| 研究課題/領域番号 |
20H00348
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
|---|
研究代表者 |
井上 振一郎 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 室長 (20391865)
|
|---|
| 研究分担者 |
HAO GUODONG 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 主任研究員 (30773866)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
|
| キーワード | 深紫外LED / ファノ共鳴 / ナノ周期構造 |
|---|
| 研究実績の概要 |
深紫外LEDは、ウイルスの殺菌や水銀ランプの代替等において期待され、社会的に高い注目を集めている。しかし、コンタクト層で発生する強い光吸収や自己発熱に伴うドループ現象などによって、世界的に未だ低い外部量子効率、光出力レベルにとどまっている。本研究では、深紫外LEDを動作させるうえで避けられないコンタクト材料による光吸収の問題を正面から捉え、素子内に吸収体が含まれていても、LED活性層近傍の半導体・金属ナノ構造により放射角度分布を狭域に制御することで、シングルパスで深紫外光を素子外部に効果的に取出す手法の創出を目指している。2021年度の研究では、昨年度に引き続き、光取出しと損失に係る理論検証と解析をさらに深化させていくとともに、実験的な素子開発検証を進めた。深紫外LED内部の放射パターン制御手法として、活性層近傍の多層系半導体・金属ナノ構造によるファノ共鳴を利用し、金属ナノ構造としては、良好なp型オーミック接触を実現可能な電極構成部材（Ni/Al）を活用した。また、高い電流注入・外部量子効率を実現する為、AlGaNエピタキシャル層構造の設計とMOCVD（有機金属気相成長）法を用いた AlN基板上スードモルフィック製膜技術の最適化を実施し、結晶性の向上や高Al組成ｐ-AlGaNの高ホール濃度化に取組んだ。またさらに、深紫外LEDの光取出し効率の向上や放射特性制御を実現する為、光取出し面に対するナノ光構造加工を行い、オプティクスフリー深紫外LED高精度配光制御の実証に成功した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究実績の概要に記載の通り、当初の研究計画通り、概ね順調に研究は進行している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
本研究では、光吸収の要因となっている金属電極・半導体コンタクト層をナノ周期構造化し、多層系のファノ共鳴を介した特異な輻射場制御を行うことにより、活性層からの放射パターンを光取出し角度領域（光エスケープコーン）内に収まるように狭域化し、深紫外LEDの吸収損失の問題を解消する画期的手法の創出を試みる。今後の研究においても、提案構造の理論的最適化と作製技術の開発、評価検証を進めていくが、2022年度以降の研究においては、これらに加えて、深紫外LEDチップに対する新たな液浸封止技術の開発を進め、光取出し角の拡大と活性層温度低減によるドループの抑制に向けた実験的検証を進めていく。これらにより、深紫外LEDの重要課題の解決に係る新たな知見が得られるだけでなく、深紫外LEDの光取出し効率や外部量子効率、光出力等について、さらなる画期的な向上が期待できる。
|
