福山 敦彦 (フクヤマ アツヒコ)

FUKUYAMA Atsuhiko

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職名

教授

研究分野・キーワード

ナノ・材料領域

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http://www.cc.miyazaki-u.ac.jp/fukuyamalabo/

出身大学 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1991年03月

    宮崎大学   工学部   電子工学科   卒業

出身大学院 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1993年03月

    宮崎大学  工学研究科  電子工学専攻  修士課程  修了

  •  
    -
    2000年03月

    東北大学  工学研究科  電子工学専攻  博士課程  修了

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 東北大学 -  博士(工学)

  • 宮崎大学 -  修士(工学)

  • 宮崎大学 -  学士

専門分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 電子・電気材料工学

  • ナノ構造物理

  • 薄膜・表面界面物性

  • 応用物性

 

論文 【 表示 / 非表示

  • Minority carrier lifetimes in ultrananocrystalline diamond/hydrogenated amorphous carbon composite films

    N. Nishikawa, S. Takeichi, T. Hanada, S. Tategami, A. Fukuyama, T. Yoshitake

    Transactions of the Material Research Society of Japan   43 ( 1 ) 49 - 52   2018年04月  [査読有り]

    共著

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    Ultrananocrystalline diamond (UNCD)/hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) composite (UNCD/a-C:H) films possess the following specific characteristics: (a) the appearance of additional energy levels in diamond bandgap and (b) large absorption coefficients ranging from visible to ultraviolet, both of which might be due to large number of grain boundaries between UNCD grains and those between UNCD grains and a-C:H. Owing to them, UNCD/a-C:H films are expected to be applied to photovoltaics such as UV sensors. Actually thus far, we have fabricated pn heterojunction diodes comprising p-type UNCD/a-C:H films and n-type Si substrates, and confirmed their photovoltaic action. In this study, the minority carrier lifetime, which is an important factor for photovoltaics, was experimentally measured by microwave reflected photoconductivity decay, and it was estimated to be 0.21 and 0.43 μs for UNCD/a-C and UNCD/ a-C:H, respectively. In addition, on the basis of the previous work on the heterojunctions, the effects of hydrogenation on the photovoltaic action of the heterojunctions were studied. The photocurrent apparently increases with an enhancement in the hydrogenation of UNCD/a-C:H films, which might be because dangling bonds in the UNCD/a-C:H films, which act as photogenerated-carrier trap centers, are terminated by hydrogen atoms.

  • Effect of substrate orientation on strain relaxation mechanisms of InGaAs layer grown on vicinal GaAs substrates measured by in situ X-ray diffraction

    Suzuki Hidetoshi, Sasaki Takuo, Takahasi Masamitu, Ohshita Yoshio, Kojima Nobuaki, Kamiya Itaru, Fukuyama Atsuhiko, Ikari Tetsuo, Yamaguchi Masafumi

    Japanese Journal of Applied Physics   56 ( 08 ) 08MA06-1 - 08MA06-5   2017年07月  [査読有り]

    共著

     概要を見る

    The effect of substrate orientation on strain relaxation mechanisms of an InGaAs layer grown on vicinal GaAs substrates was investigated by in situ X-ray diffraction (XRD). The crystallographic tilt and indium segregation in the InGaAs layer were altered depending on the miscut direction and angle. In the case of the substrate tilted 6° toward the [110] direction, one type of misfit dislocations was formed preferentially rather than other types, especially in the rapid relaxation phase. While in the case of the substrate tilted 6° toward the [Formula: see text] direction, no anisotropies during relaxation were observed. The present finding indicates that the appropriate use of vicinal substrates may lead to a novel method of improving the crystal quality of heterolayers.

    DOI CiNii

  • Investigation of miniband formation and optical properties of strain-balanced InGaAs/GaAsP superlattice structure embedded in p–i–n GaAs solar cells

    Fukuyama Atsuhiko, Matsuochi Kouki, Nakamura Tsubasa, Takeda Hideaki, Toprasertpong Kasidit, Sugiyama Masakazu, Nakano Yoshiaki, Suzuki Hidetoshi, Ikari Tetsuo

    Japanese Journal of Applied Physics   56 ( 8 ) 08MC07-1 - 08MC07-5   2017年07月  [査読有り]

