DUV LED普及に貢献 安価／高効率な新構造、NICT開発：電力効率35％増

情報通信研究機構（NICT）は、未来ICT研究所室長の井上振一郎氏の研究グループが高効率なトップエミッション型深紫外線（DUV）LEDの開発に成功したと発表した。従来のフリップチップ型から製造工程を簡略化できるうえ、約35％高い電力変換効率を実現したという。

[杉山康介，EE Times Japan]

　情報通信研究機構（NICT）は2026年10月22日、未来ICT研究所の井上振一郎室長らの研究グループが高効率なトップエミッション型深紫外（DUV）LEDの開発に成功したと発表した。従来のフリップチップ型DUV LEDと比べて約35％高い電力変換効率を実現したという。

高効率なトップエミッション型DUV LEDを「世界初」開発

　現在実用化されているDUV LEDには、発光層で生成されたDUVを基板裏面側から取り出すフリップチップ型が全面採用されている。同型はLEDチップを上下反転して配置し、精密な位置合わせのうえ、支持基板にはんだ／バンプ接続する工程（フリップチップ工程）が必要で、製造プロセスの複雑さからコスト増加の要因になっている。また窒化アルミニウムガリウム（AlGaN）半導体層とサファイア基板界面で発生する全反射によって光の一部が素子内部に閉じ込められるため、光取り出し効率にも課題があった。

　トップエミッション型は光をチップ上面から直接取り出す構造で、製造プロセスの簡略化とコスト低減、素子内部に閉じ込められない光取り出しが可能だと期待されている。一方でDUV波長領域において透明な電極材料は存在しないうえ、電力注入に用いるp型電極やp型半導体コンタクト層がDUVを強く吸収するため、高効率な光取り出しが困難で、高効率化が世界的に重要な研究課題とされてきた。

　井上室長のグループは今回、p型電極とp型半導体コンタクト層を同心円状のマイクロリング構造に微細加工することで、DUVの吸収を抑制しつつ高い電流注入効率を実現。電極開口部に酸化ハフニウム（HfO₂）からなるナノ光取り出し構造を形成して全反射を抑制し、チップ上面から直接的に光を取り出せる角度範囲を拡大した。

左が従来のフリップチップ型DUV LED、右が新開発のトップエミッション型DUV LED［クリックで拡大］出所：NICT

　この独自構造によって、発光波長275nmにおいて電気効率85％、外部量子効率7.5％、電力変換効率6.5％のトップエミッション型DUV LEDを実証した。比較用に同一のエピウエハー、電極メサ構造を用いてフリップチップ型DUV LEDを作製し、評価したところ、新開発したものはフリップチップ型と同等の電気特性を維持しつつ、約35％高い電力変換効率を示したという。

約35％高い電力変換効率を実現［クリックで拡大］出所：NICT

　同グループは「製造工程を大幅に簡略化できるうえ、従来のフリップチップ型より高効率なトップエミッション型DUV LEDを世界で初めて実現した。これまでトレードオフの関係にあった低コスト化と高効率化を同時に達成可能な、次世代DUV LEDへの道を切りひらく成果だ」とする。殺菌／浄化や医療、食品衛生、半導体製造、情報通信など、幅広い分野におけるDUV LEDの社会普及加速への貢献が期待される。