)本調査の結果をエクセル上で集計し、統計的な分析を行うためのデータの整理を行った。本研究では、人々が刑法に対して何を期待し(刑法の役割)、刑罰をどのような理由で用いたいと考えているのか(刑罰動機)、そして、それらに対してどのような要因が影響を及ぼしているのか、また、それらが現実の政策にどのように関係しているのかを、犯罪や犯罪者に対する一般の人々の反応に焦点を当てながら、質問紙調査を用いて実証的に明らかにすることを試みた。目下、これらの報告内容を論文にまとめるとともに、それ以外の分析(パーソナリティ要因や価値観、犯罪・社会状況の認識と刑罰動機・刑事政策との関係)を続けている。なお、本調査は全国の2069歳の男女3000人を対象に多岐にわたるデータを収集しており、それ自体大きな価値を有するものであることを補足しておきたい。年度末ぎりぎり(3月の実施)となったが、なんとか年度内に本調査を実施できたこと、予備調査の結果を踏まえて、本調査の調査デザイン・項目を大幅に改善することができたから。刑事法1)本調査の結果を分析し、その成果をまとめて学会等で報告する。2)本調査の結果を分析し、その成果を論文にして公表する。3)本研究を総括し、次年度以降の研究(本研究を発展させたもの)に向けた準備を行う。予定どおり、予備調査を実施することができ、その結果を参照することで、次年度に実施予定の本調査の大まかな内容を決めることができたから。郵送調査に代えてインターネット調査を行ったところ、質問の仕方に工夫を凝らしたこととも相まって、大幅に調査費用が削減できたため。

なお、当初予定していた郵送調査に代えて、インターネット調査を行ったのは、最終的に出来上がった調査票の場合、インターネット調査としたほうが高い回答率を実現できること、また、大量のサンプル数を確保できると判断したからである。1)予備調査の結果をいくつかの学会で報告し、批判やコメント等のフィードバックを得て、本調査の計画に反映させる。2)本研究の中核部分である、質問紙調査の実施とその結果の分析を行う。3)本調査の結果を分析し、その成果をまとめて学会報告の準備をする。詳細な分析のための機器の購入、並びに、研究結果の公表機会を増やすことに使用する。謝金につき、25年度に予想した程の額がかからなかったため。26年度は本調査を実施するため、その分析にかかるであろう謝金にあてる。
高圧配電線の電流計測システム用超小形フローティング電源回路の開発

本研究では,高圧配電線の電流計測システム用のフローティング電源回路を開発する.電源回路の仕様は,3,810V/60Hzの配電線対接地電圧から直流±12Vのデュアル出力0.5Wを得るもので,キャパシタ分圧により配電線の対接地電圧からエネルギーを得る方式なので,重たい電源用コイルを用いずに回路を構成できる.前年度の研究開発で,hspiceによるシミュレーションと個別部品による回路試作によって,基本的な特性を明らかにした.平成19年度は,研究の最終年度で,過渡応答試験と温度試験およびノイズ試験について検証を行う.まず,過渡応答試験では(1)停電,復帰,(2)半周期欠落瞬時停電,および(3)n周期欠落停電の過渡応答を実測した.その結果,hspiceによるシミュレーションとほぼ同様の結果が得られ,停電から復帰したときは1.5秒後に出力電圧が±12Vに達することがわかった.配電線監視システムは通電時に正常測定ができればよく,停電復帰後の1.5秒はさほど問題はない.なお,半周期欠落や瞬時停電は時々生じるが,回路の時定数が576mと長いため100ms(6周期)の欠落停電が生じても出力電圧は10V以上を保持できることを確認した.次に,温度試験について,周囲温度を-15°C80°C変化した場合の諸特性を測定した結果,高耐圧セラミックキャパシタを容量が温度範囲内で25nF以上であれば問題ないことがわかった.また,出力電圧の温度依存性は使用するツェナーダイオードの温度特性で決まり,試作回路では±4%以内の出力電圧変動率であった.提案回路はスイッチング方式ではないので,問題となるようなノイズの発生はない.なお,落雷による擬似サージ電圧を印加した場合の諸特性については,試験設備がないため,実用化になるときに企業と共同で試験する予定である.本研究では,高圧配電線の電流計測システム用のフローティング電源回路を開発する.電源回路の仕様は,3,810V/60Hzの配電線対接地電圧から直流±12Vのデュアル出力0.5Wを得るもので,キャパシタ分圧により配電線の対接地電圧からエネルギーを得る方式なので,重たい電源用コイルを用いずに回路を構成できる.前年度の研究開発で,hspiceによるシミュレーションと個別部品による回路試作によって,基本的な特性を明らかにした.