    共著

     概要を見る

    To improve the superlattice (SL) solar cell performance, we carried out an accurate estimation of transition energies and miniband widths and focused on understanding of the optical properties of the SL structure using piezoelectric photothermal (PPT), photoreflectance (PR), and photoluminescence (PL) methods. Solar cell structure samples with different barrier thicknesses from 2.0 to 7.8 nm in quantum wells were prepared. From the PR and theoretical calculation, the formation of a miniband was confirmed. The PL peak showed a redshift and a decrease in signal intensity with decreasing barrier thickness, which were explained by carrier separation as a consequence of electron transportation through the miniband without recombination. The PPT signal intensities of the SL were still large even for the 2.0-nm-barrier-thickness sample. It is conceivable that the multiple-phonon emission during carrier transport through the miniband was detected. The usefulness of multidimensional investigation by using the above three methods is clearly demonstrated.

    DOI CiNii

  • Photoluminescence emission from GaAs nanodisks in GaAs/AlGaAs nanopillar arrays fabricated by neutral beam etching

    D. Ohori, A. Fukuyama, K. Sakai, A. Higo, C. Thomas, S. Samukawa, T. Ikari

    Japanese Journal of Applied Physics   56 ( 05 ) 050308-1 - 050308-4   2017年04月  [査読有り]

    共著

  • Effect of built-in electric field on miniband structure and carrier nonradiative recombination in InGaAs/GaAsP superlattice investigated using photoreflectance and photoluminescence spectroscopyies

    T. Nakamura, K. Matsuochi, H. Suzuki, T. Ikari, K. Toprasertpong, M. Sugiyama, Y. Nakano, A. Fukuyama

    Energy Procedia   102   121 - 125   2016年12月  [査読有り]

    共著

     概要を見る

    © 2016 The Authors. We investigated the effect of built-in electric field on miniband formation and carrier nonradiative recombination in a superlattice structure by using photoreflectance (PR) and photoluminescence (PL) spectroscopy for a strain-balanced InGaAs/GaAsP superlattice inserted in p-i-n GaAs solar cell and n-n GaAs structures. Two critical energies were obtained in the PR spectra, which corresponded to the energy differences between the Γ and π points in the mini-Brillouin zone of the first electron level and the first heavy hole level. The obtained miniband widths of both samples were same, which were smaller than the calculated values by using a flat-band structure model without a built-in electric field. From these results, it was deduced that the built-in electric field does not affect the miniband width. The PL signal intensity of the p-i-n structure samples did not change, whereas that of the n-n structure samples decreased with decreasing barrier thickness. We concluded that the radiative recombination probability decreases and the non-radiative recombination probabil ity increases due to miniband formation.

    DOI

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著書 【 表示 / 非表示

  • 微結晶シリコン太陽電池の光学的性質

    碇哲雄、福山敦彦 (担当: 共著 )

    シーエムシー  2009年07月 ISBN: 9784781301341

  • LED革新のための最新技術と展望

    福山敦彦 (担当: 単著 , 担当範囲: 第2章第3節を分担執筆 )

    情報機構  2008年11月 ISBN: 9784904080092

  • Nonradiative Investigation of Impurity and Defect Levels in Si and GaAsby Piezoelectric Photo-acoustic Spectroscopy

