All about Photonics

Science/Research 詳細

NICT、150mW超(発光波長265nm)世界最高出力の深紫外LED開発

nws20170405_03_sr_led

April, 5, 2017, 東京--NICT 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の開発に成功した。
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の代替などが期待されている。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る。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なかった。
 研究グループは、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独自のナノ光・ナノフィン構造をナノインプリント技術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る。

 新たに開発した窒化アルミニウム(AlN)基板上深紫外LEDに対するナノインプリント技術を用いて、LEDチップ全面に光取出し特性と放熱特性を同時に向上させる独自のナノ光・ナノフィン構造を形成することで、従来構造と比べ光出力を大幅に増大させることに成功した。これにより、シングルチップ(チップサイズ: 1mm2、電極メサ面積: 0.35mm2)の深紫外LED、殺菌作用の最も高い発光波長265nm、室温・連続駆動下において、深紫外波長帯 世界最高出力となる光出力150mW超を達成した。
 従来のフラットな素子構造では、注入電流が増加するとともに、外部量子効率と光出力が大きく低下する現象が見られたが、今回開発したナノ光・ナノフィン構造を形成した深紫外LEDでは、注入電流を増加(最大850mAまで)させても外部量子効率の低下は極めて少なく、光出力も増大を続けた。
 この結果、従来構造に対し、最大注入電流時において、約20倍という大幅な光出力の向上を達成した。また、スペクトル解析の結果、高注入電流時でのLEDのジャンクション温度の上昇が従来構造に対し抑制されていることを明らかにした。
(詳細は、www.nict.go.jp)