平成19年度は,研究の最終年度で,過渡応答試験と温度試験およびノイズ試験について検証を行う.まず,過渡応答試験では(1)停電,復帰,(2)半周期欠落瞬時停電,および(3)n周期欠落停電の過渡応答を実測した.その結果,hspiceによるシミュレーションとほぼ同様の結果が得られ,停電から復帰したときは1.5秒後に出力電圧が±12Vに達することがわかった.配電線監視システムは通電時に正常測定ができればよく,停電復帰後の1.5秒はさほど問題はない.なお,半周期欠落や瞬時停電は時々生じるが,回路の時定数が576mと長いため100ms(6周期)の欠落停電が生じても出力電圧は10V以上を保持できることを確認した.次に,温度試験について,周囲温度を-15°C80°C変化した場合の諸特性を測定した結果,高耐圧セラミックキャパシタを容量が温度範囲内で25nF以上であれば問題ないことがわかった.また,出力電圧の温度依存性は使用するツェナーダイオードの温度特性で決まり,試作回路では±4%以内の出力電圧変動率であった.提案回路はスイッチング方式ではないので,問題となるようなノイズの発生はない.なお,落雷による擬似サージ電圧を印加した場合の諸特性については,試験設備がないため,実用化になるときに企業と共同で試験する予定である.本研究では,高圧配電線の電流計測システム用のフローティング電源回路を開発する.電源回路の仕様は,3,810V/60Hzの配電線対接地電圧から直流±12Vのデュアル出力0.5Wを得るもので,キャパシタ分圧により配電線の対接地電圧からエネルギーを得る方式なので,重たい電源用コイルを用いずに回路を構成できる.まず,汎用回路解析ソフトウェアhspiceを用いてシミュレーションして素子値を決定した.次に,高耐圧セラミックキャパシタを用いてAC-DCコンバータを試作した.試作回路のセラミックキャパシタは耐圧と容量値を稼ぐため,10個用いているが,従来の電源用コイルに比べ,体積比で1/25に,重量比では1/46に小形軽量化できた.試作回路について,(1)負荷抵抗を変化,(2)配電線対接地電圧を変化,(3)配電線電圧の周波数を変化した各場合における出力電圧,リプル等の諸特性,(4)電源投入時の過渡応答を測定し,hspiccシミュレーションとほぼ同様の結果が得られた.また,出力電圧安定化回路を付加しているので,配電線対接地電圧や負荷抵抗が変化しても,直流出力電圧をほぼ一定に保つことができた.ただ,電圧が高くなると,使用したキャパシタの容量値が減少して,十分な電力が得られないことがわかり,今後,素子選定をし直す必要がある.次に,解析的に出力電圧の特性を求めて,配電線の対接地電圧,周波数,出力電圧,出力電力を与えると必要な分圧キャパシタの素子値が得られる式を導出した.解析的に得られたキャパシタ値の前後でパラメータを変化させて,hspiceシミュレーションによって出力電圧を求めてみると,必要最小限のキャパシタ値であることが確認できた.

本研究では,高圧配電線の電流計測システム用のフローティング電源回路を開発する.電源回路の仕様は,3,810V/60Hzの配電線対接地電圧から直流±12Vのデュアル出力0.5Wを得るもので,キャパシタ分圧により配電線の対接地電圧からエネルギーを得る方式なので,重たい電源用コイルを用いずに回路を構成できる.前年度の研究開発で,hspiceによるシミュレーションと個別部品による回路試作によって,基本的な特性を明らかにした.平成19年度は,研究の最終年度で,過渡応答試験と温度試験およびノイズ試験について検証を行う.まず,過渡応答試験では(1)停電,復帰,(2)半周期欠落瞬時停電,および(3)n周期欠落停電の過渡応答を実測した.その結果,hspiceによるシミュレーションとほぼ同様の結果が得られ,停電から復帰したときは1.5秒後に出力電圧が±12Vに達することがわかった.配電線監視システムは通電時に正常測定ができればよく,停電復帰後の1.5秒はさほど問題はない.なお,半周期欠落や瞬時停電は時々生じるが,回路の時定数が576mと長いため100ms(6周期)の欠落停電が生じても出力電圧は10V以上を保持できることを確認した.次に,温度試験について,周囲温度を-15°C80°C変化した場合の諸特性を測定した結果,高耐圧セラミックキャパシタを容量が温度範囲内で25nF以上であれば問題ないことがわかった.また,出力電圧の温度依存性は使用するツェナーダイオードの温度特性で決まり,試作回路では±4%以内の出力電圧変動率であった.提案回路はスイッチング方式ではないので,問題となるようなノイズの発生はない.なお,落雷による擬似サージ電圧を印加した場合の諸特性については,試験設備がないため,実用化になるときに企業と共同で試験する予定である.
