KIST、日本独占青色光半導体国産化
従来のGaN代替にヨウ化銅を適用、明るさ10倍↑
韓国の研究陣が日本が独占している青色光LEDを新しい素材を使って開発することに成功した。
韓国科学技術研究院(KIST、院長イ・ビョングォン)次世代半導体研究所のソン・ジンドン主任研究員、チャン・ジュンヨン所長チームは(株)ペタルクス、アン・ドヨル代表(ソウル市立大学碩座教授)との共同研究を通じて、従来の青色光LED半導体に使用していた窒化ガリウムに代わる新しい化合物半導体の技術開発に成功したと8日、明らかにした。
半導体を利用したLEDは白色光を実現するために赤・緑・青色のLEDが必要だ。 このうち最も遅く開発された青色光LEDは、1990年代、日本の科学者らによって窒化ガリウム(GaN)を高品質にする技法を開発、商用化に成功した。 2014年には青色光発光ダイオード(LED)の発明者である日本の科学者3人がノーベル物理学賞の栄誉に輝いた。
GaNは青色光半導体を初めて実現した素材で、スマートフォン、ディスプレイ、電子製品および高周波装置に核心素材として広く使われており、超高速通信用素子、自動車用電力半導体などに活用範囲が急速に拡大している。 しかし、約10年前から、大面的成長やSiと結合しようとする試みの途中で、物質固有の特性から生じる短所が出てきている。
そこで共同研究陣はGaNの短所を克服できる新しい物質を計算して探し出し、2016年頃に銅ハロゲン物質を発見したことに続き、銅(Cu)とヨウ素(I)を合成したヨウ化銅(CuI)1-7族化合物半導体を素材として使用し、高効率で青色光を発光する素子技術を世界で初めて開発することに成功した。 これまで元素周期律表に1-7族の物質は強い電気的相互作用によって原子間の結合強度が高く、半導体として使用しにくいというのが学界の定説だったが、研究陣は単結晶薄膜成長法を見つけて克服したのだ。
研究陣が開発したヨウ化銅(CuI)半導体は安価なシリコン(Si)基板に少ない欠陥で成長が可能で、現在商用化されている大面積シリコン基板(300mm)をそのまま使えるという長所がある。 また、CuI薄膜の成長温度がシリコンベースのCMOS素子工程に使用される温度(300度以下)と似ており、劣化せずにCuI薄膜を蒸着、安価で手軽なシリコン半導体の工程に適用できる。
共同研究グループは、CuI半導体が窒化ガリウム基盤の素子に比べて10倍以上強い青色光の明るさと向上した光電効率の特性と長期的素子の安定性を持つことを確認した。 今回の研究結果は、高品質な銅ハロゲン階段結晶CuIをシリコン基板上に成長させ、高効率の青色発光を実現し、世界で初めて銅ハロゲン系化合物を利用した新しい半導体素材技術を実証したということに大きな意義がある。 共同研究陣はこれまでの研究を通じて、新しいCuI半導体材料の源泉技術を既に保有している。
共同研究陣は、今回の研究結果が商用化につながるためには、CuI薄膜の高品質化、大量生産のための工程最適化および関連装備の開発など、まだ解決すべきことが多いが、GaNより特性が優れており、集中的に人材と研究費を投入すれば、早期に商用化が可能だと予想した。
KISTのチャン・ジュンヨン所長は「従来のLEDに比べて多くの長所を持つため、日本が独占している窒化ガリウムに代わる新しい発光半導体用素材として大きな期待を集めると期待している」と述べた。
ペタルクスのアン・ドヨル代表は「2016年、銅ハロゲン系半導体の優秀性に対する理論的予測を初めて報告し、源泉技術を保有しており、今回の研究成果は新しい青色および紫外線光源で商業的生産が可能になると期待している」と述べた。
一方、本研究は科学技術情報通信部(長官・チェ・ギヨン)の支援でKISTの主要事業である次世代半導体研究所のフラッグシップ課題として進められ、(株)ペタルクスは研究開発費を投資して共同研究を行った。 研究結果はネイチャー姉妹誌である’Scientific Reports’最新号にオンライン掲載された。
スレ主韓国人
日本に追いつくには50年かかると言っていた奴らどこ行った？
Source: かんこく！韓国の反応翻訳ブログ
