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科学と技術

青色LEDが明るく照らす未来像

ノーベル物理学賞受賞 天野浩教授インタビュー

(仮訳)




2014年のノーベル物理学賞は、高効率な青色LEDを実現させた赤﨑勇教授(名城大学)、天野浩教授(名古屋大学)、中村修二教授(カリフォルニア大学サンタバーバラ校)が受賞した。

電球や蛍光灯に比べて大幅にエネルギー効率が高く、発熱しにくく、省エネルギー、長寿命でもあるLEDだが、三氏が青色LEDを実現したことで赤・緑・青という光の三原色が揃い、応用範囲が一気に広がった。携帯電話や液晶画面のバックライト、信号機などを皮切りに、わずか数年で家庭でも白色LED照明が使われるようになった。DVDより大容量のブルーレイ・ディスクも、青色LEDがあればこそ可能になったものだ。

ノーベル賞受賞者の一人である天野教授は「自分の手で、青色LEDを実現する」という明確な意思を持って、大学4年生のときに赤﨑研究室を選んだという。「しかし、青色LEDを作ることは、想像していたよりもはるかに大変なことでした」と天野教授は振り返る。

赤色や緑色のLEDは1960年代に開発されていたが、世界中の研究者がどんなに研究を重ねても、青色だけはどうしても作ることができなかった。一番のネックは、発光素子となる結晶ができないことだった。赤﨑研究室では窒化ガリウムにターゲットを絞って研究を重ねたが、均一で大きな結晶を作ることができずにいた。

突破口を開いたのは、当時大学院生だった天野教授が手がけた実験だ。高温・高圧でないと反応しないという窒化ガリウムの弱点を克服するため、基板と窒化ガリウムの間に低温でも反応する窒化アルミニウムを挟むようにして結晶を作成した。そうしたところ、世界で初めて青色LEDの材料となる結晶を作り出すことに成功したのだ。

「今回受賞の対象となったのは、大学院生だった24歳から29歳くらいまでの6年以上におよんだ研究です。そのような若い頃の業績が認められてノーベル賞をいただけたことが、今の若い研究者たちの刺激になればいいと思います」と天野教授はいう。

現在、LED照明のエネルギー効率は最高60%で、電球などに比べれば数倍高い。とはいえ、光エネルギー以外の40%は熱になって放出されているということだ。しかも、LEDは小さなスペースにたくさんの電流を流すので、一つ一つの消費エネルギーは小さくてもエネルギー密度が極めて高く、かなり高温になるという弱点がある。そうなるとLEDの実装部品にも影響を与えるため、製品としてのコストまで上がってしまう。

数年前に比べればかなり安価になったLEDだが、まだまだ高価だと天野教授はいう。「私の研究の原動力は『人の役に立つこと』です。しかし、世界中の誰でも使えるようにするには、今のLEDは高価すぎる。そこで、私たちは2020年までにLEDのコストを今の5分の1以下にすることを目標に掲げ、エネルギー効率を高める研究に取り組んでいます」。

LED研究の醍醐味を訪ねたところ、「作ると必ず光ること」と目を輝かせながら語る天野教授。ノーベル賞を受賞しても一人の研究者としての姿勢は揺るがず、LEDが照らす明るい未来を信じて研究を進めていく。



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