ネットワークとサービスの多様化に対応するサーバ主導型トラヒック制御技術の研究

(1)基本アーキテクチャの設計、実装、評価。ネットワークとサービスの多様化に対応するサーバ主導型トラヒック制御技術の基本アーキテクチャUC3の設計、実装、評価を行った。提案アーキテクチャの特徴は、データセンターにTransport Connection Manager(TCM)という制御ノードを設置し、これを用いて集中制御を行うことである。(2)TCPの公平性改善手法。フロー間の公平性向上を対象とした、UC3の応用研究を実施した。(3)ハンドオーバ性能改善手法。TCMを用いてハンドオーバ受信信号受信後に適切なトランスポートパラメータを設定する方式を提案し、その性能を明らかにした。ネットワークとサービスの多様化に対応するサーバ主導型トラヒック制御技術の基本アーキテクチャ(Unified Central Congestion Control; UC3)の基本アーキテクチャの設計、実装、評価を行った。設計した基本アーキテクチャは、そのユースケースとして、異種無線ネットワーク環境を前提とし、いずれの無線ネットワークに切り替えるべきかを集中制御する方式とした。具体的には、集中制御エンジンであるTransport Connection Manager (TCM)を開発し、さらにトランスポート層プロトコルSCTPを拡張した。拡張版のSCTPはアクセスポイントの輻輳情報を収集し、収集した情報をTCMに通知する機構とし、TCMからの指示に従って無線ネットワークの切り替えを可能とした。性能評価においては、TCMへの輻輳情報の通知間隔などの基本パラメータが性能に与える影響を明らかにした。また、サーバ主導型フロー間公平性向上技術について研究した。具体的には、UC3のようなサーバ主導型輻輳制御機構を導入することで可能となるフロー間の公平性向上手法として、広告ウィンドウを用いた方式を検討した。ネットワークとサービスの多様化に対応するサーバ主導型トラヒック制御技術の統一的輻輳制御アーキテクチャ(Unified Central Congestion Control; UC3)の基本アーキテクチャの拡張設計および評価を行った。提案アーキテクチャの特徴は、データセンターにTransport Connection Manager (TCM)という制御ノードを設置し、これを用いて集中制御を行うことである。提案アーキテクチャのユースケースとして、1)異種無線ネットワーク環境の性能改善および2)フロー間の公平性向上を対象とした。ユースケース1のために、適切な無線ネットワークを選択させる方法の詳細検討を行った。ユースケース2のために、TCPの広告ウィンドウの機能を用いてフロー間の公平性向上する方法の詳細検討を行った。具体的には、SDNなどのネットワーク機能を用いてフロー数等の情報をTCMが迅速に収集し、収集した情報を用いて輻輳ウィンドウをどう制限するべきかを計算し、その値を広告ウィンドウに記載する方法を検討し、その性能を詳細に調査した。1)TCPの公平性改善手法TCPはRTTの大きさによってスループットの割り当てが不公平になることが知られている。それを開発するためにネットワークの内部で収集したフロー数などの情報を用いて公平性を改善する手法を提案し、その性能を明らかにした。2)ハンドオーバ性能改善手法無線ネットワークでハンドオーバが発生すると、スループットなどの通信性能が悪化する。そこで、データセンターに導入したトランスポート層制御サーバを用いてハンドオーバ信号受信後に適切なトランスポートパラメータを設定する方式を提案し、その性能を明らかにした。H26年度は多様なネットワーク環境への対応と、多様なアプリケーション要求への対応を対象としていた。前者に関しては無線通信環境に対する研究を推進した。後者に関しては、ストリーミング配信に対する研究を推進した。27年度が最終年度であるため、記入しない。ネットワークシステム工学1.異種無線ネットワークにおけるハンドオーバ性能向上手法を設計・評価する(東京工業大学;主担当)2.異種無線ネットワークにおける連鎖的フロー再割り当てモデルの設計・評価を完成させる(東京工業大学;主担当)3.サーバ主導型フロー間公平性向上技術の設計・評価を完成させる(北九州市立大学;主担当)平成25年度の目標として挙げていた「サーバ主導型輻輳制御アーキテクチャ」の基本設計を完了したため。