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9369 story

酸化亜鉛を素材とした青色LEDの開発に成功 58

ストーリー by Acanthopanax
亜鉛の青 部門より

KAMUI 曰く、 "河北新報の記事に依ると,東北大学金属材料研究所川崎雅司教授らの研究グループが,酸化亜鉛を素材として青色発光ダイオードを作る事に成功した。(ニュースリリース:酸化亜鉛のp型伝導制御とpn接合の青色発光に世界で初めて成功
酸化亜鉛(ZnO)は日焼け止めや化粧品などの他,半導体材料まで広く使われる非常に安価な産業用素材。従来の窒化ガリウム(GaN)に代る青色LEDの素材としても期待されていた。発光ダイオード(LED)を作るには負の電荷を持つn型半導体と正の電荷を持つp型半導体が必要とされる。酸化亜鉛ではp型の生成が難しかったが,今回,結晶の成長にレーザー加熱などを用いる事で結晶の品質を維持してp型の生成を行ない,安定発光する青色LEDの試作品を完成するに至ったという。
詳細は Nature Materials誌に掲載されるほか,ウェブでも公開されている(要登録)。"

この議論は賞味期限が切れたので、アーカイブ化されています。 新たにコメントを付けることはできません。
  • キックオフ (スコア:3, 興味深い)

    by NFD (3178) on 2004年12月21日 4時04分 (#668708) ホームページ
    この酸化亜鉛を使った青色発光ダイオードの実用化が「3年をメド」ということですが、BluRay 陣営と HD DVD 陣営にとって時間的にかなり厳しいものがありますね。

    どちらの陣営にとってもサッカー・ワールドカップ・ドイツ・2006に合わせて今回の青色発光ダイオードを使ったリーズナブルな価格のレコーダーを発売したいでしょう(日本代表がドイツに行く場合は特に)。

    でも、実用化は「3年をメド。」

    産学共同研究で今回の青色発光ダイオードの開発が加速されるでしょうね。

    # でも、間に合うのか?
    • by fortunateorange (21435) on 2004年12月21日 12時41分 (#668803)
      > でも、実用化は「3年をメド。」

      新聞発表の読み方

      三年後を目処 = ほぼ無理
      五年後を目処 = 絶対無理

      だって、実用化について言及しないと
      載せてくれないんだもの。
      親コメント
    • Re:キックオフ (スコア:2, 参考になる)

      by metier (17448) on 2004年12月21日 4時41分 (#668711)
      p型ZnO半導体の安定生産技術は、青色LEDや青色レーザーもそうだけど、安価で高出力な紫外線レーザーダイオード [tohoku.ac.jp]への道を開くものなんじゃないのかな。

      河北新報の記事で「さらに、高性能DVDの開発も期待できる」と話している」と書かれているのは、BluRay や HD DVDを飛び越して、次々世代DVDの開発を指しているのかも。

      # 次々世代でも UVRay 対 SHD DVD とかやるのはやめてね!
      親コメント
      • by Anonymous Coward
        DVDは青紫色で一段落で,紫外は当分ないと思います。 なぜなら紫外線になるとディスクの耐久性が問題になるからです。
    • by oltio (3848) on 2004年12月21日 9時06分 (#668744) 日記
      サッカーって、そんな特需を産むほどみんな観てるんでしょうか?

      ピックアップ部分のダイオードの値段が、そのレコーダー全体の価格をそんなに左右するんでしょうか?
      親コメント
      • >サッカーって、そんな特需を産むほどみんな観てるんでしょうか?

        夏季五輪ほどの特需は期待できないでしょうね。
        夏季五輪>>ワールドカップ>>>>>>>>冬季五輪ってとこかと。
        (他のスポーツイベントは割愛)

        むしろ地上デジタルの浸透具合が鍵になるんでは?
        2年後なら出揃っているだろうし買い換え需要とかもありそう。
        --
        ---- 何ぃ!ザシャー
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      • by thumpers (5900) on 2004年12月21日 12時45分 (#668806)
        サッカーを見てるのも、次世代DVDレコーダーを買うのも、日本人だけじゃないでしょう。
        日本人よりもサッカーに熱中してて、かつ日本よりもDVDレコーダーが普及してない地域の方が多いと思うし。

