研究者業績

石谷 善博

イシタニ ヨシヒロ  (Yoshihiro Ishitani)

基本情報

所属
千葉大学 大学院工学研究院 教授
学位
工学修士(1991年3月 京都大学)
博士(工学)(1999年9月 京都大学)

研究者番号
60291481
J-GLOBAL ID
200901064084165774
researchmap会員ID
1000222345

外部リンク

主要な論文

 149
  • Shungo Okamoto, Naomichi Saito, Kotaro Ito, Bei Ma, Ken Morita, Daisuke Iida, Kazuhiro Ohkawa, Yoshihiro Ishitani
    Applied Physics Letters 116(14) 142107-142107 2020年4月6日  査読有り最終著者責任著者
  • Yoshihiro Ishitani, Kensuke Oki, Hideto Miyake
    Japanese Journal of Applied Physics 58 SCCB34 2019年  査読有り筆頭著者責任著者
  • Yoshihiro Ishitani, Tomoyuki Aoki, Hidenori Funabashi, Ken Morita
    Applied Physics Letters 113(19) 192105-192105 2018年11月5日  査読有り最終著者責任著者
  • Kensuke Oki, Bei Ma, Yoshihiro Ishitani
    PHYSICAL REVIEW B 96(20) 205204 2017年11月  査読有り最終著者責任著者
    Population distributions and transition fluxes of the A exciton in bulk GaN are theoretically analyzed using rate equations of states of the principal quantum number n up to 5 and the continuum. These rate equations consist of the terms of radiative, electron-collisional, and phononic processes. The dependence of the rate coefficients on temperature is revealed on the basis of the collisional-radiative model of hydrogen plasma for the electron-collisional processes and theoretical formulation using Fermi's "golden rule" for the phononic processes. The respective effects of the variations in electron, exciton, and lattice temperatures are exhibited. This analysis is a base of the discussion on nonthermal equilibrium states of carrier-exciton-phonon dynamics. It is found that the exciton dissociation is enhanced even below 150 K mainly by the increase in the lattice temperature. When the thermal-equilibrium temperature increases, the population fluxes between the states of n > 1 and the continuum become more dominant. Below 20 K, the severe deviation from the Saha-Boltzmann distribution occurs owing to the interband excitation flux being higher than the excitation flux from the 1S state. The population decay time of the 1S state at 300K is more than ten times longer than the recombination lifetime of excitons with kinetic energy but without the upper levels (n > 1 and the continuum). This phenomenon is caused by a shift of population distribution to the upper levels. This phonon-exciton-radiation model gives insights into the limitations of conventional analyses such as the ABC model, the Arrhenius plot, the two-level model (n = 1 and the continuum), and the neglect of the upper levels.
  • Hironori Sakamoto, Bei Ma, Ken Morita, Yoshihiro Ishitani
    JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS 49(37) 35107 2016年9月  査読有り最終著者責任著者
    Although the Fano quantum interference of one longitudinal optical (LO) phonon mode and one electronic continuum of states due to inter-valence band transition has been investigated by the Raman spectra, there is no observation of the interference of multiple phonon modes despite its potential for electromagnetically induced transparency in the far infrared region. In this study, p-type Ga0.5In0.5P films with two main LO modes in the same plane of atomic vibration and one more mode due to CuPt-type ordering are investigated. Asymmetric line profiles, peak energy shifts and peak broadenings in the Raman spectra are analyzed, and the destructive quantum interference of these LO-continuum systems are observed. Discussion with the reference data of p-type GaAs and Si for the one-LO mode system reveals that the asymmetry parameter features the derivatives of the density of the continuum of states in the vicinity of the LO phonon energies and the degree of the electric polarization. It is found experimentally that the interaction between the two main LO modes through the interactions with the continuum states takes place. A(1)(LO) mode due to the ordering affects the spectrum, however the interaction with the main two LO modes through the continuum is small. On the basis of the experimental result, the spectrum features for this alloy with greater hole density are estimated, where the various controls of the absorption spectrum in the phonon energy region are predicted.
  • Yoshihiro Ishitani
    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 53(10) 100204 2014年10月  査読有り筆頭著者責任著者
    In the present article, we focus our discussion on the carrier dynamics of the scattering and recombination processes of InN films and the related band-edge energy structure. Various reports on this matter are summarized and some issues are reexamined. The analysis result based on the apparent band-band transition matrix element is consistent with a reported effective heavy hole mass of 0.59 (+/- 0.06) m(0). An E-p value related to the transition matrix element of 10-14 eV is thought to be plausible. The ambiguity of the band-edge structure is evaluated by the uncertainty of electron density. The distortion of the conduction band bottom and the ambiguity of the estimation of the many-body effect are discussed. The enhancement of the anisotropic electron-scattering nature with the decrease in residual electron density reveals that the residual electron source has isotropic potentials: point defects or small complexes. Infrared reflectance spectrum analysis reveals the high electron mobility inside grains in spite of the scattering by edge-type dislocations which cause the anisotropic carrier scattering. The recombination processes at low temperatures are dominated by nonradiative processes related to edge-type dislocations, while the thermally activated nonradiative recombination process is independent of the dislocation density. The activation processes and energies of the recombination related to phonon localization are characterized. InN is a peculiar material that has high carrier mobility and a strong electron-phonon interaction, which possibly induces the high nonradiative carrier recombination rate. The control of phonon localization is thus required. (C) 2014 The Japan Society of Applied Physics
  • Masayuki Fujiwara, Yoshihiro Ishitani, Xinqiang Wang, Kazuhide Kusakabe, and Akihiko Yoshikawa
    Journal of Applied Physics 110 2011年  査読有り責任著者