全体設計、上り方向通信制御方式、下り方向通信制御方式のすべての設計が完了している。さらに、基本アーキテクチャのプロトタイプ実装および下り方向通信制御方式の実装とそれらの評価が完了している。さらに、サーバ主導型フロー間公平性向上技術の研究を実施した。今年度予定していた学会への参加が困難な状況になったため。1.UC3アーキテクチャの拡張(東京工業大学;主担当)前年度はトランスポート層プロトコルとしてSCTPを基盤としてUC3の設計を行った。今年度は、昨今普及しつつあるMultiPathTCP (MPTCP)に対応したアーキテクチャとする。2.関連する性能評価2.1.連鎖的フロー再割り当てモデルの解析(東京工業大学;主担当)異種無線ネットワーク環境においては通信品質の向上と通信効率の向上の双方が求められる。そこで、UC3によって両者の改善を可能とする連鎖的フロー再割り当てモデルを構築し、その解析モデルを明らかにする。

2.2.サーバ主導型フロー間公平性向上技術の研究(北九州市立大学;主担当)UC3のようなサーバ主導型輻輳制御機構を導入することで、広告ウィンドウを用いたフロー間公平性実現技術が可能となる。当該技術のシミュレーションによる性能評価を実施する。今年度実施した研究成果を含め、積極的に国際会議および研究会で成果発表を行うために必要な旅費や参加費、論文投稿料として利用する。27年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度に行う予定だったプロトタイプ実装を初年度に前倒しして開発し、詳細なシミュレーション評価の開始時期を次年度以降とするのが適切な状況になったため。最終年度に行う予定だったプロトタイプ実装のための支出は不要になったので、今年度の余剰研究費とあわせ、計算機購入費、計算機使用料、論文投稿料、学会発表のための旅費などで利用予定である。
間文化的相互行為の研究－－国際養子を中心とする家族形成移民と共生の問題

本研究では、「家族形成移民」たちを「共生社会」実現への主体的な媒介者として位置づけ、「共生」へのポジティブな展望を導出することを目的とする。そこでは移民を受け入れる社会において頻繁に主張される「多文化主義に基づく異文化理解」と「共生への実践」との関係について改めて検討する。そして本研究では、国際養子を中心とする「家族形成移民」に着目する。その際、これまでのマジョリティによる主導やマイノリティによる挑戦の諸相を取り上げるのではなく、さまざまな「実践」のなかで、国際養子たちがマジョリティとマイノリティとの間を媒介しうる存在である側面に光を当てる。まず、自己のうちに「他者性」を見出しつつ「他者性との境界線上にいる」という彼らの立ち位置を確認し、さらに彼らのアイデンティティの再定義が、誰と、どのような相互行為のもとでなされるのかについて明らかにする。そして次に、国際養子たちが自己の再定義を行う過程で、パーソナル・ローカル・ナショナル・トランスナショナルに、しかもマジョリティや他のマイノリティとも連帯していく様相を捉えつつ、主に彼らの形成する自助組織および関係する支援組織に着目して、彼らの存在が与えうる「共生社会の実現」への展望を探る。本年度は、前年度の調査で得られた知見を参照しつつ、アジアからの主な国際養子送出国である韓国や中国が、国際養子たちに対して見出している可能性について、また送出国であり受入国となる可能性を持つ日本が、国際養子という存在をどのように位置付けているのか、実証的に捉えることを目標とした。まず対象としたのは、韓国養子自助組織の世界的ネットワークに属する人々、そして彼らの活動を支える人々や公・私的団体である。さらに韓国養子自助組織が後発的存在である中国養子たちに及ぼしている影響を検討した。また東日本大震災後、日本に寄せられた孤児に対する言説についても検討を進めた。(抄録なし)本研究では、「家族形成移民」たちを「共生社会」実現への主体的な媒介者として位置づけ、「共生」へのポジティブな展望を導出することを目的とする。こうした考察は、グローバル化時代において「他者」をも包摂する社会の構成員の権利を検討する事例となるだろう。なお具体的な実証調査は、国際養子縁組の受入国である米国やスウェーデン等、そして韓国・中国・日本といった主にアジア地域における送出国側で行う。また調査対象は、養子たち自身、そして養親や彼らをとりまく人々、さらに養子たち自身が立ち上げ、現在は国境を越えて全球規模にひろがりつつあるネットワークを持つ自助組織を中心とする予定である。本年度は1)これまで移民研究や家族研究など申請者の研究と関連のある分野での理論の検討と整理を進めた。