        あ、でも日本以外の人たちは、サッカー中継をDVDで残したい!とはそんなに思わないのかな・・・
        親コメント
        • by USH (8040) on 2004年12月23日 3時35分 (#669369) 日記
          > あ、でも日本以外の人たちは、サッカー中継をDVDで残したい!とはそんなに思わないのかな・・・

          サッカーに限らず、日本ほど録画を残しておきたがる国は珍しいそうです。欧米では後で見るために録るだけで、見たら消すのは惜しまない。なのでHDへの録画しかできないTiVoでも十分なので流行った。日本は、スポーツでもドラマでもマイライブラリを作るのが好きな人が多い。なので、 Sony が Cocoon とか出したけど、DVDへ録画できないので流行らなかった。東芝などがHD録画と DVD録画を組み合わせて初めてブレークした。
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      • by Anonymous Coward
        かなり大きい。
        私もFIFA,UEFA詣でを何回もしたくらいだから。
        現在は昔より大きいと思う。(伸び率は鈍化してるが)
      • by Anonymous Coward
        何かイベントがあると特需はありますね。
        サッカーもそれなりにはイベント性があるようです。

        で、ピックアップの値段についてはあまり関係ないかもしれませんね。
        少なくとも3年のうちに実用化したとしても現行品の1/100の値段とかになるとは
        思えませんし、なっても貢献度は低そうですし。
      • by Anonymous Coward
        >ピックアップ部分のダイオードの値段が、そのレコーダー全体の
        >価格をそんなに左右するんでしょうか?

        それなりに左右するのでは?
        ここ3年ほどのDVD-R関係のドライブの価格の推移を見ていると
        劇的なものがあるし、その中で安くなる要素がある部品は
        ピックアップ部ですし
    • by Anonymous Coward on 2004年12月21日 10時27分 (#668773)
      3年後っつーのは発光ダイオードに関する見通しじゃない? 他の新聞を読むと既存のLEDより出力が弱いらしいし、この調子だとレーザーダイオードはまだ先の先だと思う。

      次世代DVDには影響の無い話だろうきっと。

      親コメント
  • すごいけど。 (スコア:2, すばらしい洞察)

    by peaceman1984 (13767) on 2004年12月21日 1時58分 (#668695) ホームページ 日記
    積極的に研究成果をアピールしようという気概が東北大には感じられない。「世界のキンケン」っていう認識を一般に広めて欲しいもんだ。
    • そして (スコア:2, 興味深い)

      by Linus404 (20013) on 2004年12月21日 2時29分 (#668699) ホームページ 日記
      またひとつ、「実はあれも東北大のやつなんですよ」という話のネタが出来るわけだ。

      八木宇田アンテナとか光ファイバとかみんな使ってるモノなんだからもっとアピールしてもいいと思うのに。
      親コメント
    • by Anonymous Coward
      自身のある研究機関はわりと騒ぎません。
      なので今回もなんかCOOLでカコイイ
      • by Anonymous Coward on 2004年12月22日 10時00分 (#669103)
        手柄をひけらかさないってのは、確かに日本的美徳からすると
        COOLな態度ですが、昨今の理系離れを考えるとCOOLな成果を
        出した時ぐらい、アピールしても品位を損ねないでしょう。
        親コメント
  • by virtual (15806) on 2004年12月21日 1時32分 (#668693)
    それで化粧した女性の眼が青く光るのが時々見える訳だ。

    #こわいよ~
    • 眼じゃない。眼じゃ。

      そういや酸化亜鉛で紫外線の発光に成功した所もあったなぁ...
      なんでも結晶を細かくしたんだそうだ...結晶サイズが色に?
      # ↑昨日の日経産業新聞だったと思う
      親コメント
      • # 最初のフレーズは出鱈目的でしょうか(違うかも

        >そういや酸化亜鉛で紫外線の発光に成功した所もあったなぁ...
        >なんでも結晶を細かくしたんだそうだ...結晶サイズが色に?

