現在、深紫外LEDの効率向上を阻害している最大の課題の1つは、極めて低い光取り出し効率である。これは透明な電極を形成することが困難であるという、発光エネルギーの高い深紫外LED特有の問題である。
この光取り出しの問題が主因となり、これまで極めて低い外部量子効率および出力しか得られていない。逆にいえば、深紫外LEDの効率向上に関して、96%もの部分が光取り出し効率の向上にかかっているといえる。この効率の問題を改善できれば、熱エネルギーに変換される割合も減少するため、出力はもちろん、素子寿命や信頼性についても大きく改善される。


開発したAlGaN系深紫外LEDは、結晶欠陥の発生を低減できるAlN基板上に作製している。AlN基板は先述のように、LEDに一般的に用いられるサファイア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。
 光取り出し面となるAlN基板表面に、2次元フォトニック結晶とサブ波長ナノ構造を組み合わせたハイブリッド光取り出し構造を作製。これにより全反射を抑制し、光取り出し効率を196%も向上した。
Move to full article