MISC

 20
  • Shigefusa F. Chichibu, Yoshinao Kumagai, Kazunobu Kojima, Momoko Deura, Toru Akiyama, Munetaka Arita, Hiroshi Fujioka, Yasufumi Fujiwara, Naoki Hara, Tamotsu Hashizume, Hideki Hirayama, Mark Holmes, Yoshio Honda, Masataka Imura, Ryota Ishii, Yoshihiro Ishitani, Motoaki Iwaya, Satoshi Kamiyama, Yoshihiro Kangawa, Ryuji Katayama, Yoichi Kawakami, Takahiro Kawamura, Atsushi Kobayashi, Masaaki Kuzuhara, Koh Matsumoto, Yusuke Mori, Takashi Mukai, Hisashi Murakami, Hideaki Murotani, Satoshi Nakazawa, Narihito Okada, Yoshiki Saito, Akira Sakai, Hiroto Sekiguchi, Koji Shiozaki, Kanako Shojiki, Jun Suda, Tetsuya Takeuchi, Tomoyuki Tanikawa, Jun Tatebayashi, Shigetaka Tomiya, Yoichi Yamada
    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 58 2019年6月  
  • 今井 大地, 石谷 善博, 王 新強, 吉川 明彦
    日本物理学会講演概要集 68(2) 859-859 2013年8月26日  
  • 今井 大地, 石谷 善博, 王 新強, 草部 一秀, 吉川 明彦
    電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス 112(327) 103-108 2012年11月22日  
    InNのバンド端発光効率低下を引き起こす深い準位を介したキャリア状態遷移過程について、熱活性型状態遷移過程、非輻射性再結合中心となる欠陥へのキャリア輸送過程に着目して解析を行った。禁制帯中央付近に位置する準位を介した輻射再結合が観測されたが、主要な発光効率低減過程はフォノン放出を伴う非輻射再結合であることが分かり、電子捕獲型の欠陥が非輻射再結合中心の候補と考えられる。またn型試料とp型試料の発光強度差は少数キャリア拡散長および配位場座標系に現れる状態遷移過程の支配的活性化エネルギーの違いを反映していると考えられる。InNでは非輻射再結合速度決定機構において熱活性化過程およびキャリア輸送過程が大きな影響を及ぼしている。
  • 草部 一秀, 石谷 善博, 吉川 明彦
    電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス 109(288) 79-82 2009年11月12日  
    InNの物性を活かした光デバイス開発には、(1)InNおよび高In組成窒化物混晶のp型伝導制御、および(2)構造的完全性の高い量子井戸構造の作製制御が必須である。我々が研究を進めてきた、p型伝導制御と1分子層InN量子井戸による新たな展開として、InN系新規受光デバイスへの応用について提案する。特に、最近注力しているInN/InGaN/GaN非対称量子井戸構造は、QCSEを抑えた発光デバイスばかりでなく、光増感型の超高効率太第3世代型太陽電池や赤外センサーなど、受光デバイスとしても興味深い。本稿では、その受光デバイス設計の考え方や特徴などについて紹介する。1分子層InN量子井戸を光増感層としたInGaNタンデム型太陽電池を構成することで、理論最大変換効率が6接合では56%(さらに250倍集光時では65%)に到達することを示す。
  • 草部 一秀, 石谷 善博, 吉川 明彦
    電子情報通信学会技術研究報告. CPM, 電子部品・材料 109(289) 79-82 2009年11月12日  
    InNの物性を活かした光デバイス開発には、(1)InNおよび高In組成窒化物混晶のp型伝導制御、および(2)構造的完全性の高い量子井戸構造の作製制御が必須である。我々が研究を進めてきた、p型伝導制御と1分子層InN量子井戸による新たな展開として、InN系新規受光デバイスへの応用について提案する。特に、最近注力しているInN/InGaN/GaN非対称量子井戸構造は、QCSEを抑えた発光デバイスばかりでなく、光増感型の超高効率太第3世代型太陽電池や赤外センサーなど、受光デバイスとしても興味深い。本稿では、その受光デバイス設計の考え方や特徴などについて紹介する。1分子層InN量子井戸を光増感層としたInGaNタンデム型太陽電池を構成することで、理論最大変換効率が6接合では56%(さらに250倍集光時では65%)に到達することを示す。