        お察しの通り、結晶サイズにより光の屈折率が変わったのが原因だと思います。
        サファイアと呼ばれるコランダム鉱物のうち酸化クロム含有率の高いものだけルビーと呼ばれるのは有名ですが、この場合も酸化クロムにより光の屈折率が変わるのが色の違う原因と聞いています。
        --
        ---- 何ぃ!ザシャー
        親コメント
        • Re:なるほど、 (スコア:2, 参考になる)

          by phason (22006) <mail@molecularscience.jp> on 2004年12月21日 11時33分 (#668788) 日記
          >結晶サイズにより光の屈折率が変わったのが原因

          ありえません.
          (通常の)発光はローカルな現象なので,屈折率云々は関係ありません.
          #というか,多少結晶が小さくなったところでローカルな意味での
          #屈折率は変わらない.

          無論,量子効果が効くようなメゾスコピック以下ならサイズ効果も効きますが.
          高エネルギーの発光素子で問題になっているのは余計な不純物準位での
          再結合過程だったと記憶していますが?
          ワイドバンドギャップの物質でも途中の準位で再結合すると低エネルギーの
          発光になりますから,いかに不純物や欠陥を減らすかが鍵ですね.

          >サファイア(中略)光の屈折率が変わるのが色の違う原因と聞いています。

          どこで聞いたんだか知りませんが,出鱈目です.
          あの色,単なるCrのd-d遷移ですから.
          で,Crの濃度により配位環境による10Dqの大きさが変わるんで色が変わる,と.
          このためCrの濃度が高すぎても低すぎても違う色になりますから,

          >クロム含有率の高いものだけルビーと呼ばれる

          も嘘.クロム含有率のちょうど良いものだけがルビー.
          親コメント
          • Re:なるほど、 (スコア:3, 参考になる)

            by rizel (19817) on 2004年12月21日 18時44分 (#668922)
            「屈折率」は変わりませんね。
            たぶん元コメントの人は干渉と混同しているのではないでしょうか。
            (そもそもルビー、サファイアは干渉ではありませんが)

            >高エネルギーの発光素子で問題になっているのは余計な
            >不純物準位での再結合過程だったと記憶していますが?

            どのことを指しているのかよく分かりませんが、不純物による準位での
            再結合過程は私の知る範囲での実際の開発の問題としては支配的ではないと
            考えられています。
            (そもそも不純物を減らすだけでは解決しないことが多い)
            むしろ電子の局在状態(の違い)による非発光過程をどうやって減らすか
            のほうが論点となっています。
            物質にもよりますが、何でも完全結晶に近ければ良いというわけではない
            というのが現在のところの私の研究している範囲での見解です。

            >あの色,単なるCrのd-d遷移ですから.

            はまあいいんですが

            >で,Crの濃度により配位環境による10Dqの大きさが変わるんで色が変わる,と.

            これは言いすぎじゃないですか?
            コランダムに区別される範囲であれば、Crの濃度ではCrの配位状態はさして
            変わらないと思いますが、もしその様な記述があれば出展を教えていただけます?
            コランダムは見ておりませんが、他の物質での経験上Crの濃度が少々変わっても
            配位子場は大きく変わらないと認識していますがどこかその相関を出されて
            いますでしょうか?

            >も嘘.クロム含有率のちょうど良いものだけがルビー.

            もちょっと誇張表現のように感じます。
            ルビーというのがそもそも色から名付けていてサファイアとの閾は
            明確ではありませんし、Cr以外を含むルビーももちろんあります。
            Crだけに着目すればCrの濃度によって赤色が濃くなりますので、
            多すぎれば単に黒っぽくなる、が平易な解釈ではないでしょうか。
            エメリー等はまた別の要因も含みますし。
            親コメント
            • >むしろ電子の局在状態(の違い)による非発光過程をどうやって減らすか
              >のほうが論点となっています。

              ああ、そうなんですか。
              ちょうど身近で研究している方の今の問題が変なところでの再結合過程だった
              んで、それが主なのかと思ってました。

              >これは言いすぎじゃないですか?

