北大、1回の結晶成長で複数の波長を発するLEDの製造手法を確立

北海道大学量子集積エレクトロニクス研究センター 福井孝志教授らの研究グループは、1回の結晶成長で、複数の波長を発するLEDを製造する基本技術を開発したことを明らかにした。

米国サンフランシスコにて1月23日より開催されている国際会議「SPIE Photonics West 2010」にて1月25日午前10時50分(米国時間。日本時間は26日の午前3時50分)より発表される予定。

同技術は、有機金属の熱分解反応を利用した気相成長によりSi基板上の絶縁膜に形成した直径100nm程度のパタン開口部にのみ選択的にGaAsなどのIII-V族化合物半導体結晶を成長させることで、結晶の格子定数差に起因した歪を抑制、複数の波長を直接発光するIII-V族化合物半導体素子アレーを同一Si基板上に集積するというもの。

これにより、Si基板上のパタン開口部に垂直な方向に太さ100nm程度、長さ1000nm程度のIII-V族化合物半導体結晶ナノワイヤを成長させ、その内部に半導体異種接合から成る共振器構造やpn接合を形成するとレーザ発振したり、発電機能があることが確認されたほか、寸法が揃ったIII-V族化合物半導体結晶ナノワイヤをアレー状に並べ、アレーごとにナノワイヤの太さ、長さ、隣同士の間隔を変えることでIII-V族化合物半導体結晶ナノワイヤからの発光波長を自在に制御できることが確認された。

なお、同大では、同技術を活用することにより製造コスト、消費電力、Si原材料の削減が期待できることから、国際競争力に高いエコデバイス(発光素子、トランジスタ、受光素子、太陽電池など)製造の鍵となると期待している。