    T. Ikari and A. Fukuyama (担当: 共著 , 担当範囲: 第5章を分担執筆 )

    SPIE Press (Washington, USA) Total 353 page (分担) 145-174 page  2000年06月

総説・解説記事 【 表示 / 非表示

  • 液滴エピタキシー法により作製したGaAs QDsの発光再結合特性

    杉原圭二、中野真理菜、岩元杏里、大堀大介、本田善央、天野浩、碇哲雄、福山敦彦

    宮崎大学工学部紀要 ( 宮崎大学工学部 )  46   85 - 88   2017年07月

    総説・解説(大学・研究所紀要)   共著

  • 擬似太陽光照射による単結晶Siのキャリア移動度変化と太陽電池特性への影響

    立神秀弥、徳田直樹、高内健二郎、碇哲雄、西岡賢祐、福山敦彦

    宮崎大学工学部紀要 ( 宮崎大学工学部 )  46   95 - 99   2017年07月

    総説・解説(大学・研究所紀要)   共著

  • SPV法を用いたGaAs歪緩和挿入InGaAs/GaAsP系量子井戸太陽電池のキャリア輸送評価

    武田秀明、中村翼、魯家男、K. Toprasertpong、杉山正和、碇哲雄、福山敦彦

    宮崎大学工学部紀要 ( 宮崎大学工学部 )  46   89 - 94   2017年07月

    総説・解説(大学・研究所紀要)   共著

  • フォトルミネッセンス法による加工Si基板上半極性(1-101)面GaN薄膜の発光再結合特性評価

    杉原圭二、中野真理菜、岩元杏里、大堀大介、本田善央、天野浩、碇哲雄、福山敦彦

    宮崎大学工学部紀要 ( 宮崎大学工学部 )  45   105 - 110   2016年07月

    総説・解説(大学・研究所紀要)   共著

  • InGaAs/GaAsP系量子井戸太陽電池におけるミニバンド形成過程とその光学的評価

    松落高輝、中村翼、武田秀明、K. Toprasertpong、杉山正和、中野義昭、碇哲雄、福山敦彦

    宮崎大学工学部紀要 ( 宮崎大学工学部 )  45   119 - 124   2016年07月

    総説・解説(大学・研究所紀要)   共著

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工業所有権 【 表示 / 非表示

  • 光電変換素子および光電変換素子の製造方法

    特願 特願2014-245861 

    福山敦彦、雨堤耕史、喜井浩紀

  • 光電変換装置の製造方法及び光電変換装置

    特願 特願2003-378875  特開 特開2005-142440  特許 特許第4938960

    碇哲雄、福山敦彦、境健太郎、小林靖之、山下信樹、米倉義道

学術関係受賞 【 表示 / 非表示

  • 平成28年度(第8回)半導体材料・デバイスフォーラム ポスター発表奨励賞

    2016年11月15日   熊本高専 半導体材料・デバイス研究部   フォトルミネッセンス法を用いた超格子構造中のキャリア輸送評価  

    受賞者:  魯 家男, 武田 秀明, 中村 翼, 松落 高輝, 鈴木 秀俊, 碇 哲雄, K. Toprasertpong, 杉山 正和, 中野 義昭, 福山 敦彦

  • 平成27年度(第7回)半導体材料・デバイスフォーラム ポスター発表奨励賞

    2015年11月15日   熊本高専 半導体材料・デバイス研究部   無触媒MBE‐VLS成長したGaAsナノワイヤのSiドーピングによる結晶構造変化  

    受賞者:  岩元 杏里,中野 真理菜,杉原 圭二,大堀 大介,境 健太郎,本田 善央, 山口 雅史, 天野 浩,碇 哲雄,福山 敦彦

  • 第1回 素材工学研究奨励賞

    2004年02月   財団法人素材工学研究会  

    受賞者:  福山敦彦

  • 第2回 船井情報科学奨励賞

    2003年04月   船井情報科学振興財団  

    受賞者:  福山敦彦

  • 第15回 安藤博記念学術奨励賞

    2002年06月   財団法人安藤研究所  

    受賞者:  福山敦彦

科研費(文科省・学振)獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 可視光領域の直接ギャップを有するSiGe混晶クラスレートの物性解明

    基盤研究(B)

    研究期間:  2017年04月  -  2021年03月  代表者:  久米徹二

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    研究の全体構想は、新材料「SixGe1-x 混晶クラスレート」の特長である「可視光領域のバンドギ ャップ」「直接遷移型」「環境に優しい IV 族材料」「高耐久性」を生かした高効率太陽電池の実現 である。先行研究において我々は、Si(および Ge)クラスレートの薄膜化に成功し、その太陽電池 動作の確認を世界に先駆けて行った。この成果を元に、本課題では、「SixGe1-x 混晶クラスレートの物性を解明し、高効率薄膜太陽電池への応用の指針を示す」ことを目的として研究を実施する。 具体的には、SixGe1-x 混晶混晶クラスレートの作製、薄膜化、物性解明(バンド構造、バンドギャ ップ、吸収係数、キャリア密度・寿命・移動度など)および太陽電池特性評価の実施である。

  • 非発光再結合検出による非破壊三次元評価法の開発と量子ナノ太陽電池の効率向上

    基盤研究(B)