              はい、その通りでございます。別なものと勘違いしておりました。
              #あっちはそもそも構造が違ったんですよね。調べなおしてて気がつきました。
              #失礼。何と間違えたのかはまあ言わぬが花ということで。

              >もちょっと誇張表現のように感じます。

              確かに境は明確ではないんですが、多くても少なくても駄目なわけで、
              その観点から「ちょうどいい部分がルビー」ってのは誇張ではないと
              考えております。
              #私の言う「ちょうどいい」ってのはpointではなくregionという感じで。
              親コメント
          • …生兵法は怪我のもと、ってことですか。
            真実とかけ離れててちっとも用例の体をなしていなかったことに猛省。

            ルビーのCr含有率は1~2%でしたっけ?
            それ以上含まれるとどんな色になるか参考までに知りたいです。
            (既にオフトピですが)

            # それにしても敷居の高すぎる話ですね…
            # 用語から単位から専攻しないとついていけなさそう
            --
            ---- 何ぃ!ザシャー
            親コメント
            • >それ以上含まれるとどんな色になるか参考までに知りたいです。

              そりゃもちろんエメリーになりますんで,灰色とか黒とかの不透明な,いわゆる
              屑石になります.研磨剤にゃなるんですけどね.
              #ちなみに少ないと色の薄いピンクっぽい石に.なんて言いましたっけか.

              さすがに不純物が多いと構造はぐずぐず,まともな結晶にはなりません.
              親コメント
              • by crypt (12091) on 2004年12月21日 18時39分 (#668919)
                >ちなみに少ないと色の薄いピンクっぽい石に.なんて言いましたっけか.
                宝石としては赤以外のコランダムはサファイアだと
                思いますので「ピンクサファイア」かな。
                親コメント
      • by Dosa (17200) on 2004年12月21日 15時10分 (#668834) 日記
            眼じゃない。眼じゃ。

        メイクアップで最もよく青色を使うのはアイシャドウ(次は頬のハイライト)なので眼で正しいと思われ
        親コメント
  • by Anonymous Coward on 2004年12月21日 1時15分 (#668686)
    おめでとう。
  • この廉価版青色LEDが広まったら
    あのカリフォルニア大学サンタバーバラの中村のおじさんは
    どうなるんだろう。

    ま、どうせ特許なんて迂回できればこっちのもんだし。
    • by keta (21371) on 2004年12月21日 10時26分 (#668772)
      結晶成長についてはちょっとカジった程度なのですが、
      GaNの結晶成長を行うにはサファイアと呼ばれる基盤の上に重ねて行きます。
      サファイアというのは便宜的なもので、宝石のようにルビーとかエメラルドとか呼びわけしません

      ところで転移というのがあります。
      結晶の隣が抜けてしまったりすることで、ひとたび転移が発生すると
      その上に作った結晶も転移になる(転移が伸びる)困りものです。
      転移の部分でキャリアが消えてしまうので、半導体にかかわっている人は皆転移を嫌っています。

      たしか青色LEDの研究が始まった頃はGaNもバンドギャップなどの特性で注目されていましたが
      基盤がサファイアしか使えず、サファイアの原子間距離とGaNのそれでは
      13%ほど異なることから、大量に転移が発生することが分かりました。
      これを知ったとき、大抵の研究者はやる気をなくしてZnSeとか他の材料の研究を始めたそうですが
      後発の中村氏は研究の進んでいない放置されたGaNで研究を行い、成功したと聞いています。
      金研にもZnSeで青色LEDの研究で最先端を行っていた人がいたはずです。

      ところで、GaNの転移の問題は解決したのか、というと、していないようなのです。
      なぜ光っているか、色々言われているけれどハッキリしたことはわからないのではないでしょうか。
      転移を減らす研究は色々あるようですが、根本的なところ、
      GaNが転移だらけの結晶しかできないのに、なぜLEDとして機能するかが
      たぶん分かっていないはずです。

      現在は半導体とはまったく関係ないことをしているので、
      なにか新事実が分かっているのかも知れませんが、
      GaNの研究は、まだまだ分からない点が多いので商業的にはともかく
      そちらの研究を続けることに意味はあると思います。
      親コメント
      • by s-kei (16661) on 2004年12月21日 13時26分 (#668813)
        > GaNが転移だらけの結晶しかできないのに、なぜLEDとして機能する

        GaNの開発が成功したのはこの特長があったことも大きいですね。転移があっても光る上にやたら丈夫な半導体で、寿命も長いです。
        GaNの前に本命視されていたZnSe系の青緑色レーザーでは、ソニーなどが先頭に立って物理的に可能な限界まで転移を減らしたのに、結局寿命が今一歩伸びなかった経緯があります。

        ただしGaNでも転移の影響は皆無ではありません。紫や紫外のLEDの発光効率に大きく影響しますし、転移が多いとまともなレーザーができません。このあたりが日亜(あとソニー、豊田合成?)など限られた企業しか実用レベルのレーザーを作れない理由になっています。
        # だから安い海外製青色はあっても、紫、紫外、レーザーは無いはず。

