青色発光ダイオード

青色発光ダイオードとは?

青色発光ダイオードは、主に窒化ガリウム(GaN)を材料とする、青色の光を発する発光ダイオードで、青色LEDとも言われています。

日本の化学会社、日亜化学工業株式会社が大きなシェアを占めていて、他の有力メーカーとしては、豊田合成などがあります。

窒化ガリウム系化合物を用いた青色発光ダイオードの開発と、それに続く青色半導体レーザーの実現により、

紫外から純緑色の可視光短波長領域の半導体発光素子が広く実用化されることになりました。

青色発光ダイオードの歴史

青色発光ダイオードは1993年に日亜化学と中村修二氏によって実用化され、いまでは交通信号や屋外大型スクリーンなどの表示装置や最新のDVDレコーダーなどになくてはならない半導体素子となっています。

発光ダイオードは低電力で駆動することができる光源なので、ディスプレイへの応用が期待されていました。

しかし1980年代中頃までに、光の三原色、赤、緑、青に必要な純赤色は実用化されていたものの、

青色は実用的な高い輝度を出す製品は無かったのです。また、黄緑色は早くから実用化されていましたが、

純緑色は青色と同じくGaN系半導体材料が用いられるため、純緑色LEDの実用化は青色LEDの登場以降である。

これらのことから、発光ダイオードによるRGBディスプレイの実現は難しかったのです。

青色発光ダイオードの実現のため、セレン化亜鉛(ZnSe)系化合物や炭化珪素(SiC)を用いての研究が古くから行われていて、ZnSe系による青緑〜緑色発光ダイオードの開発に至り、SiCの青色発光ダイオードは弱い発光強度ながら市販もされていました。

しかしその後GaN系化合物による発光ダイオードが急速に普及したため、現在ではこれらの材料系の技術は白色発光素子や基板などの用途に転用されています。

窒化ガリウムを用いた高輝度の青色発光ダイオード開発に関しては日亜化学工業の中村修二氏が有名ですが、

基礎技術の大部分(単結晶窒化ガリウム(GaN)やp型結晶、n型結晶の作製技術やpn接合のGaN LED)は

赤崎勇(名古屋大学→現・名城大学教授)、天野浩(名城大学教授)等により実現されました。

また、青色発光ダイオードの発光層に用いられているInGaNはNTTの松岡隆志(現・東北大学教授)などによって実現されており、それらの基礎技術を使って製品化したのが日亜化学工業です。