鈴木　秀俊 (スズキ　ヒデトシ)

SUZUKI Hidetoshi

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所属

工学教育研究部 工学科半導体サイエンスプログラム担当

職名

准教授

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 博士(工学) （ 2004年3月   名古屋大学 ）

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • Effect of different glide planes of dislocations on radiative and nonradiative recombination in terms of the open circuit voltage of InGaAs solar cells 査読あり

    T. Harada,S. Harada, H. Suzuki, S. Endo, A. Ogura, M. Imaizumi, T. Ikari, A. Fukuyama

    Journal of Physics D: Applied Physics   58 ( 11 )   2025年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Journal of Physics D: Applied Physics  

    To reduce fluctuations in the performance of lattice-mismatched solar cells within a wafer, it is necessary to characterize and quantify the effect of misfit dislocations, caused by strain relaxation, on the performance of a solar cell. To this end, the relationship between the preferential glide planes (GPs) and the carrier generation-recombination process in InGaAs solar cells with low (LowV) and high (HighV) open-circuit voltages has been investigated in this study. The GPs of the β dislocations in the HighV cells were uniformly controlled in the wafer plane. However, the LowV cells contained a mixture of two in-plane regions, in which the GPs of the β dislocations were controlled by the surface atomic steps during their growth on a vicinal substrate (LowV-sub region) or by the InGaP ordering effect (LowV-ord region). The results of the microwave photoconductivity decay method and our newly-developed laser heterodyne photothermal displacement method suggested that the photoexcited carrier concentration was low in the LowV-ord region. A photoluminescence measurement as a function of temperature further revealed that indium fluctuations occurred due to the presence of the GPs of the β dislocation. The LowV cells exhibited high indium composition and reduced bandgap. Thus, a small photoexcited carrier concentration and reduced bandgap energy decreased the difference between the quasi-Fermi levels of electrons and holes, resulting in a small VOC. The photovoltaic performance could be determined by the density of the threading dislocations and the corresponding fluctuations in the indium composition owing to the different GPs of the β dislocations.

    DOI： 10.1088/1361-6463/ada6d1

    Scopus

  • Electrical properties of GaAsN/GaAs-superlattice films with different N distributions fabricated by atomic layer epitaxy 査読あり

    M. Kawano, T. Haraguchi, H. Suzuki

    Journal of Crystal Growth   649   2025年1月

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    担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Journal of Crystal Growth  

    The effects of nitrogen (N) distribution on the electrical properties of GaAsN films were evaluated by intentionally changing the N distribution using atomic layer epitaxy (ALE) and post-annealing. The N distribution was controlled in the growth direction by growing superlattice (SL) thin films repeatedly growing 1 GaAsN layer and 0, 3, and 5 layers of GaAs by ALE. These films were referred to as (1:0), (1:3), and (1:5), respectively. To change the N distribution in the same thin film, N atoms were diffused by post-annealing. Changes in N distribution were evaluated by X-ray diffraction as changes in GaAsN superstructure. N atoms diffused from GaAsN layers to the adjacent layers in (1:3) films annealed above 750 °C, while they remained stable in those of (1:5) films annealed at temperatures up to 850 °C. The carrier mobility of both films increased monotonically with the annealing temperature. The concentration of ionized scattering centers decreased significantly in films annealed at 650 °C (independent of their N distributions) owing to the elimination of donor-type defects by annealing. Contrarily, the concentrations of N-induced scattering centers in (1:5) films annealed below 900 °C were similar, while those in (1:3) films annealed above 750 °C decreased significantly, in agreement with the N-atom diffusion behavior of GaAsN layers. Thus, N-distribution homogenization can be related to the reduction of N-induced scattering centers.

    DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2024.127915

    Scopus

  • 格子不整合系InGaAs 太陽電池における転位すべり面の向きが光励起キャリアの再結合に与える影響

    原田 尚吾, 原田 知季, 鈴木 秀俊, 小倉 暁雄, 碇 哲雄, 福山 敦彦

    宮崎大学工学部紀要   53   57 - 64   2024年10月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（大学，研究機関等紀要）   出版者・発行元：宮崎大学工学部  

    Lattice-mismatched solar cells are known to have high conversion efficiency. However, their open-circuit voltages (VOC) are not uniformly distributed within a wafer due to the preferential glide plane of β dislocations. Furthermore, the effect of dislocations on the carrier recombination process is still under discussion. We investigated two types of InGaAs solar cells with the InGaP step-graded buffer layers grown on the vicinal GaAs substrate. The first cell showed a high VOC (HighV), and the preferential glide plane of β dislocations was well controlled using the vicinal substrate. The second cell had a low VOC (LowV), where the preferential glide planes of β dislocations were nonuniformly distributed within the cell due to the InGaP ordering effect. In this study, laser heterodyne photothermal displacement mappings, microwave photoconductivity decay mappings, and photoluminescence measurements were performed to discuss carrier recombination properties. In the HighV cell, almost uniform signal distributions were observed. On the other hand, the observed signals in the LowV cell were nonuniformly distributed. We also found that the obtained results of nonuniformity correspond to the distribution of preferential glide planes of β dislocations. These results indicate that the VOC reduction strongly depends on the direction of the preferential glide plane of β dislocations.

    DOI： 10.34481/0002000816

    CiNii Research

  • 逆格子マッピング測定を用いた、格子不整合InGaAs太陽電池の転位滑り面の面内分布異方性の観察

    鈴木 秀俊

    九州シンクロトロン光研究センター利用報告書2023年度   2024年10月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（大学，研究機関等紀要）  

  • Inhomogeneous in-plane distribution of preferential glide planes of β dislocations in a metamorphic InGaAs solar cell 査読あり

    Ogura A., Nogawa S., Kawano M., Minematsu R., Suzuki H.

    Applied Physics Express   14   011001   2020年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    By using synchrotron X-ray diffraction, we investigated the in-plane distribution of preferential glide planes in a metamorphic InGaAs solar cell with a relatively low open-circuit voltage (Voc) compared to other cells fabricated on the same wafer. The reciprocal-space maps revealed that the low-Voc cell contains several domains with different preferential glide planes of β dislocations. Since fluctuations of the average β-glide plane have not been observed for high-Voc cells, the observed inhomogeneous distribution should be related to the Voc degradation. Understanding preferential glide-plane changes within a cell can help to improve the uniformity of cell properties over the whole wafer.

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書籍等出版物 【 表示 ／ 非表示 】

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MISC 【 表示 ／ 非表示 】

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講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】

  • 有機金属気相成長法によって作製されたInAs/GaAsSb 超格子のAs組成比による発光の変化

    奥田 大晴、荒井 昌和、藤澤 剛、鈴木 秀俊、前田 幸治

    第72回応用物理学会春季学術講演会  2025年3月16日 

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    開催年月日： 2025年3月14日 - 2025年3月17日

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

  • 逆積み式InGaAs太陽電池における成長層傾斜不均一の発生位置の評価

    栗崎皋成、鈴木秀俊、小倉暁雄、今泉充

    2024年応用物理学会九州支部学術講演会  2024年12月8日 

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    開催年月日： 2024年12月7日 - 2024年12月8日

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

  • Growth and evaluation of GaAsN films with different N distribution grown by atomic layer epitaxy 国際会議

    Hayato Koto, Masahiro Kawano, Hidetoshi Suzuki

    35th International Photovoltaic Sicence and Engineering Conference  2024年11月14日 

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    開催年月日： 2024年11月10日 - 2024年11月15日

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

  • Effects of Intentionally changed nitrogen distribution on nitrogen localized level in GaAsN thin films 国際会議

    Kyosuke Yamashita, Tomoki Harada, Masahiro Kawano, Hidetoshi Suzuki, Tetsuo Ikari, Atsuhiko Fukuyama

    2024 International Conference on Solid State Devices and Materials  2024年9月3日 

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    開催年月日： 2024年9月1日 - 2024年9月4日

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

  • GaAs基板上InGaAsバッファ層を用いたType-Ⅱ量子井戸の成長と評価

    高島 陸人、本部 好記、臼井 一旗、國武 幸一郎、鈴木 秀俊、荒井 昌和

    第71回応用物理学会春季学術講演会  2024年3月22日 

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    開催年月日： 2024年3月22日 - 2024年3月25日

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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受賞 【 表示 ／ 非表示 】