  • 崔 成伯, 結城 明彦, 渡邊 宏志, 石谷 善博, 吉川 明彦
    電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス 108(321) 51-55 2008年11月20日  
    高効率青緑域発光デバイスへの応用を目指した1分子層InN/InGaN/GaN量子井戸構造の結晶成長およびその発光ダイオードの試作評価を行った。従来報告してきた1分子層InN/GaN量子井戸構造では、主に380nm〜430nm域でのみ発光が観測されたのに対し、1分子層InN層とInGaN混晶を組み合わせた新規構造では約540nmの緑色域まで長波長化が可能であることがわかった。またこの構造を活性層とした発光ダイオードのElectroluminscenceスペクトルの注入電流依存性を評価したところ、約500nm域の発光領域においてもブルーシフトは観測されなかった。これは超薄膜InN井戸層形成効果による量子閉じ込めシュタルク効果の低減を示しており、本研究で提案する超薄膜InNナノ構造が新規高効率青緑域発光デバイスの活性層として有望であることがわかった。
  • 吉川 明彦, 王 新強, 崔 成伯, 石谷 善博
    電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス 108(321) 45-50 2008年11月20日  
    InNは伝導帯下端の位置が低いことからnative defectsの電子レベルが伝導帯内部に形成され、高濃度の表面・界面電子蓄積層が現われるため、通常のホール効果による測定では、p型伝導特性を評価することが難しい。本論文では、MBE法により高純度化および高品質化を図ったInNにアクセプタ不純物としてMgを広い濃度範囲で添加し、電界液を用いた容量-電圧(ECV)特性評価を中心にp型伝導の制御性を検討した。その結果、アクセプタ濃度が3x10^<19>cm^<-3>程度まではp型伝導を実現できること、また、それ以上のMg濃度では過剰ドープ効果によりドナ性の欠陥が誘起され、再びn型伝導結晶になることがわかった。本論文では、InNのP型伝導制御と関連事項について、ECV評価法の問題点などを含み、その現状と問題点をまとめた。
  • 橋本 直樹, 結城 明彦, 斉藤 英幸, 王 新強, 崔 成伯, 石谷 善博, 吉川 明彦
    電子情報通信学会技術研究報告. LQE, レーザ・量子エレクトロニクス 107(253) 93-96 2007年10月4日  
    RF-MBE法によるGa極性GaN上のInN超薄膜成長メカニズムを明らかにするするため、InN供給量に対するInN層厚の依存性の調査と、RHEED、SEによるInN成長、脱離過程のリアルタイムその場観察を行った。それらの結果から、成長温度650℃ではInN供給量を多くしても、InN層厚は2分子層以下にセルフリミットされる機構を発見した。また、このInN層厚のセルフリミット機構はGaNマトリクス効果によって起きていることが分かった。
  • Kiyoshi Takahashi, Akihiko Yoshikawa, Adarsh Sandhu, Yoshihiro Ishitani, Yoichi Kawakami
    Wide Bandgap Semiconductors: Fundamental Properties and Modern Photonic and Electronic Devices 1-460 2007年  
    This book offers a comprehensive overview of the development, current state and future prospects of wide bandgap semiconductor materials and related optoelectronics devices. It includes an overview of recent developments in III-V nitride semiconductors, SiC, diamond, ZnO, II-VI materials and related devices including AIGaN/GaN FET, UV LDs, white light LEDs, and cold electron emitters. With 901 references, 333 figures and 21 tables, this book will serve as a one-stop source of knowledge on wide bandgap semiconductors and related optoelectronics devices.After reviue of the basic physics of WBGS and the relevance of the physical properties to the