2020 年度研究成果報告書

サブ波長ナノ構造を用いた多機能LEDの開発

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	18K04238
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関	徳島大学
研究代表者	直井美貴徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (90253228)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	LED / subwavelength
研究成果の概要	本研究の目的は，高屈折率差サブ波長構造を有する，可視～紫外域メタ表面型GaN系光デバイスを開発することである。本目的を達成するため，サブ波長周期構造内の光状態の形成条件と光伝搬特性に関する電磁波解析を行い，集光特性などの理論的予測を行った。実際に波長280nmの紫外LED表面に高屈折率材料TiO2を配列し，輻射光を幅2mmにコリメートし，その光出力を1.79倍増強するメタレンズ一体型高効率深紫外LEDを実証した。また，LEDの高機能化・LED表面への実装を念頭に，サブ波長構造を用いた415nm帯GaN系高感度屈折率センサーを設計し実証した。
自由記述の分野	光デバイス
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究における研究成果は，発光ダイオードが，単に可視域波長帯での照明分野での応用だけでなく，GaN系LEDと光学分野におけるナノグレーティング技術の融合により，偏光・光配向など光特性のみならず，屈折率検出や光フィルターなど多くの機能を有する集積化光デバイスの実現可能性を示した。これは光集積回路技術の一端を担えるものであり，IoT時代に必要不可欠な技術である。また，深紫外域におけるコリメート特性を有するメタ表面型UV-LEDは，紫外光によるウイルス不活化などへの応用に強く期待され現在の社会情勢に合致したものである。