名城大学　三宅秀人先生　深紫外レーザーダイオード（UV-LD）開発

名城大学の三宅秀人教授らのグループによる研究成果。まさに、サファイア基板を用いた深紫外レーザーダイオード（UV-LD）開発の世界的リーダーです。

2022年から2023年にかけて発表された、318 nm前後の室温CW発振は、**「高価なAlN基板を使わず、安価なサファイア基板でどこまで性能を出せるか」**という限界に挑んだ画期的なものです。

三宅研究室の強みである、独自の結晶成長技術についてポイントをまとめました。

三宅研究室の核となる技術

1. 高温アニール（HTA）によるAlN/サファイアの高品質化

サファイア基板上にスパッタ法などで積層したAlNを、1600℃以上の超高温で熱処理（High-Temperature Annealing）する手法です。

• 効果: 転位密度を 10⁸  cm^-2 オーダー、あるいはそれ以下まで劇的に低減。

• 利点: バルクAlN基板（数mm角〜2インチ）に比べ、サファイア基板は安価かつ大型（4〜6インチ）であるため、実用化のコストを大幅に下げられます。

2. ELO（側方向結晶成長）技術の融合

HTA技術と、微細加工を施したサファイア基板上への側方向成長（Epitaxial Lateral Overgrowth）を組み合わせることで、さらに欠陥を減らし、レーザー発振に必要な「歪み制御」と「高結晶性」を両立させています。

3. 分極ドープによるp型層の改善

深紫外領域では、Al組成が高いため通常の不純物ドープ（Mg）ではホール濃度が上がりません。三宅先生のチームは、Al組成を徐々に変化させることで発生する分極電荷を利用し、効率的にホールを供給する構造を採用しています。

318 nm CW発振の衝撃

これまで、UV-B領域（280～315 nm付近）のCW発振は、熱伝導率が高く欠陥の少ない「AlN単結晶基板」を用いるのが常識でした。

三宅先生らは、サファイア基板という熱的に不利な条件下において、HTAによる圧倒的な結晶質の改善と、緻密なデバイス設計によってCW発振を成功させました。

背景にある意図:

これは単なる「記録更新」ではなく、**「UV-LDの産業化」**を見据えた成果です。バイオ・医療分析、皮膚病治療（308 nmなど）、DNA解析など、UV-Bレーザーの需要は非常に高く、サファイア基板での成功はその普及を現実的なものにします。

三宅先生のチームは最近、さらに短波長側や、高出力化に向けたパッケージング技術（放熱対策）にも注力されています。

この「318 nm発振」に関連して、**具体的なデバイスの寿命（Reliability）**や、HTA技術のプロセス詳細について、さらに深掘りしてお伝えしましょうか？

出典：Google Gemini

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