Lecture

サムコ科学技術振興財団 平成29年度 第1回 研究助成金贈呈式

記念講演「世界を照らすLED」
9月6日に京都リサーチパークにおいて開催されましたサムコ科学技術振興財団 研究助成金贈呈式での名古屋大学 天野浩教授の記念講演の要旨をご紹介させていただきます。
名古屋大学 未来材料・システム研究所
未来エレクトロニクス集積研究センター
プロフィール学

あ ま のセンター長 教授

歴 1983年 名古屋大学工学部電子工学科

ひ ろし天野 浩 先生
歴 1988年 名古屋大学工学部助手

1985年 名古屋大学大学院工学研究科 博士前期課程卒業修了

職

1992年 名城大学理工学部講師

1988年 名古屋大学大学院工学研究科 博士後期課程単位取得満期退学

1998年 名城大学理工学部助教授

2002年 名城大学理工学部教授

1989年 工学博士（名古屋大学）
受賞歴 1998年 ランク賞
2001年 丸文学術賞
2002年 武田賞

■ 研究の道へ2014年 文化勲章
2014年 ノーベル物理学賞

2010年 名古屋大学大学院工学研究科他教授

2015年 名古屋大学未来材料・システム研究所
未来エレクトロニクス集積研究センター
センター長

存在がおられたことです。私の恩師、赤﨑勇先生でできませんでした。しかし、全部自分で考えて実験受賞された5名の皆様、本当におめでとうございす。赤﨑先生は企業で青色LEDの研究を続けてこできたため本当に楽しい3年間でした。幸いにしてます。皆様のご研究により世界中の人々がより幸せられましたが、研究をストップされたためやむなく修士課程が終わる頃、赤﨑研究室の助教授だったになることを祈念しております。選考委員長の村上

1981年に名古屋大学に移られました。その翌年、澤木宣彦先生（現 愛知工業大学）のお話がヒン先生から審査が非常に大変だったとのご紹介があ私は卒業研究生として赤﨑先生の研究室に入れてトとなり、当時世界で最もきれいな結晶を作ることりましたが、審査員の先生方にはそのご尽力に敬いただきました。私はコンピュータに強い関心をができました。世界の注目を集めるに違いないと意を表します。また、サムコ科学技術振興財団の皆持っておりましたが、当時のブラウン管のディスプ思い、ものすごく感激しました。特許も書きました。

様には、特に若手研究者をサポートしていただき、レイは非常に大きかったため青色LEDでディスプレ論文はアプライドフィジックスレターにすぐに通り科学技術に携わる一人として大変嬉しく思っておりイを一変させたいと思い、入れていただきました。

ましたが、当 時 はGaNの 研 究 者 が ほとんどい なます。どうもありがとうございました。
本日は、自分のキャリアを振り返り、特に若手の■ 300万円での装置造りかったため、残念ながらこの論文はほとんど注目されませんでした。

皆様の参考になればと思い、お話させていただき当時の研究環境をぜひ若い方々にお伝えしたい

次に博士課程でp型の結晶にチャレンジしまします。また、現在取り組んでいる課題につきましてのですが、赤﨑先生が名古屋大学に移られた1981た。当 時、ワイドギャップ 半 導 体では、アクセプも、紹介させていただきます。

年の研究費は、運営費交付金プラス科研費で310ターという不純物を入れると欠陥ができ、p型がで私は最初から研究者を目指していたのでは全く万円、翌年は270万円でした。本当ならば新しい結きないという自己補償効果がいわれていました。

ありません。研究者となるきっかけとしては、大学晶成長法の装置購入には1億円くらい必要でした。

実際にこれは正しいのですが、当時の私はどうし一年で受けた工学序論の講義が非常に印象に残っ

しかし、研究費が少ないということは注目されていても受け入れることができませんでした。使っていております。年配の先生でしたが、「君たちは工の字ないということであり、逆にチャンスだといえます。

た不純物は亜鉛（Zn）です。Znは不活性ですが、の意味を知っていますか？人と人とをつなぐ、これ赤﨑先生は研究に関して我々と同じ立場で議論電子線を当てると青色発光が強くなることを見出が工学です。」とおっしゃいました。私は高校まで勉してくださいました。新しい技術に関しては全員素していましたが、博士課程の3年間ではp型はでき強が大嫌いでしたが、この一言で勉強することの意人であり、学生が自由に研究や実験を進めることがませんでした。博士の学位は3年間で取るつもりで義は人々の役に立つことであると初めて心底理解できました。赤﨑先生が「一番よく知っているのはしたが、残念ながら当時の名古屋大学は論文を三でき、勉強が大好きになりました。気持ち次第で人研究の最前線にいる君たちだ」とおっしゃってくだ

