京セラが開発した100μm長レーザー発振の様子
京セラは2022年10月17日、GaN系微小光源を作製するためのSiをベースとした独自基板と同基板を用いた新しい工法を開発し、100μm長レーザーの発振を実現したと発表した。同社によると世界初となる。
素子の一辺が100μm以下の微小光源には短共振器レーザーとマイクロLEDがある。これらは高精細かつ小型軽量という特性を持つことから、次世代車載用ディスプレイやスマートグラス、通信、医療などの分野へ活用されつつある。
しかしLEDやレーザーなどのGaN光源の作製には、製造工程中に微小なデバイスを基板から剥離することが非常に困難であったり、欠陥密度が高くて品質にばらつきが生じたりする問題があった。また、サファイア基板を使った製法では製造コストが高くなるという課題があるが、より安価なSi基板を使った場合には、デバイス層を剥離することが困難だという別の課題もあった。
今回同社が開発した工法は、低コストで大口径化が可能なSi基板上にGaN層を育成。その上にGaN層が成長しない材料を用いてマスキングし、中央に開口部を作る。その後GaN層を成膜するとGaNの成長核が開口部上に成長。それを横方向に成膜することで、欠陥密度を抑えた高品質なGaN層が成膜でき、この低欠陥領域にデバイスを作製する。同工法では、GaN層が成長しない材料でマスキングするので剥離が容易で、Si基板を用いるので製造コストも抑えることができる。
同社では、今回開発した微小光源用のプラットフォーム技術（基板とプロセス技術）を幅広く提供し、近い将来には高品質で低コストな微小光源を市場に投入するとしている。