        ZnOもやっとLEDが出来た段階ですから、これから先、似たような苦労があるでしょう。でも最終的にGaNより高効率(低消費電力!)なものが出来ると期待されてるんですよ。 :)
        親コメント
        • by Anonymous Coward on 2004年12月21日 14時59分 (#668829)
          半導体の転移は再結合中心(キャリアが結合してしまう)となりますが,一般的に半導体は再結合は非発光性で,GaNは運良く発光するので転移が多くても発光効率が良くなるのだったと思います。
          親コメント
        • by Average (3404) on 2004年12月21日 18時06分 (#668908) 日記
          そもそもバンドギャップの広い化合物半導体がなぜ伝導率が上がらないか、という根本的なメカニズム自体、まだ分からないんじゃないですか?
          研究、という観点からはやることはGaN,ZnO,ZnSeに限らず山積みだと思いますが・・・
          --
          -----------------
          #そんなワタシはOS/2ユーザー:-)
          親コメント
      • by koyo (4409) on 2004年12月21日 20時52分 (#668955)
        dislocationは「転位」じゃなかったか?
        transitionが「転移」。

        #現役ではナイ
        親コメント
      • by Average (3404) on 2004年12月21日 18時11分 (#668911) 日記
        まだ中村さんが日亜にいた頃、確か転移によってバンドギャップがちょうど青色位のレベルに落ちるんで効率よく光っているんじゃないの?という学会発表があったと思いましたが・・・。
        その後は(多分)コピー対策のためか、対外的に研究を発表するという事は無くなった様な気がしますが、この辺の経緯、詳しくご存知の方いらっしゃいますか?
        --
        -----------------
        #そんなワタシはOS/2ユーザー:-)
        親コメント
      • by ddts (10995) on 2004年12月21日 22時37分 (#668975) 日記
        転移って最初なんのことかわからへんかった。いわゆる格子欠陥のことね

        >ところで、GaNの転移の問題は解決したのか、というと、していないようなのです。
        >なぜ光っているか、色々言われているけれどハッキリしたことはわからないのではないでしょうか。

        これはまだちゃんとはわかってなかったはずです。レーザー発振ができるぐらいだから
        なんか秘密があるんでしょうが、今ひとつ決め手に欠ける状況だそうです
        親コメント
    • 問題が持ち上がるとしたら中村氏よりも、日亜のほうでしょうね。

      中村氏とっては「研究のネタが増えた」というだけじゃないかな。
      親コメント
    • 多分扱いは変わらないと思う。先駆者、ってことで。
      でも日亜は悔しいだろうね。この研究結果が二年くらい早く発表されてたら、希少金属を使って青色LEDを作る中村のおじさんにあれだけの額を払うこともなかっただろうし。
      --
      RはRevolution・Return・Rememberの意味です
      親コメント
    • どうにもならんでしょ。
      基本的に教師。教えるのが職業。
      研究目的で資金援助されているなら
      成果が出ないと降格機動隊か could be!

      でもぁ、脊髄反射で言ってると思うけど
      安いかどうかより。製品は寿命で選択されるんよ
      得にランプとしての目的だからね。
      • LEDとして「まともに売れるような製品」が出来さえすれば、
        寿命なんてあまり関係なさそうですが。
        表示用途LEDなら短寿命といわれていた頃の青色の寿命でも十分でしょう。
        それこそ電球じゃないんだし(笑)

        まあ本人がどうのというより、"世間的に"実はそんなにすごくなかったんだ
        と思われればそれはそれでよいかもしれません。(笑)
        親コメント
    • さらに大陸性の超廉価版が増えるだけです。

      今まさに街を艶ど(!?)っている青と白のイルミネーションは、
      大陸、台湾製でいっぱい。
  • by Anonymous Coward on 2004年12月21日 15時55分 (#668844)
    >発光ダイオード(LED)を作るには負の電荷を持つn型半導体と正の電荷を持つp型半導体が必要とされる

    「負の電荷を持つn型」、「正の電荷を持つp型」という説明には、ちょっと違和感がありませんか。
    もちろん完全なる間違いではありませんが…。
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