発表のポイント

• ・深紫外発光ダイオードの高効率発光メカニズムを解明
• ・強い発光を生じるナノ領域へ電流が集中する特異構造を発見
• ・医療・浄水・殺菌・消毒から高速光通信まで、様々な応用分野に利用できる固体発光素子の効率・性能改善へ道

概要

東北大学多元物質科学研究所 小島 一信 准教授、秩父 重英 教授は、創光科学株式会社 平野 光 氏、長澤 陽祐 氏、一本松 正道 氏、名古屋大学未来材料・システム研究所 本田 善央 准教授、天野 浩 教授、名城大学 赤﨑 勇 終身教授・特別栄誉教授と共同研究を行い、深紫外（DUV）波長領域で動作するサファイア基板上に作製された窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)発光ダイオード（LED）（以下AlGaN LED）の高効率動作メカニズムを解明しました。
地球上には現在、安全な水を飲めない人々が約11億人おり、また、約26億人が清潔な公衆衛生が保たれていない環境において生活を余儀なくされています。この状況を打開し、世界に貢献するためには、殺菌に必要な300 nm以下のDUV波長領域において動作する高効率固体光源を低コストで実現し、広く利用されることが重要です。DUV光源は太陽光より波長が短いことから、公衆衛生だけでなく高密度光記録や高速光無線通信など、幅広い応用分野にも活用できると期待されます。
小島准教授らは、普及価格を実現できるサファイア基板上に作製されたAlGaN LED（創光科学㈱提供）の発光メカニズムを調べた結果、強い発光が生じる微小なナノメートルサイズの領域へ電流が集中する特異な構造が形成されていることを発見しました。本研究は、AlGaN DUV LEDの更なる効率向上に結びつき、医療・浄水・殺菌・消毒や高速光無線通信などの幅広い応用分野で、機器性能の向上へ道を切り開くものと考えられます。
本研究の一部は、物質・デバイス領域共同研究拠点および科研費助成事業若手研究（A）と新学術領域研究「特異構造の結晶科学」の助成を受けています。
本研究成果は、米国物理協会（AIP）の科学誌「Applied Physics Letters」誌にて、2019年1月7日にオンライン公開されました。
プレスリリース本文（PDF）

【参考画像】サファイア基板上に作製された窒化アルミニウムガリウムLED

論文情報

“Carrier localization structure combined with current micropaths in AlGaN quantum wells grown on an AlN template with macrosteps”
K. Kojima, Y. Nagasawa, A. Hirano, M. Ippommatsu, Y. Honda, H. Amano, I. Akasaki, and S. F. Chichibu
Applied Physics Letters
DOI：10.1063/1.5063735

▶ 量子光エレクトロニクス研究分野（秩父研究室）
▶ 東北大学