东京大学利用溅射法实现在玻璃基板上造LED

东京大学生产技术研究所教授藤冈洋的研究室开发出了利用溅射法在玻璃基板上形成氮化镓(GaN)结晶构成LED的技术。

利用此次开发的制造工艺制成的以RGB各色发光的LED。绿色发光是流过10.8mA电流时的状态(照片由东京大学提供)。

该技术使基板及结晶生长的成本大幅降低，有望促进LED实现低价格化。另外还存在低成本实现大面积LED的可能性，因此还有望实现大屏幕高精细LED显示器，以及可取代以面发光为特点的有机EL照明的大面积LED照明。

还试制了RGB发光元件

藤冈等在约5cm见方的玻璃基板上转印了石墨烯多层膜。然后在石墨烯多层膜上用脉冲溅射法(PSD)形成了AlN、n型GaN、由GaN与InGaN的多层构造构成的量子阱(MQWs)，以及p型GaN各层(图1(a))。据称已确认通过光激发及电流注入均可作为LED发光。另外，此次还分别制作出了以红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)三原色发光的LED。

制造效率超过MOCVD

用溅射法来形成包括量子阱等在内的高品质GaN结晶，这在以前是公认几乎不可能的，但仍有很多研究机构及企业在尝试开发，不过“成功的只有我们，这在全球尚属首次”(藤冈)。

藤冈早在约10年前就已开始致力于该技术的开发。“虽然最初时GaN结晶品质较低，但品质及生产效率逐步得到了提高。现在，生产效率要比LED制造中常用的MOCVD*要高，而且还可实现被称之为Layer By Layer的、以原子为单位的成膜”(藤冈氏)注1)。

*MOCVD=有机金属化学气相沉积法。由于需要使用毒性强的有机金属原料及氨气(NH3)等，因此需要更多的成本。

注1)“牺牲性能来提高制造效率没有任何意义，因此此次的LED是利用与MOCVD相同的数μm/h的成膜速度制作的”(藤冈)。

此次开发的技术“属于结晶生长条件及步骤等经验的范畴，溅射装置可利用已有的产品”(藤冈)。目前已利用该技术“试制出了LED以及由GaN构成的高电子迁移率晶体管(HEMT)”(藤冈)。