development of commercial devices, the book addresses the applications of WBGS devices for solid-state white-light illumination, medicine and gigahertz-high power telecommunications. In addition, description of recent development in the growth and applications of nitride semiconductors are complemented by chapters on the properties and device applications of SiC, diamond thin films, doping of ZnO, II-IVs and the novel BeZnSeTe/BAlGaAs material systems. Practical issues and problems such as the effect of defects on device performance are highlighted and solutions proposed based on recent studies. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007.
  • 味村 裕, 寺嶋 亘, 崔 成伯, 石谷 善博, 吉川 明彦
    電子情報通信学会技術研究報告. CPM, 電子部品・材料 106(336) 25-30 2006年11月2日  
    InNのバンドギャップが光通信波長帯よりも長波長側に位置することから,InNを含むIII族窒化物半導体は,光通信波長帯の光デバイス材料として応用が期待されている。我々はこれまで,AlInN3元混晶について成長を行い,最適エピタキシ条件,構造,光学特性を調べてきたが,中間組成域でのInNとAlNとの非混和性に起因する相分離による結晶性の劣化が見られている。本報告では,RF-MBE法により成長した,Al組成が約50%であるAlInN系3元混晶について,CL測定による詳細な評価を行い,成長温度が高いAlInN薄膜では,結晶性の悪化を反映してCLスペクトルもエネルギー分布を示し,成長温度が低いAlInN薄膜では結晶性は良いものの,CLスペクトルは3次元成長島間の点欠陥に起因すると思われる,バンドギャップより低エネルギー側にピークをもったエネルギー分布をもつことが分かった。
  • 寺嶋 亘, 崔 成伯, 石谷 善博, 吉川 明彦
    電子情報通信学会技術研究報告. LQE, レーザ・量子エレクトロニクス 105(329) 29-34 2005年10月13日  
    InNを中心とした窒化物半導体は光通信波長帯での新しい光デバイス材料として期待される。我々は、InNを井戸層とした多重量子井戸(MQWs)構造を作製する際に、InNとの格子不整合度をInGaN系3元混晶と比べ小さくでき、かつ大きなバンドオフセットを期待できるAlInN系3元混晶をバリア層として用いることを検討した。はじめに、AlInN系3元混晶のエピタキシやその特性を把握するため、全組成範囲でのAlInNの成長を行い、その結晶性や光学特性を評価した。成長温度はAlInNの組成および組成不均一性、結晶性に大きく影響することが分かった。また、AlInNのボーイングパラメータは約4.78eVであることが見積もられた。さらに、Al組成30%程度のAlInNバリア層を用いてInN/AlInN MQWs構造を作製した。x線回折測定により3次までのサテライトピークを、低温フォトルミネセンス測定において0.68から0.99eVまでのInN井戸層からの発光ピークを観察した。これらの結果はAlInN系3元混晶とこれらを用いたMQWs構造がInN系窒化物半導体の光通信波長域の光デバイス材料として有望であることを示している。
  • 崔 成伯, 寺崎 亘, 橋本 直樹, 王 新強, 石谷 善博, 吉川 明彦
    電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2005(2) "S-15"-"S-16" 2005年9月7日  
  • 橋本 直樹, 菊川 直博, 崔 成伯, 石谷 善博, 吉川 明彦
    電子情報通信学会技術研究報告. LQE, レーザ・量子エレクトロニクス 104(361) 77-81 2004年10月21日  
    我々は、MBE法を用いてN極性GaN上にInNを成長し、N極性InNドットの成長メカニズムについて調査した。RHEED観察によりInN層の格子緩和はN-rich条件において約1MLの成長で起きることがわかった。またAFM観察より、格子緩和後(1.74ML)の成長表面に直径12〜18nm(平均15.8nm)、高さ約0.3〜1.6nm(平均1.00nm)のInNドットの形成が見られた。これらのドットは成長表面全体に見られ、密度は3.8×10^<11>cm^<-2>と高い値を示した。またInNドットの成長について、InNドット同士の融合が起きるまでは主に高さ方向に成長し、成長温度が高い場合、表面マイグレーションの増加によりInNドットが大きくなることもわかった。
