NICTら，世界最高出力90mW超の深紫外LEDを開発

情報通信研究機構（NICT）は，トクヤマと共同で，深紫外波長帯において世界最高出力となる90mW超の深紫外LEDの開発に成功した（ニュースリリース）。

近年，高出力な深紫外LEDの開発が強く望まれており，窒化物系半導体（AlGaN：窒化アルミニウムガリウム）を用いた深紫外LEDの開発が世界的に活発化しているが，深紫外LEDでは光取出し効率が極めて低いという問題を抱えていた。

今回，NICTらは新たに開発したナノ光構造技術を駆使して，深紫外LEDの光取出し効率を大幅に向上させることで，深紫外波長帯において世界最高出力となる深紫外LEDを実証することに成功した。殺菌効果が最も高い発光波長265nm，電極メサ面積0.1mm²，室温・連続動作において90mWを達成し，実用上要求される水準を十分にクリアーする，これまでにない小型，高出力な深紫外LEDを実現した。外部量子効率としても，発光波長270nm以下における世界最高値6.3%（200mA時）が得られた。

今回開発したAlGaN系深紫外LEDは，結晶欠陥の発生を低減できる窒化アルミニウム（AlN）基板上に作製しているが，AlN基板は一般的に用いられるサファイア（Al₂O₃）基板に比べ屈折率が高く，これまでは基板表面での全反射により，極めてわずかな光しか外部に取り出すことができなかった。

この問題を解決する新しい技術として，理論・実験両面の工夫により，従来にない光取出し構造を開発した。具体的には，発光波長オーダーの理論的に最適化された周期凹凸構造（フォトニック結晶）に加えて，それより十分に小さなサブ波長構造をハイブリッドした，全く新たな光取出し構造をAlN基板表面（光取出し面）に付加することで，エスケープコーンの拡張（全反射の抑制）とフレネル反射の低減に成功。光取出し効率の向上率は196%と大幅に向上した。