Light emitting synthesizer : aiming to create the ultimate lighting devices

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発光シンセサイザー実現は，テーラーメイド照明，可視光通信(Li-Fi)，およびマイクロLEDディスプレイ等の応用に大きなインパクトが期待されている．われわれは，半導体3次元構造からの多波長発光制御がそのためのキーテクノロジーとして捉え研究を推進している．GaNテンプレート上にストライプ上のSiO2マスクを形成し，その上に有機金属気相エピタキシー（MOVPE）による選択再成長を行うことによって形成したInGaN系3次元マルチファセット構造制御に関する研究を推進し成果をあげてきた．一方で，マルチファセット構造ではエネルギー的に安定な結晶面が現れやすく，３次元構造の自在制御という点で課題があることも事実である．そこで，ここ数年間は新たな多波長発光構造の作製にも取り組んでいる．具体的には，MOVPEによるInGaN成長時のIn取り込み効率の結晶面方位依存性に着目し，連続的にオフ角が変化する凸レンズ形状のInGaN系マイクロレンズ構造の有用性を発見するとともに，一昨年はその作製に成功している．また昨年は，上記構造からの多波長発光機構の解明と多波長LED動作の実証などの実績を上げた．これら成果は，基板面との傾斜角が10°以下と非常に緩やかな三次元構造であっても，多波長制御が可能であることを示しており．選択成長法では現れにくい不安定面も利用できる点，トップダウン的な高度な加工技術を必要としない点，比較的平坦な構造であるためにLED作製プロセスが容易である点などから，今後のさらなる発展が期待できる．また，InGaN/GaN試料にSiO2薄膜を製膜し，紫外レーザーを照射し続けることで，プラズモニクスと同様の著しい高効率化が達成できることを見出した．この方法により，金属を用いることによるプラズモニクスの難点をすべて解決できる可能性があり，実用レベルでの高効率LEDへの展開が期待できる．