また実証調査として2)在スウェーデン韓国養子自助組織を対象に追加調査を行った。3)韓国にて、同国から送り出された国際養子たちを支援する組織に対して調査を行い、国際養子を含む韓国ディアスポラの帰還促進運動を支援する動きについて確認をすすめた。4)米国四都市での韓国養子自助組織調査では、欧州の養子自助組織と連携しつつも、自助組織の存在意義また韓国養子独自のアイデンティティ形成については様々な違いが認められた。なお5)以上の知見については、論文および国際学会にて研究成果として報告を行った。本年度の研究が順調に進展したことを受け、今後はさらに国際養子たちが自己の再定義を行う過程でトランスナショナルに、そしてマジョリティや他のマイノリティとも連帯していく様相を実証的に捉えつつ、彼らの存在が与えうる「共生社会の実現」への展望を理論面からも探っていく。次年度には国際養子たちが世界から一同に介する会議等での参与観察を試み、本年度で得られた知見である「養子等ディアスポラの帰還促進運動」「養子独自のアイデンティティ形成に対する温度差」等が変容する様を捉える。また韓国養子にとどまらず、中国や日本などアジア諸国から送り出された国際養子、そして国際養子以外の「家族形成移民」、例えば国際結婚移住者に対しても考察し、彼らを「共生社会」実現への主体的な媒介者として位置づけること、そして「多文化主義に基づく異文化理解」と「共生への実践」との関係についてさらに理論的検討をすすめる予定である。(抄録なし)
GaNトランジスタのリーク電流機構の解明に向けた局所リーク電流発生箇所の同定

GaN/Siトランジスタに発生する局所的なリーク電流の解析をおこなった。通常用いられる金属に変え、透明であるITOをゲート電極とし、リークによる発光を透明ゲート電極を通して確認することに成功した。複数のサンプルで、ゲートリーク電流と発光によるフォトン数の大小に相関があることも確認した。ゲート部の発光箇所直下のSTEM観察を行い、バッファ層に相当する箇所で異常な成長がおこっていることを確認した。電極をつけないでリークを観察するために、AFM装置を用いてGaN系結晶の微小電流を測定することに成功した。微小電流が流れる箇所は、AFMで観察した表面形状との相関はなかった。Si基板上GaNトランジスタのリーク電流とGaN結晶との関係の基本データの取得を行った。原子間力顕微鏡への微小電流測定系セットアップを行い、測定系の動作確認を行った。実際にAlGaN/GaN HEMT用の結晶表面に測定系の探針をあて、電流が測定できることを確認した。また、購入した微小電流計により従来よりも2桁程度小さい電流を測定できることを確認した。H28年度に向けた前評価として、表面で観察できる転位部分と転位のない部分とのリーク電流を比較したが、転位とリーク電流との相関は確認できなかった。発光により局所リークを確認している箇所のTEMによる結晶構造解析を、予定より先行しておこなった。この結果から、局所リークが発生している箇所の結晶の数umも深い部分で異常成長していることが判明した。X線回折や表面観察で確認できる転位とリーク電流との相関は確認できなかったものの、透明ゲートにてリーク電流が発生していることを確認した箇所(ゲート直下)の結晶の深い部分に異常成長があることが判明し、この点では計画を前倒しで進めることができている。Si基板上のGaN系トランジスタのリーク解析に関して、表面の局所電流が発生している箇所の絞り込みのための電流AFM(C-AFM)観察できるか検討した。C-AFM測定では、微小な領域の微小電流をモニタするために、電流の絶対値がnA程度と極めて小さいため、この電流がC-AFM装置の電流感度限界より小さい場合には、電流を捕らえることができないことが予想される。そこで、C-AFM測定時の表面安定化のためにGaNキャップ付のサンプルにて評価を進めた。まず、C-AFM観察に先立ちトランジスタを作製・評価することにより、リーク電流が比較的大きいサンプル(結晶)であることを確認したサンプルをC-AFM観察した。