2021 Fiscal Year Final Research Report

Innovation of Three Primary Colors Emitting Devices by Nanocolumn Crystals

Research Project

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Project/Area Number	19H00874
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
Research Institution	Sophia University
Principal Investigator	KISHINO Katsumi 上智大学, 上智大学, 教授 (90134824)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	野村一郎上智大学, 理工学部, 教授 (00266074) 大音隆男山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (20749931) 富樫理恵上智大学, 理工学部, 助教 (50444112) 山口智広工学院大学, 先進工学部, 教授 (50454517)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	三原色集積型光デバイス / ナノコラム / InGaN / LED / レーザ
Outline of Final Research Achievements	Nanocolumns are one-dimensional nanocrystals; based on the emission color control mechanism by nanocolumn diameter in InGaN/GaN ordered nanocolumn arrays, we fabricated two dimensional arrangement of InGaN LEDs with　ultra fine emission areas, in which the monolithic integration of red, green, blue and yellow emissions micro-LEDs into a micro region was achieved. Furthermore, we got the success of multicolor integrated nanocolumn LEDs with the high radiation directionality; using the Ag-based plasmonic crystals based on the periodicity of nanocolumn arrays, we got the severalfold photoluminescence enhancement ratio in the red emission range, which lead way toward the high efficiency of red InGaN nanocolumns. The research results effect a miniaturization of video panels, which will contribute to the development of the next generation display such as VR, AR and so on.
Free Research Field	光エレクトロニクス
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	VR、ARなど次世代ディスプレイは大きな社会変革をもたらすが、それに適合する映像パネルでは10μmサイズ以下のマイクロLEDを二次元配列技術の開拓が必要である。それに対する一つの解決法として、InGaN/GaNナノコラムによって発光面積5×5μm2のLEDを周期10μmで二次元配列させ、集積型μLED画素ユニットで赤、緑、青、黄色発光を実証した。放射ビーム指向性の高いLEDの多色発光集積化を実現して新たな発光デバイス領域を拓き、さらにナノコラム周期効果を用いることで、プラズモニクス金属としてはAuではなくAgが赤色域発光増強に有効であることを示して、従来のプラズモニクス分野の常識を革新した。