    研究期間:  2016年04月  -  2021年03月 

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    変換効率40%以上が期待できる量子ナノ構造太陽電池では、形成される量子準位吸収により太陽光吸収領域を増大させ、ミニバンド内をトンネリング移動させることで再結合なくキャリアを収集し高効率化を実現させる。問題は、未だ良質な量子ナノ構造作成が未だ困難で、量子ナノ層でのミニバンド形成やキャリア発生、再結合、輸送といった基礎物性の研究が不十分なことである。そこで、光ヘテロダイン微小振動測定技術を申請者らがこれまで開発してきた光熱変換分光法に導入することで、太陽電池変換効率低下の原因となる熱エネルギー損失、つまりキャリアの非発光再結合過程の非破壊非接触且つ高感度な測定を実現する。これを量子ナノ構造太陽電池に適用し、発電動作(電場印加)時のキャリアダイナミクスを明らかにする。加えて、熱エネルギー損失の三次元プロファイルの取得が可能なシステム開発も実施する。つまり次世代の高効率量子ナノ構造太陽電池実現のための非破壊非接触三次元評価術の新規開発と適切な素子構造のための有益な知見を得る事が本研究の要旨である。

  • 高効率太陽電池材料の高倍率集光時におけるキャリアの動的振る舞いの解明

    基盤研究(B)

    研究期間:  2013年04月  -  2017年03月 

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    集光技術は、太陽電池の変換効率向上に加えて材料使用量の飛躍的削減が可能で、太陽電池の更なる省資源化・低コスト化が期待されている。本研究では、疑似太陽光あるいは単色光を多接合太陽電池材料に照射しながらHall測定を実施し、高倍率集光動作時に太陽電池特性の劣化を引き起こす支配的なキャリア散乱機構を明らかにする。この結果得られる知見を太陽電池作製プロセスへフィードバックさせて多接合太陽電池構造の最適化設計を行い、現行の三接合構造太陽電池の更なる変換効率向上を行う事が本研究の要旨である。

  • 非発光再結合検出による多接合型太陽電池の熱エネルギー損失断面プロファイル測定

    基盤研究(B)

    研究期間:  2010年04月  -  2014年03月 

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    光熱変換法の原理を応用し、光吸収に伴う電子の非発光再結合によって試料内に発生した熱の拡散長を制御することで、多接合構造太陽電池の変換効率低下の原因となる熱エネルギー損失、つまりキャリア再結合損失の深さ方向断面プロファイルを測定することを試みる。その結果、接合毎の損失割合やその波長依存性といった、従来法では得られない知見を太陽電池作製プロセスへフィードバックさせて、更なる変換効率向上を目指す。更には四接合あるいは五接合構造といった次世代の高効率多接合構造太陽電池実現のための重要な非破壊評価術として同手法を確立させる事が本研究の要旨である。

  • エネルギー制御分子線成長法による微細構造作製技術の研究

    基盤研究(C)

    研究期間:  2007年04月  -  2010年03月 

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    目標であるエネルギーコントロール原料分子技術を用いて基板表面上に所望の微細な構造を持った量子構造を成長させる基礎技術の研究開発の道筋を得ることができた。対象とした結晶は、GaAs(001)、GaAs(llO)、GaAs(111)A、GaAs(lll)Bであった。これらの結晶表面にエネルギーコントロールした有機ガリウム分子を照射し、成長反応の結果、表面から脱離や散乱してくる化学種を、回転型の質量分析器で解析した。原料分子は、ヘリウムガスによるシーディング法によりその運動エネルギーを0.04eVから4.8eVまで変化させた。いずれの結晶面にたいしても表面温度が室温付近では、入射原料分子が表面の浅い物理吸着井戸に捕らえられた後、表面に熱平衡温度となった後に結晶表面から脱離するいわゆる“trapping/desorption"過程による脱離スペクトルと表面に衝突した後に十分そのエネルギー交換が表面原子とできずに浅い表面吸着井戸から散乱する"inelastic-scattering"過程によるスペクトルが観測された。さらに表面原子と直接反応過程に入るという重要な直接反応プロセスが観測された。この直接反応プロセスを、量子構造の作製に応用するという目的で研究を進めた。GaAs(110)を用いた実験では、原料分子運動エネルギーを、4.3eV以上に上げると、成長反応が著しく活発になり、成長速度が一桁以上増加するのが観測された。この反応が活発になるエネルギー閾値は、結晶面により異なることが観測された。たとえばGaAs(111)Aでは、閾値運動エネルギーは、GaAs(110)面に比べて低く1.3eVであった。このように結晶面により、直接反応過程に入る、原料分子運動エネルギーが異なるという新しい発見から、原料分子の運動エネルギーをコントロールすることによりある特定の結晶面のみを成長させ、量子構造の形状をコントロールするという可能性を示すことができた。