試料構造はSi基板上のGaNキャップ/InAlN/GaN構造である。トランジスタ構造を作製しリークを確認した。Vd=6VVg=-8VにてmA/mmオーダのリークが観察され、これまで観察してきた一般的なGaNトランジスタと比較して、桁で大きいリークであった。この結晶の表面から形状(AFM)とC-AFMの同時観察を行った。ステージバイアス3Vでは、表面形状像で観察された比較的大きな凸部(um)に他の場所よりも大きな電流が流れていることを確認した。一方、ステージ電圧5Vでは、形状像とは無関係に点在していることを確認した。リーク電流値との相関ならびにその中でも特に電流が大きい箇所がないかなど、現在、データ解析をすすめている。当初の予定通り、リーク電流が大きい試料を意図的に選ぶことで、AFMで観察した形状像とは無関係にリーク電流が多く流れる様子がC-AFMにて確認できた。バックアップで考えていた発光からリーク箇所の同定、さらに、結晶の異常は昨年度に確認できている。AlGaN層のAl組成とAlGaN/GaN HEMTのリーク電流の間には正の相関が確認された。原子間力顕微鏡への微小電流測定系セットアップを行い(C-AFM)、AlGaN/GaN HEMT用の結晶表面に測定系の探針をあて、電流が測定できることを確認した。表面で観察できる転位部分と転位のない部分とのリーク電流を比較したが、転位とリーク電流との相関は確認できなかった。リーク電流が大きいInAlN/GaNヘテロ構造において、表面安定化のために最表面をGaNでキャップした試料についてもC-AFMの評価を行った。電界効果トランジスタ(FET)を作製し、リークを確認した。また、ショットキバリアハイトを高めるためにInAlN/GaN層の上にAlNキャップ層を設けた試料でも同様の評価を行った。バイアス電圧20Vにて10nA程度の局所的なリーク箇所を確認することができた。この試料においても、局所的なリーク個所は形状像とは無関係に点在していることが分った。

さらに、バイアス電圧を増加させると、20Vでリークが確認された箇所ではリークが確認されず、それとは異なる箇所でリーク電流が確認されることが分った。GaN/Siトランジスタに発生する局所的なリーク電流の解析をおこなった。通常用いられる金属に変え、透明であるITOをゲート電極とし、リークによる発光を透明ゲート電極を通して確認することに成功した。複数のサンプルで、ゲートリーク電流と発光によるフォトン数の大小に相関があることも確認した。ゲート部の発光箇所直下のSTEM観察を行い、バッファ層に相当する箇所で異常な成長がおこっていることを確認した。電極をつけないでリークを観察するために、AFM装置を用いてGaN系結晶の微小電流を測定することに成功した。微小電流が流れる箇所は、AFMで観察した表面形状との相関はなかった。局所リーク箇所を結晶成長後に解析できることが、結晶成長条件にフィードバックをかける上で極めて重要であるので、H28年以降はこの点に注力する。現状、微小な表面リーク電流の測定系は構築したが、実際のAlGaN/GaN HEMT構造の測定では再現性が不十分である。これについて、調査を行っているが測定系自体の問題ではないことが判明しており、局所的にリークが流れることで結晶自体が変質してしまうことも疑われ、今後、詳細に測定の再現性について検討した上で、表面からの局所リークの箇所の絞り込みに努める。C-AFMにて得られた局所的にリーク電流箇所の中でも、特に大きなリークが発生している箇所がないかという観点で、測定とデータ解析を進める。また、このC-AFMで観察したリーク箇所が、上記の昨年度までに、観察した発光-異常成長箇所と対応しているのかという点で評価を進める。半導体電子デバイス大型物品において値引きを得られたため。旅費において格安航空券が入手できたため。消耗品(ガラスマスク)の耐久性が高かったため購入数を減らすことができたため。ガラスマスク、実験消耗品は自己予算で購入したものと併用したため、科研費からの支出が減少した。微小電流測定において再現性の確認ができていないため、H28年度には微小電流測定用の探針が当初予定数より必要になることが予想される。H27年度の残額については、これに充当させる予定である。現状の測定手法(C-AFM)でリーク電流測定ができることが確認できたので、C-AFMを積極的にすすめるためのカンチレバーを購入する