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NICT、150mW超(発光波長265nm)出力の深紫外LEDの開発に成功

発表日:2017年4月4日

150mW 超(発光波長 265nm)世界最高出力の深紫外 LED の開発に成功

~殺菌、医療から環境、ICT 分野まで従来技術の革新に期待~

【ポイント】

■シングルチップ・室温・連続駆動において、世界最高出力となる光出力 150mW 超を達成

■深紫外 LED の光取出し特性と放熱特性を同時に向上させるナノ構造技術の開発に成功

■深紫外 265nm 帯 LED で、世界初の実用域(100mW)超により、産業実用化に期待

国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT、理事長: 徳田 英幸)未来 ICT研究所において、深紫外光 ICTデバイス先端開発センター 井上 振一郎 センター長らの研究グループは、光出力 150mW を超える世界最高出力の深紫外 LED(発光ダイオード)(*1)の開発に成功しました。波長 200~300nm で発光する深紫外 LED は、塩素などの有害な薬剤を用いない光のみによるウィルスの殺菌・無害化や水銀ランプ(*2)の代替などが期待されています。水銀フリーかつ小型で手軽に機器に取り付けることができるため、医療から環境、ICT 分野まで幅広い分野の産業、生活、社会インフラに対して画期的な技術革新をもたらす可能性があります。しかし、これまでは、本格的に普及させるにはその光出力が十分ではありませんでした。

今回、本研究グループは、深紫外 LED の光取出し特性(*3)と放熱特性を同時に向上させる独自のナノ光・ナノフィン構造をナノインプリント技術(*4)を用いてチップ全面に形成することで、光出力飽和現象を大幅に抑制し、発光波長 265nm、シングルチップ・室温・連続駆動において世界最高出力となる 150mW 超を達成しました。この結果は、殺菌性の最も高い 265nm 帯 LED において実用域の 100mW を超える初めての報告であり、深紫外LED の今後の社会普及を一段と加速させる技術として期待されます。

本研究は、株式会社トクヤマと共同で行ったものです。また本成果の一部は、国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)A-STEP 事業(課題番号: AS2525010J 及び AS2715025R、研究責任者: 井上 振一郎)の支援の下に実施されました。なお、本成果は、米国応用物理学会誌 Applied Physics Letters(電子版: 日本時間2017 年 4 月 4 日(火)13:00)に掲載されます。

【背景】

深紫外波長帯(200~300 nm)で発光する半導体発光ダイオード(LED)は、その高い光エネルギーにより、極めて強い殺菌作用を持ち、ウィルスの殺菌、飲料水・空気の浄化をはじめ、食品の安全・衛生分野や、院内感染の予防、光線外科治療といった医療分野などでその活用が期待されています。

また同時に、最も発光波長の短い LED であることから、3D プリンタやスキャナの高精細化、樹脂の硬化、印刷、環境汚染物質の分解、物質の光同定分析、ICT 応用など、幅広い領域でその利用が期待されています。しかしながら、従来の深紫外 LED の光出力は高いものでも数十 mW 程度と低く、実用面で普及させるにはその出力が不十分な状況でした。

※参考資料は添付の関連資料を参照

深紫外 LED は、窒化物系半導体(AlGaN: 窒化アルミニウムガリウム)(*5)を用いて作製されますが、近年の結晶成長技術の進展によって内部量子効率は大きく改善されている一方、光取出し効率(*3)が極めて低く、発熱や光出力飽和現象などの問題が顕在化することから高出力化が難しく、それらの課題を解決する新しい技術の開発が求められていました。

※今回の成果などリリース詳細は添付の関連資料を参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

参考資料

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0441510_01.JPG

今回の成果などリリース詳細

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0441510_02.pdf

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