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研究開発で発生した青色発光(柏葉教授提供) |
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岩手大学工学部電気電子工学科の柏葉安兵衛教授らの研究グループは13日、量産が可能な酸化亜鉛(ZnO)を使った青色および紫外線発光ダイオード(LED)の開発に成功したと記者発表した。酸化亜鉛を使った製法は東北大学の川崎雅司教授が昨年、世界で初めて開発に成功したと論文で発表したが、柏葉教授の製法はレーザーではなくプラズマを使うことなどでより生成を簡単にし量産性も期待できるという。
柏葉教授らは、川崎教授と異なる「反応性蒸着法」を用い、単結晶酸化亜鉛の基板そのものにp型の薄膜を作り出した。川崎教授がレーザーを使い400〜1千度の高温で何層にもして成膜化するのに対し、柏葉教授は簡易な装置でプラズマを発生させ、窒素を混合して300〜500度から単層で成膜化する。
明るさは「現行のものとは桁違いに低い」が、生成装置が確立され、需要が増えれば、窒化ガリウムと比べて5分の1のコストで生成可能という。
青色LEDは、携帯電話や信号機に利用されている。電子の多い半導体「n型」と少ない「p型」の2種類が接合して発光する。中村修二・米カリフォルニア大教授が開発し、サファイアなど絶縁物質の基板上に窒化ガリウムで半導体の膜を作る手法が既存の製造方法となっている。
酸化亜鉛は白色の粉末状で資源として豊富かつ安価に入手でき、毒性が少なく環境への負荷が低い。一方で窒化ガリウムの代用には高質の結晶作りが難しく、通常n型でしか存在しなかった。
「紫外線発光ダイオードができれば照明器具に利用され、省エネが可能で、大きな産業になる。明るさを上げるには膜も一層では足りないかもしれない。長い道のりだが、実用化へ第一歩を踏み出すことはできた」と話している。
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