产综研开发出金刚石LED，“400℃高温下亦可使用”

　产业技术综合研究所开发出了用金刚石作半导体的深紫外LED。详细内容将在应用物理学会举办的09年春季的"第56届应用物理学联合演讲会"(3月30日～4月2日，筑波大学)上发布(演讲序号：1p-TC-9～10)。

　　产综研开发的金刚石LED的发光演示。可见光不是本来的紫外线，而是利用棱角缺陷等产生的可视光。采用实际强度(单位波长)约为可视光20倍的深紫外线。

　　此次开发的深紫外LED采用在2mm见方的金刚石底板上层叠p-i-n结构金刚石半导体的设计。采用发光波长为235nm深紫外线。注入320mA电流时的输出功率为30μW。"目前已接近实用水平"(产综研能源技术研究部门主要研究员、筑波大学数理物质化学研究科教授山崎聪)。

　　据产综研透露，该LED具有两大特点：(1)即使接通大电流发光效率仍继续增加，(2)耐高温。比如即使通过直径为120μm的电极接通电流密度超过2000A/cm2的电流，发光效率也不会达到饱和，而是继续升高。目前，使用竞争材料AlGaN类半导体的深紫外LED的工作电流密度**约为500A/cm2。

　　耐高温方面，即使将温度从室温提高到420℃，发光强度也不减弱，而是继续增强。金刚石LED与普通LED不同，用"激子(exciton)"的产生作发光原理。激子是类似粒子一样运动的电子·空穴对。不过，一般情况下并不耐热，大部分激子很快就会破裂。而金刚石LED产生的激子"非常稳定，即使在600℃的温度下也不破裂"(产综研能源技术研究部门电力能源基础部特别研究员牧野俊晴)。这就是耐高温的原因。

不久将实现大幅的成本降低

　　此前，用作金刚石LED底板的金刚石价格非常高，而且只能得到数mm见方的金刚石底板，无法达到实用化水平。对此牧野等表示："目前正在开发在硅晶圆上层叠多结晶金刚石半导体膜的技术。效率也只比此次开发的LED低1位数。由于采用硅和甲烷等极为常见的材料，所以投入实用的话，能以非常低的成本制造金刚石LED"。

 

此次的金刚石LED的结构

 

注入电流为50mA时发光光谱的温度依存性。421℃时发光强度仍继续升高。