【LED】半導体中で発生した光を高効率で外部へ取り出す方法を発見(51)
- 1 ◆KzI.AmWAVE ＠Hφ=Eφ ★ 2009/03/11(水) 21:23:54 ID:??? BE:165585986-2BP(135)
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半導体中で発生した光を高効率で外部へ取り出す方法を発見
−発光ダイオードなどの半導体光デバイスの高効率化に期待−
ポイント
* 微小なV字型の溝を持つ半導体からの発光が50%以上の効率で空気中に放出される現象を発見
* 高効率で光が放出されるメカニズムは微小な溝形状によるエバネッセント光の干渉
* 発光ダイオードなどさまざまな半導体光デバイスへの応用が期待
概要
独立行政法人 産業技術総合研究所【理事長 吉川 弘之】（以下「産総研」という）ナノテクノロジー
研究部門【研究部門長 南 信次】近接場ナノ工学研究グループ【グループ長 時崎 高志】王 学論
主任研究員、同研究部門 小倉 睦郎 主任研究員と、フランス国立科学研究センター パリナノ科学
研究所は、微小なV字型の溝を持つ基板上に形成した半導体材料の中で発生した自然放出光が
50%を超える効率で空気中に放出される現象を発見し、そのメカニズムを解明した。
半導体材料の屈折率は一般に空気より高いため、半導体と空気との界面では、光の全反射現象が
起こりやすい。そのため、半導体材料の中で発生した自然放出光を高い効率で空気中に取り出すこと
が極めて難しい。例えば、通常の平坦な基板上に形成した半導体発光材料では、全発光量の数%しか
空気中に取り出せない。これは、発光ダイオードなど各種の半導体光デバイスの発光効率の向上を
妨げる大きな要因である。
今回、微小なV字型の溝を持つ基板上に半導体発光材料を形成した。溝の形状を制御することで
50%以上の効率で光を取り出すことができた。発光材料内部で発生した自然放出光が発光材料表面で
全反射する際にエバネッセント光が生じ、材料表面がV字型の形状を持つため異なる面で生じたエバ
ネッセント光同士が干渉し空気伝播（でんぱ）光に変換され、50%を超える効率で空気中に放出される
ことを見いだした。この現象は、さまざまな半導体光デバイス、特に照明・表示用の省エネルギー光源
として有望な発光ダイオードへの応用が期待できる。
本研究成果は、2009年3月2日（米国時間）に米国物理学会Applied Physics Letters電子版に掲載される。
産業技術総合研究所プレスリリース
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2009/pr20090303/pr20090303.html
Ultrahigh spontaneous emission extraction efficiency induced by evanescent wave coupling
Appl. Phys. Lett. 94, 091102 (2009); DOI:10.1063/1.3086887
http://link.aip.org/link/?APPLAB/94/091102/1
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