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2014年11月 5日 (水)

赤・緑・青を1つの素子で出すLEDの研究が進化。阪大はレアアース活用、東大は基板に炭素素材!

赤、緑、青の光の3原色を1つの素子で出す発光ダイオード(LED)の研究が進んでいます。大阪大学はレアアース(希土類)を混ぜることで、窒化ガリウムの結晶で3色を出せるようにしました。上智大学は生け花に使う剣山のような構造を採用し、東京大学は基板に特殊な炭素素材を使うことで様々な色を出すことに成功しました。超小型プロジェクターや様々な色が出せる照明など幅広い応用が見込めるといいます。

 

今年のノーベル物理学賞のテーマとなった青色LEDの登場で、フルカラー表示も可能になり普及が進みました。今は3色それぞれに素子が別々の部品になっていますが、1つにまとめられれば、部品の小型化が見込めます。

 

青と緑のLEDは窒化ガリウムの結晶を使いますが、赤はガリウムやインジウム、リンといった別の材料で作っています。阪大の藤原康文教授らは発光部にレアアース(希土類)のユーロピウムを混ぜることで、窒化ガリウムLEDを赤く光らせました。この技術を使えば、同一の基板上に3原色のLEDを並べて同じ電源で動かすことができます。

 

米リーハイ大学やオランダのアムステルダム大学などと共同で、電気エネルギーを光に変える効率を高める研究に取り組んでいます。赤く光る仕組みを突き止めており、2年以内に市販品並みの明るさに引き上げるそうです。

 

上智大の岸野克巳教授らは、太さが数十ナノ(ナノは10億分の1)〜数百ナノメートルの微小な針が多数並んだ構造のLEDを開発しました。窒化ガリウムにインジウムを混ぜた半導体を使っており、インジウムの含有量と針の太さで色が変わります。

 

青や緑、ダイダイ、黄色に光らせることに成功しました。他の色も原理的には出せることを確かめています。5年以内にフルカラーの実現を目指す予定です。

 

東京大学の藤岡洋教授らのLEDは、安価なガラス基板の表面をシート状炭素分子のグラフェンで覆って、その上に窒化ガリウムの結晶を作ります。余分に加えるインジウムの量を変えることで、3原色の発光に成功しました。(日経新聞より)

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