  • 応用物理学会講演奨励賞

    2020年3月   日本応用物理学会   成長温度の異なるGaAsSb/GaAs(001)の格子緩和異方性評価

    久保 幸士朗,野川 翔太，河野 将大，佐々木 拓生，高橋 正光，鈴木 秀俊

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    受賞区分：国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国：日本国

  • PVSEC poster aword

    2016年10月   PVSEC organizing committee   Nucleation layer grown by atomic layer deposition for selective-area growth of GaAs on patterned Si substrates by using chemical beam epitaxy

    Yu-Cian Wang, Hidetoshi Suzuki, Yuki Yokoyama, Tetsuo Ikari, Atsuhiko Fukuyama, Nobuaki Kojima, Yoshio Ohshita,Masafumi Yamaguchi

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    受賞区分：国際学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国：シンガポール共和国

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科研費（文科省・学振・厚労省）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】

  • 格子不整合エピタキシャル膜における転位異方性が異なる「結晶粒」発生起源の解明

    研究課題/領域番号：23K04603  2023年04月 - 2026年03月

    独立行政法人日本学術振興会  科学研究費基金  基盤研究(C)

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    担当区分：研究代表者 

  • 原子層エピタキシー法を用いた希薄窒化物半導体中の窒素分布三次元制御

    研究課題/領域番号：20K05346  2020年04月 - 2023年03月

    独立行政法人日本学術振興会  科学研究費補助金  基盤研究(C)

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    担当区分：研究代表者 

    希薄窒化物半導体は、SiやGeに格子整合可能でバンドギャップエネルギーを広範囲に制御可能であり、格子整合させた多接合太陽電池や光電子集積回路に期待されている。しかし、窒素(N)原子導入による電気特性の劣化が問題となっている。その原因として膜中のN分布の不均一性が考えられているが、直接N分布を観察することが困難なため、本質的な理解には至っていない。本研究では、希薄窒化物半導体であるGaAsN膜中において、(i)N原子の空間分布を三次元で制御したGaAsN薄膜の作製、(ii)実際のN分布の評価、(iii)N原子の空間分布がN局在準位(EN)および電気特性に与える影響の解明、の３点が目的である。これまでにN分布制御は試みられているが、成長方向への制御のみであった。本研究により、GaAsN膜中のN原子の三次元的な空間分布とENおよび電気特性との関係が明らかになれば、GaAsNも含めた希薄窒化物半導体材料全ての高品質化に指針を与える。

  • 希土類の価数変化を利用した新しいタイプの 高分解能X線検出材料の開発

    研究課題/領域番号：16K05955  2016年04月 - 2019年03月

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

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    担当区分：研究分担者 

  • 原子層エピタキシー法を用いた希薄化物半導体の窒素空間分布制御

    研究課題/領域番号：20K05346  2016年04月 - 2019年03月

    科学研究費補助金  若手研究(B)

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    担当区分：研究代表者 

    本研究では、希薄窒化物半導体であるGaAsN膜中の窒素(N)原子の空間分布と、エネルギーバンド中にN原子が作るN局在準位(EN)との関係を明らかにし、ENの変化が電気特性に与える影響を知る事が目的である。申請者等はこれまでにGaAsN膜のENの評価を行い、N組成で一意に決まらずN原子の空間分布および電気的特性にも大きく関わっている可能性を見いだしているが、これらの具体的な相関は明らかになっていない。本研究により、GaAsN膜中のN原子の空間分布と電気特性との関係が明らかになれば、本材料も含めた希薄窒化物半導体材料全ての電気的特性を飛躍的に向上させるブレイクスルーとなる事が期待される。

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その他競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】

  • 超高効率・低コストIII-V化合物太陽電池モジュールの研究開発

    2015年06月 - 2018年03月

    経済産業省  高性能・高信頼性太陽光発電の発電コスト低減技術開発 

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    担当区分：研究分担者  資金種別：競争的資金

    超高効率他接合型太陽電池の低コスト化技術として、Si基板上への高品質III-V族化合物半導体結晶の作製を試みｍる。

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共同研究実施実績 【 表示 ／ 非表示 】

  • 宇宙用3接合太陽電池の高品質化に向けた歪緩和層中のミスフィット・貫通転位評価に関する研究

    2020年11月 - 2021年03月

    国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構  国内共同研究 

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    担当区分：研究代表者  共同研究区分：国内共同研究

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研究・技術シーズ 【 表示 ／ 非表示 】

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