纳米压印技术实用化 可提升LED发光效率20-30%

纳米压印是指通过像盖章一样把刻着精细图案的模具按压到基板等的上面，大量转印该图案的技术。最近，该技术的实用化案例越来越多。

用R2R方式量产LED用模具

采用纳米压印技术的精细图案形成技术有助于提高LED和有机EL等的发光效率。东芝机械公司开发出了包括专用的压印装置在内，将LED的发光效率提高20～30%的技术。利用在蓝宝石基板表面形成凹凸图案的“PSS”(Patterned Sapphire Substrate，图形化蓝宝石衬底)，提高了反射率等，从而提高了发光输出。

东芝机械纳米加工系统业务部副业务部长后藤博史表示，存在的问题是如何减少模具的缺陷数量，以及如何使成本比利用现有步进器形成图案时更具优势。“基板有缺陷的话，LED就不会发光。而为降低成本反复使用模具的话，缺陷就会越来越多”。

该公司针对这两个问题采取的对策是，把利用R2R方式大量复制的树脂模具制成一次性产品。“把4英寸晶圆的成本降到5美元以下的目标已有眉目”。树脂模具还有一个优点，那就是适合不一定平坦的蓝宝石基板。

实现高品质GaN晶体

最近还出现了利用纳米压印技术进一步提高LED效率的可能性。古河机械金属、金泽工业大学、东芝机械以及早稻田大学副教授水野润的研究室利用纳米压印技术开发出了将GaN晶体的位错(位错：晶体中含有的线状缺陷。此前GaN晶体的位错密度高达1×109/c㎡以上，被认为是向LED流过大电流时导致发光效率降低的原因。)降至大约原来的1%的方法。

具体方法是：首先在原来的GaN晶体上形成SiO₂薄膜，利用纳米压印技术形成几十个nm宽的小口;然后再次生长GaN晶体。这样，SiO₂膜下方的GaN晶体的位错就不会到达上方的GaN晶体，由此能减少上方GaN晶体的位错。早稻田大学的水野教授介绍说，“我们试制了LED，确认该技术可提高输出功率并延长寿命。应该也能用于功率半导体”。

水野表示，该技术还有望降低LED的驱动电压。“由于位错少，以前必须达到140μm厚度的GaN晶体可大幅减薄至21μm以下”。