청색 LED용 기판 산화아연의 단결정 양산
휘도 3~4배, 가격은 반감

東京電波는 지난 2월부터 청색 LED(발광다이오드)용 차세대 재료로 유망시되고 있는 산화아연 단결정의 양산에 들어갔다. 청색 LED의 용도는 조명용에서 차세대 DVD(디지털 다용도 디스크)등으로 확대되고 있다. LED의 저가격화로 이어질 산화아연재의 양산으로 시장 점유율의 획득을 도모한다.
제 1탄으로 4억 엔을 투자하여 단결정 육성로를 4개 신설한다. 풀가동할 때에는 연간 매상고 9억~10억 엔을 전망한다.
자회사인 盛堈東京電波(岩手縣 一戶町)의 一戶공장에서 생산한다. 이미 시작용 육성로를 이 공장에 한 대, 群馬공장(群馬縣 玉村町)에 두 대 마련하여 岩手縣공업기술센터와 몇 개 사에 샘플을 제공하고 있다. 앞으로 로의 대수를 10대까지 늘려서 생산체제를 확충시킬 계획이다.
산화아연 단결정의 대형화에는 三菱化學, 東北대학과 공동으로 인공수정을 육성하는 ‘수열(水熱)합성법’을 개발했다. 2인치 웨하 결정의 양산을 시작한다. 또한 사이즈가 큰 3인치 웨하의 결정을 생성하는 개발에도 들어가 있다고 한다.
청색 LED에는 지금까지 사파이어 기판이 사용되었는데, 산화아연 단결정을 사용하면 휘도가 3~4배 높아지며, 제조원가도 반 정도로 낮아진다고 한다. 또한 단결정의 대형화에 성공함으로써 용도는 확대. 암의 조기발견에 유효하다고 하는 양전자방사단층촬영장치(PET)의 신틸레이터 결정용으로도 응용을 전망할 수 있다고 한다.
東京電波에서는 업계에서 선구적으로 양산화하여 수정부품에 이어 이 회사의 주력 사업으로 육성할 생각이다.       
(일경산업)
         

파장변환결정 ‘세슘 트리볼레이트’
자외광 출력 14와트 실현, 열처리로 빛 산란원인 제거

大阪대학 대학원공학연구과의 佐佐木孝友 교수, 佐治隆司 대학원생 등은 파장변환결정인 세슘 트리볼레이트(CBO)결정 속에 발생하여, 실용화의 걸림돌이 되어 왔던 빛 산란원을 결정육성 후의 열처리로 제거하는 방법을 개발했다. 열처리 후의 CBO결정을 이용한 실험에서 시판되는 리튬 트리볼레이트(LBO)결정의 약 3배인 자외광 출력 14와트를 얻었다. LBO결정을 이용한 전고체 자외 레이저 장치로 결정을 CBO결정으로 바꾸면 고출력화가 가능해져, 미세가공 등의 응용이 진행되리라고 생각된다.
CBO결정은 약 830℃로 녹인 산화세슘(Cs2O) 26%(몰비)와 붕산(B2O3)
74%(동)의 원료용액 속에서 약 2주일에 걸쳐 육성한다. CBO결정 속에는 입사한 빛 산란원이 되는 석출물이 생긴다.
이때 크기 몇 센티미터인 CBO결정을 작게 가공(5밀리×5밀리×8-20밀리미터의 장방체)하고, CBO결정은 녹지 않지만 석출물은 용해하는 820℃에서 2시간 가열한 후, 공기 중에 꺼내어 급냉한다. 그러면 용해한 석출물은 유리화하여 레이저 빛이 투과할 수 있게 된다. 천천히 온도를 낮추면 다시 석출물이 생기고, 산란원은 보이지 않는다. 결정육성 후에 열처리하여 빛 산란원을 제거하는 방법에 관해서는 阪大가 특허출원했다.
355나노미터의 자외선 발생 실험에서는 빛 산란원을 제거한 CBO결정의 자외광 출력은 14와트(고체 적외선 레이저의 입력 값은 약 100와트)가 되어 시판 LBO결정의 약 3배 이상이 되었다. 자외광 출력 후의 결정표면을 조사했는데, 큰 변화는 없었다. 석출물을 제거하지 않은 CBO결정의 경우도 자외광 출력 약 12와트를 얻을 수 있다. 단지 자외광 출력 후의 결정표면은 손상되며, 뿌옇게 흐려져서 재이용할 수 없는 상태가 되었다.
CBO결정은 결정의 갈라짐이나 흐려짐으로 이어지는 공기 속의 수분을 흡수하는 조해성(潮解性)이 있다. 이 문제는 CBO결정을 둘러싼 가스로 치환하거나 건조공기를 보냄으로써 해결할 수 있을 것 같다.
현 상태의 자외선 레이저는 가스를 이용하여 레이저 발진하는 가스 레이저가 주류. 고체적외선 레이저를 파장변환결정을 이용하여 최종적으로 자외선 레이저를 내는 전(全)고체 자외선 레이저는 고체매질만으로 구성할 수 있어 공간절약, 독성가스의 불필요, 관리의 용이성 등의 이점이 있다. 단, 실용화되어 있는 전고체 자외선 레이저 출력은 5-10와트 정도로 아직 낮아서 산업응용을 위해서라도 고출력화가 요구되고 있다.              (NK)