NICT、深紫外LEDで実用域の光出力を達成：ナノ光・ナノフィン構造を形成（1/2 ページ）

情報通信研究機構（NICT）は、発光波長265nm帯で光出力が150mWを上回る「深紫外LED」の開発に成功した。産業用途で十分に利用可能な出力レベルだという。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

殺菌から医療、工業分野へと応用市場を拡大

　情報通信研究機構（NICT）未来ICT研究所の深紫外光ICTデバイス先端開発センターでセンター長を務める井上振一郎氏らの研究グループは2017年4月、発光波長265nm帯で光出力が150mWを上回る「深紫外LED」の開発に成功したと発表した。深紫外LEDとして医療や環境といった産業用途で十分に利用可能な出力レベルを達成した。

　深紫外LEDは、波長領域が200〜300nmで光エネルギーが高く、極めて強い殺菌作用を持つ。このため、食品分野におけるウィルスの殺菌や飲料水／空気の清浄、医療分野における院内感染予防や光線外科治療など、幅広い応用が期待されている。また、発光波長が短いことから、3Dプリンターやスキャナーを始め、樹脂硬化や物質の分析など産業用途でも注目されている。実用化に向けてはこれまで出力レベルの低さが課題となっていた。現状は最高レベルでも数十ミリワットの出力にとどまっており、実用域といわれる100mWを超えた研究成果の報告は今回が初めてだという。

　研究グループは今回、窒化アルミニウム（AlN）基板とナノインプリント技術を用いて、LEDチップ全面に独自のナノ光・ナノフィン構造を形成した。ナノ光・ナノフィン構造にすることで、光取り出し特性と放熱特性を同時に向上させることができ、従来構造に比べて光出力が大幅に増加したという。

開発した深紫外LEDの模式図とナノインプリント技術による加工工程 （クリックで拡大） 出典：NICT

左はソフトUVインプリント後の樹脂パターン、中央はAlN表面上のNiリフトオフパターン、右は深紫外LED光取出し面上に形成されたAlNナノ光・ナノフィン構造の走査電子顕微鏡写真 出典：NICT

　具体的には、チップの外形寸法が1×1mmで電極メサ面積が0.35mm²の深紫外LEDを試作した。これを室温で連続駆動させて評価したところ、発光波長265nmで150mWを上回る光出力を確認することができた。

　従来のフラットな素子構造だと、注入電流が増えた場合に外部量子効率と光出力が大きく低下していた。新たに開発したナノ光・ナノフィン構造の深紫外LEDは、注入電流を最大850mAまで増やしても、外部量子効率の低下は極めて小さく、光出力は増加したという。

マウントへフリップチップ接合した後の深紫外LEDの外観 出典：NICT

深紫外LEDの注入電流に対する光出力とエンハンスメント（左）および、外部量子効率（右）について、開発品と従来品を比較したグラフ （クリックで拡大） 出典：NICT