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その他競争的資金獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 有機ポリシランの紫外線照射構造変化機構の解明とデバイス応用のための制御技術の開発

    提供機関:  民間財団等  平成22年度池谷科学技術研究助成金

    研究期間: 2010年04月  -  2011年03月 

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    非発光再結合過程を高感度に検出可能な圧電素子光熱変換分光法をもちいて、有機ポリシランの紫外線照射構造変化機構の解明を行う。

  • 高効率太陽電池における熱放出によるキャリア損失過程の定量評価手法の開発

    提供機関:  民間財団等  財団法人稲盛財団研究助成

    研究期間: 2009年05月  -  2011年03月 

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    非発光再結合過程を高感度に検出可能な圧電素子光熱変換分光法をもちいて、高効率太陽電池における熱エネルギー損失過程を検出し、その定量評価手法を確立する。

  • 電極形成を必要としない次世代太陽電池材料の特性評価技術の開発

    提供機関:  民間財団等  平成19年度日本証券奨学財団研究調査助成金

    研究期間: 2008年04月  -  2009年09月 

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    非発光再結合過程を高感度に検出可能な圧電素子光熱変換分光法をもちいて、高効率太陽電池における熱エネルギー損失過程を検出し、その定量評価手法を確立する。

  • 非発光遷移検出による色素増感型太陽電池材料の物性評価

    提供機関:  民間財団等  平成19年度財団法人実吉奨学会研究助成金

    研究期間: 2007年09月  -  2008年08月 

     概要を見る

    非発光再結合過程を高感度に検出可能な圧電素子光熱変換分光法をもちいて、高効率太陽電池における熱エネルギー損失過程を検出し、その定量評価手法を確立する。

  • 非輻射光学遷移検出による有機太陽電池材料の高感度特性評価技術の開

    提供機関:  民間財団等  平成18年度財団法人岩谷直治記念財団科学技術研究助成

    研究期間: 2007年04月  -  2008年02月 

     概要を見る

    非発光再結合過程を高感度に検出可能な圧電素子光熱変換分光法をもちいて、高効率太陽電池における熱エネルギー損失過程を検出し、その定量評価手法を確立する。

研究発表 【 表示 / 非表示

  • 超格子太陽電池におけるシュタルクラダー状態下でのキャリア輸送特性

    中村翼, 鈴木秀俊, 碇哲雄, 杉山正和, 福山敦彦

    第65回応用物理学会春季学術講演会  (早稲田大学西早稲田キャンパス)  2018年03月  -  2018年03月    応用物理学会

  • Effect of Diameter Distribution on the Photoluminescence Spectral Shape of GaAs Quantum Nanodisks in Nanopillar Array Structure

    T. Goda, A. Iwamoto, T. Ikari and A. Fukuyama, D. Ohori and S. Samukawa

    The 2nd Asian Applied Physics Conference  (Miyazaki Kanko Hotel, Miyazaki)  2017年12月  -  2017年12月    Asian-APC committee

  • Quantum Confinement Effect in Multi-Stacked InAs Quantum Dots Structure Fabricated by Strain Compensation Technique

    F. Ishitsuka, A. Iwamoto, T. Ikari, A. Fukuyama

    The 2nd Asian Applied Physics Conference  (Miyazaki Kanko Hotel, Miyazaki)  2017年12月  -  2017年12月    Asian-APC committee

  • イオン液体を用いたゲストフリーII型Geクラスレート膜の合成

    鈴木渉太, 久米徹二, 境健太郎, H. S. Jha, 大橋史隆, 野々村修一, 福山敦彦

    第7回次世代太陽電池用材料研究会  (ホテルリゾーピア箱根(箱根町強羅))  2017年11月  -  2017年11月    EFCIV committee

  • Geクラスレート薄膜の断面TEM観察

    境健太郎, 原口智宏, 大橋史隆, 久米徹二, 碇哲雄, 福山敦彦

    第7回次世代太陽電池用材料研究会  (ホテルリゾーピア箱根(箱根町強羅))  2017年11月  -  2017年11月    EFCIV committee

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共同研究希望テーマ 【 表示 / 非表示

  • 次世代太陽電池材料の物性評価

  • 発光・非発光再結合過程検出等による新規半導体材料の物性評価