つ書かないと博士論文を書かせてくれませんでし

生は大きく変わるということを実感いたしました。

さったことは特に心に残っております。赤﨑先生はた。二つは書けましたがあと一つがどうしても書け

私が最も尊敬する先生であります。

ず、学位を取ることができませんでした。しかし、それでは青色LEDの研究を少し紹介させていただきます。LEDはアメリカとヨーロッパで主に開発され実験装置は、博士課程（博士後期）の学生として非常にありがたいことに赤﨑先生は助手にしてくました。赤色LEDはガリウム（Ga）とヒ素（As）の化入られた小出康夫さん（現在 物質・材料研究機ださり、研究を続けることができました。p型にチャレンジした4年目に、フィリップスの『半導体結合合物であり、1962年に初めて世に出たといわれてい構）と一緒に全部手造りしました。高周波加熱のコます。その約10年後に、Gaとリン（P）の化合物で緑イルはまっすぐな銅パイプを買い、バーナーで温め論』のZnよりもマグネシウム（Mg）の方が活性化色LEDができました。この流れから、周期律表を見てビール瓶の周りをぐるぐる巻いて作りました。そしやすいという記述から自分の間違いに気付き、れば次に何ができるか大体予想がつきます。周期律のようにして300万円の研究費で装置を造りまし1989年に世界で初めてp型が完成しました。最初

表の下からGaとAsで赤、GaとPで緑ですから、次はた。分光器はさすがに赤﨑先生が会社から持ってこに作ったpn接合型LEDはほとんど紫外線の領域

Gaと窒素（N）で青になります。1970年代には多くられたものを使いましたが、フォトルミネッセンス測で光っていましたので、何とか条件を変えて可視の一流研究者が挑戦しましたが、残念ながら商品化定装置やホール効果測定装置は自分たちで組み立でもはっきりと見ることができるLEDができ、学位には至りませんでした。まず、きれいな結晶ができなてました。すごく時間はかかりましたが一つ一つがを取ることができました。

い、p型の結晶ができない、青色発光のために必要勉強でした。評価とはどんなものか、結晶とはどん三つのターゲットのうち二つはクリアできました

なインジウム（In）を入れたInGaNができないというなものかということを勉強する最高の機会でした。

が、最後のInGaNは大失敗の経験でした。早くかことで、この三つはできないと思い込まれるようになりました。しかし、私にとってはこの三つの先入観を突破するという明確な目標設定ができました。
もう一つ私にとって重要なことは、羅針盤となるvol.99 / 2017. OCT.

■ 青色LEDの完成

ら取り組み、2年間続けましたが、少ししかInが入らないため諦めていました。当時、InN結晶とGaN学部の4年生から修士（博士前期）1年、修士2

結晶は熱力学的に不安定なので混ざらない非混年と3年間頑張りましたが、きれいな結晶は一向に和性と考えられ、その話を受け入れていました。しかし、2年後に当時NTTにいらっしゃった松岡隆志先外線LEDの基礎技術を開発し、その成果をもとに日生（現 在 東 北 大 学）が 原 料を 運 ぶガスに窒 素を本政策投資銀行に出資してもらいベンチャー企業の使って混ざることを証明されました。
この三つが揃って青色LEDは商品化されました。私

創光科学を作り、製品化を日機装が行い紫外線LEDの生産が始まっております。浄水場のない東南アジアが当初考えていた用途はディスプレイだけでしたが、やアフリカでは、紫外線LEDは家庭ごとの浄水システ

日亜化学の技術者が青色LEDに黄色の蛍光体を重ねムやトイレの殺菌で使われます。また、樹脂の硬化やるだけで白色LEDができることを見つけてくださり、一大型プリンター、貨幣の判別、乾癬や白斑などの治療