  • 吉谷 昌慶, 赤坂 康一郎, 崔 成伯, 王 新強, 石谷 善博, 吉川 明彦
    電子情報通信学会技術研究報告. LQE, レーザ・量子エレクトロニクス 104(361) 67-70 2004年10月21日  
    高品質InN結晶を得るためにはInNの分解温度を考慮しつつ可能な限り高温で成長することが望ましいと考えられる.このような条件下ではInN成長表面の厳密なv/III族供給比制御が不可欠である.本研究ではRF-MBE成長InNの表面ストイキオメトリー状態をその場観察分光エリプソメトリーを用いて観測した.得られた擬誘電関数<ε>は成長表面状態とV/III族供給比に強く依存しており,これらの測定結果から表面ストイキオメトリー状態を実時間で評価できた.この実時間制御法は,高品質かつ厚膜(5ミクロン以上)InN結晶を得る上で非常に有効な手法だった.
  • B Cao, K Xu, BW Seo, S Arita, S Nishida, Y Ishitani, A Yoshikawa
    5TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NITRIDE SEMICONDUCTORS (ICNS-5), PROCEEDINGS (7) 2553-2556 2003年  
    Effects of migration-enhanced-epitaxy-grown AlN (MEE-AlN) on polarities of GaN were investigated in low-pressure metal-organic vapor phase epitaxy (LP-MOVPE). AlN was grown on extensively nitrided sapphire substrate by alternatively supplying trimethyl-aluminium (TMA) and ammonia with 2-second purging in between. It was found that the polarities of GaN depend on the growth temperatures of MEE-AlN. With increase of the growth temperature of the MEE-AIN layer, the Ga-polar ratio in GaN epilayer decreased. At the same growth temperature of MEE-AIN, the formation of Ga-polarity could be promoted by prolonging the TMA pre-flow time in the first cycle of MEE-AIN growth. The experimental results well reveal the kinetic selection process of GaN polarity in the MOVPE growth. (C) 2003 WILEY-NCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
  • 石谷 善博, 北川 徹夫, 池井 健夫, 藤本 孝
    春の分科会講演予稿集 1991(4) 26-26 1991年3月11日  
  • 石谷 善博, 北川 徹夫, 藤本 孝
    秋の分科会講演予稿集 1990(4) 61-61 1990年9月12日  
  • 石谷 善博, 塩沢 謙一郎, 北川 徹夫, 藤本 孝
    年会講演予稿集 45(4) 58-58 1990年3月16日  
  • 塩澤 謙一郎, 石谷 善博, 藤本 孝
    秋の分科会講演予稿集 1989(4) 43-43 1989年9月12日  
  • 塩沢 謙一郎, 松本 晋, 石谷 善博, 藤本 孝
    年会講演予稿集 44(4) 19-19 1989年3月28日  

書籍等出版物

 4

主要な講演・口頭発表等

 43

担当経験のある科目(授業)

 7

共同研究・競争的資金等の研究課題

 15

産業財産権

 1

その他

 2
  • 2020年12月
    ヤンゴン工科大学およびマンダレー工科大学より51名の学生・教員が参加。ヤンゴン工科大学に設立されたMyanmar-Japan Technological Development Centerに導入されたプロセス装置や計測装置に合わせたデモンストレーションおよび学生間の研究討論を行った。
  • 2019年12月 - 2019年12月
    2019年12/16-12/21 ヤンゴン工科大およびマンダレー工科大から計15名の学生を招聘