まえがき波長が280 nmよりも短いUV-C領域の光を発する深紫外（Deep-Ultraviolet: DUV）発光ダイオー（Light-Emitting Diode: LED）は、実現可能な半導体LEDとして、最も波長が短い。このため青色LEDに続く研究フロンティアとして、世界中の多くの研究機関において活発に研究開発が進められている[1]–[6]。また、このUV-C領域の光は、大気中のオゾン層で全て吸収されるため、自然界には存在せず（地表の太陽光の中に含まれない）、ソーラーブライン領域と呼ばれる。このため、太陽光の背景ノイズの影響を受けない通信やセンシングが原理上可能となる。さらに深紫外光は、空気中を伝搬できる光の中で最も波長が短い。このため可視・赤外光と比較し、大気中に漂うエアロゾル等の微粒子に対して高い散乱係数を有する。これらの深紫外光の特殊な性質を利用することで、ビルなどの障害物がある見通しが悪い状況下でも通信を可能とする、見通し外（Non Line of Sight: NLOS）光空間通信への応用が期待されている[7][8]。また、UV-C光の存在しない自然環境下で進化してきた生物のDNAは、UV-C領域の中に強い吸収構造を持ち、深紫1波長が280 nmよりも短いUV-C光を発する深紫外発光ダイオード（DUV-LED）は、情報通信から殺菌、光加工、医療応用に至るまで、幅広い分野においてその重要性が増しており、社会普及への期待が高まっている。近年、AlGaN系深紫外LEDデバイスの結晶品質や内部量子効率は大幅に向上してきている。しかしながら、その光出力については、従来の深紫外光源である水銀ランプと比較すると、いまだ低い値にとどまっている。一方で、水銀ランプは人体や環境に有害な水銀を含み、大型で環境負荷の高い製品であるため、水銀廃絶に向けた「水銀に関する水俣条約」（2017年発効）等において、その代替が強く求められている。この状況を打破するため、筆者らは、内部光吸収や光出力飽和現象（効率ドループ）の抑制を可能とするナノ光構造技術を基盤とした深紫外LEDの研究を行ってきた。本稿では、単チップにおいて光出力500 mWを超える、水銀ランプに迫る極めて高出力な265 nm帯深紫外LEDを世界で初めて実証した取組などについて紹介する。Deep-ultraviolet (DUV) light-emitting diodes (LEDs) with UV-C emission wavelengths shorter than 280 nm have huge potential for a wide range of applications, including surface disinfection, air/water purification, medical diagnostics, lithographic microfabrication, and ICT. Rapid progress has been made recently in the development of AlGaN-based DUV-LEDs. However, DUV-LEDs continue to have much lower output power than traditional mercury vapor lamps. Meanwhile, these lamps are bulky and contain mercury, which is harmful to humans and has a high environmental impact. Today, there is a pressing need to develop alternatives to mercury under the Minamata Convention on Mercury which entered into force in 2017. To solve these problems, we have studied DUV-LEDs with nanophotonic structures to significantly reduce the internal optical absorption and efficiency droop. In this paper, we show the high-power single-chip 265 nm DUV-LEDs with output power in excess of 500 mW, bringing substantial advantages over conventional mercury vapor lamps.4-2 深紫外光デバイス研究開発4-2Research and Development on Deep-ultraviolet Optical Devices4-2-1 深紫外固体光源デバイス技術の研究開発4-2-1Research and Development of Deep-ultraviolet Light-emitting Diodes井上振一郎INOUE Shin-ichiro754 環境制御ICT基盤技術 —基盤から社会展開まで—
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