般照明でも使えるため一気に研究人口が増加しましに使われるようになっております。

た。白熱電球と比べて10倍以上、蛍光灯と比べても2倍以上の効率で省エネにつながります。2020年まで■ GaNでエネルギー問題と環境問題のにLED電球の普及率は70%を超え、節電率はトータル解決を目指すの発電量の7%になると考えられています。電力料金でさて、ここまでがこれまでの仕事で、これから現在取は年間1兆円の節電になると言われております。
■ 紫外線LEDで水を浄化り組んでいる課題を少し紹介させていただきます。先ほどLEDの省エネ効果を紹介させていただきました
が、照明に使われる電力の割合は14%程度であり、動ノーベル財団が、「インフラを持たない世界15億人力や空調、冷蔵庫などのモーターにはさらに多く使わを照らす」とおっしゃってくださったことは本当に嬉しれております。このモーターの運転に関して、日本はイかったです。また、2015年2月にはモンゴルの教育・ンバータが普及しているため世界で最も優れていま科学大臣が名古屋大学に来られて、「あなた方はモンす。ただ、このインバータに関しても交流から直流、直ゴルの伝統文化を守ってくれた」とおっしゃってくださ流から交流への変換で損失が平均5%くらいあり、さらいました。モンゴルではゲルと呼ばれるテントでの遊に省エネが必要です。例えばソーラーパネルで82W牧生活が伝統文化でした。夜は真っ暗になりますが発発電してパソコンを動かす場合、まずパワーコンディ電機は2〜3時間しか持ちません。そのため遊牧生活ショナーで5.5%、スイッチング電源で7%、パソコン内を諦め、定住生活を希望する若い人がどんどん増えまの二つのDCコンバータで5%と12%の損失があり、実したが、LED電球のおかげで遊牧生活に戻る人たちが際に使えるのは60Wで1/4が電力損失となっていま増えつつあると喜んでくださいました。2016年3月、実す。この損失を0にしようと取り組んでおります。

際にモンゴルに行き、一家庭を訪問したら本当にLED材料はやはりGaNに注目しております。現在使われが使われていました。ものすごく感激いたしました。て いるSiに 比 べ て10倍 性 能 が 高 い ため サイズ を特別な才能がなくても一心不乱に頑張れば人々の1/10にしても同じ性能で損失も1/10になります。Siためになるということを実際に体験できました。熱中のトランジスタをGaNに変えると日本全体で10%近い力、没頭力はすごく大切だと思いますが、自分が実験

省電力化が可能になるため、名古屋大学を起点に研に打ち込めたのは30歳代前半まででした。皆様も今究者の力を結集するトランスフォーマティブエレクトがもう最後のチャンスかもしれません。ぜひ、そのつロニクスの研究施設を来年3月に立ち上げ、エネルもりで研究に没頭していただければと思います。

ギー問題と環境問題をオールジャパンで解決しようと青色LEDとその次の半導体レーザの研究も一段落しております。太陽電池は光エネルギーを電気エネした30歳代後半に、社会の課題を解決する研究をしルギーや運動エネルギーへ、パワーコンディショナーたいと考えました。3 ヵ月間のサバティカルをもらい、は直流から交流、交流から直流へ、LEDは電気エレルアメリカのサンディア国立研究所に留学させていただ

ギーから光エネルギーへの変換であり、エレクトロニきました。ここでは、アメリカの研究所がいかに創造性

クスの本質はさまざまなエネルギーの変換にあると思豊かで、面白い実験、研究をしているかということをいます。また、この技術をベースにワイヤレスの電力初めて肌で感じ、彼ら以上に社会に貢献するにはどう伝送ができないかと考えております。特に注目しておしたらいいだろうかと真剣に考えました。そこでヒントりますのがドローンです。ドローンの飛行時間は20〜になったのが、彼らと一緒に取り組んだ紫外線の発光40分くらいであり、24時間飛ばすためには充電基地素子の仕事です。地球は水の惑星といわれますが、実が必要です。その基礎となる技術をオールジャパンで際に我々が使うことができる淡水湖の水は全体の100何とか実現させようと考えております。

万分の70、川の水は100万分の2しかありません。ユ

最後に若手の先生方にぜひお伝えしたい言葉がニセフの報告によれば、いまだに6億6,000万人が安三つあります。
「挑戦」、「自立」、「貢献」です。自分の全な飲み水にアクセスできず、24億人が衛生的なトイ人生を振り返ると、わからないことへの挑戦や、学会レを使えておりません。殺菌・浄化用の紫外線LEDにの偉い先生への挑戦などさまざまな挑戦がありまし

必要な結晶は先ほどのGaNの仲間で、アルミ（Al）をた。ある程度歳を重ねるとそればかりではなく、自分混ぜた結晶です。ここでも研究費では苦労しました。の研究分野での自立を考えるようになりました。さら科研費を申請して基盤Aを取ることができましたが、に、歳を重ねて人々に貢献してこその研究者だという新しい結晶装置の購入には不足でした。しかし、装置ことを実感しております。この三つの言葉を覚えておメーカーにご協力いただき、何とか購入することがでいていただければと思います。

きました。また、高温で結晶成長するための特殊な部

最後になりますが、5名の先生方には本当に期待品も、部品メーカーに協力いただきました。この基盤しております。ぜひこれからますます研究を発展させ研究は順調に進み、きれいな結晶を作ることができまていただければと思います。

した。次にNEDOに応用研究の資金を出してもらい紫ご清聴どうもありがとうございました。

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