世界の文化と伝統を守る LED 照明 LED lamp! Solar panel Antenna for satellite TV Inside Ger Mongolia Ger Mr.Luvsannyam Gantumur, Minister for Education and Science o

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あいねおおふさ
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1 資料 3 次世代超スマート社会を支える窒化物半導体デバイス平成 28 年 10 月 13 日名古屋大学天野浩

2 世界の文化と伝統を守る LED 照明 LED lamp! Solar panel Antenna for satellite TV Inside Ger Mongolia Ger Mr.Luvsannyam Gantumur, Minister for Education and Science of Mongolia The LED lamp holds great promise for increasing the quality of life for over 1.5 billion people around the world who lack access to electricity grids: due to low power requirements it can be powered by cheap local solar power.

3 産官学連携による日本の青色 LED 開発の歴史 ~2014 年ノーベル物理学賞受賞研究 ~ 赤﨑勇 ( 名古屋大教授 1981 年着任 ) 1964 年工学博士 ( 名古屋大学 ) GaN ワイドギャップ青色発光 GaN: 窒化ガリウム中村修二 ( 現カリフォルニア大元日亜化学 ) 1989~1993:InGaN による高輝度化世界で初めて実用化に成功スマートフォンディスプレー Gussisaurio 1999: 白色 LED 製品化バッファ層 p 型天野浩 1988 年名古屋大学工学部助手 1989 年工学博士 ( 名古屋大学 ) 名城大学理工学部講師教授名古屋大学工学研究科教授 (2010~) 1987 年共同研究開始科学技術振興事業団 (JST) 受託研究 1995 年 : 実用化豊田合成ー JST- 名大 ( 産官学連携 ) 青色 LED 黄色蛍光体 Rotatebot

6% 削減 CO 2 排出リーマンショック 2008 年 9 月 15 日 2030

8% 2011 年 3 月 11 日東日本大震災 < 出典 > 環境省のエネルギー需要対策

4 LED はどれ位環境問題解決に貢献できるか? 2030 年度までに 2013 年比 26% 減 1997 年京都議定書 1990 年比 6% 削減 CO 2 排出リーマンショック 2008 年 9 月 15 日 2030 年度目標火力 87.8% 2011 年 3 月 11 日東日本大震災 < 出典 > 環境省のエネルギー需要対策 ( 省エネ対策 )( 平成 26 年 12 月 5 日 ) 以下の資料を基に環境省が作成電源種別発電電力量 : 電源開発の概要 ( 資源エネルギー庁 ) 2013 年度の電源別発電電力量構成比 ( 電気事業連合会 ) 電気事業における環境行動計画 ( 電気事業連合会 ) 二酸化炭素排出量 : 電気事業における地球温暖化対策の取組電気事業における環境行動計画 ( 電気事業連合会 ) 他社受電分含む

環境への世界的な取り組み Conference of the Parties (COP) 21

Rise Well Below 2 Degrees Celsius The landmark

5 環境への世界的な取り組み Conference of the Parties (COP) United Nations Framework Convention on Climate Change Historic Paris Agreement on Climate Change 196 Nations Set Path to Keep Temperature Rise Well Below 2 Degrees Celsius The landmark Paris agreement on climate change will enter into force on Nov. 4.

6 日本における LED 照明の省エネ効果 1000 LED lighting Other lighting LED ratio Year Data from Fuji Chimera Research Institute, Inc., 2014 LED Related Market Survey 2020 年に 7% (=1 兆円 ) の節電

7 新世代ディスプレイによる省エネ効果ナノロッド LED 次世代 4K スマホ SONY CRYSTAL LED DISPLAY (CLEDIS) 自発光オール LED ディスプレイ効率 >4 倍資源エネルギー庁平成 22 年度省エネルギー政策分析調査事業家庭におけるエネルギー消費実態について TV 8.9% <3% 開口率 80% 64% 64% 70% 25% 95% 95% 現状の液晶ディスプレイ総合光透過率 :5%!

8 水問題解決への貢献 6.63 億人安全な飲み水にアクセスできない Unicef World Health Organization, Progress on Drinking Water and Sanitation 2015 Update 24 億人衛生的なトイレを使えない 15 億人よりさらに多い!

9 高 Al 組成 AlGaN への挑戦高品質 AlGaN 結晶が鍵! a cubic aw cw the-forgotten-768-million/ スマートフォン基地局用高周波トランジスタブルーレイレーザー青色, 緑色, 白色 LED

10 深紫外線 LED の社会実装 10 L/m 2016 LED 関連市場総調査 p.6 Average annual growth rate 2 L/m 2016 FESPA Resin cure 2001 MIMAKI ENGINEERING CO., LTD UV curing 120 L/m Sterilizer Paper money discrimination Water purification Dermatology 2008 Beams Inc. Photolithography

12 窒化物半導体のパワーデバイスへの応用例高効率パワー半導体 ( 電力の制御供給に不可欠なデバイス ) 直流電力 100W 損失 ( 発熱 ) 5W インバーター ( 現在は Si) 交流電力 95W GaN は最高効率電力変換デバイスを実現エネルギー損失 (100%@Si-IGBT) スイッチ損失伝導損失 5% の損失 0.75% に Si 4H-SiC GaN ( 半導体材料 ) 更に省エネルギーなエレクトロニクスを日本から全発電量を更に約 9.8% 削減 LED の 7% と合わせ 2011 年前の原子力発電分の半分を省電力化

13 次世代無線通信の切り札 GaN InP GaAs SiGe S. C. Shen, Proc. IEEE

モバイル端末を含んだ情報連携基盤を構築図 8K 技術の活用可能性図医療介護情報連携ネットワーク

14 超高齢化社会のネットワーク医療介護分野における技術の高度化効率化に貢献する次世代超高速通信 (5G) 高精細画像の高速転送により遠隔医療に貢献医療情報を活用するネットワークによりモバイル端末を含んだ情報連携基盤を構築図 8K 技術の活用可能性図医療介護情報連携ネットワーク地方活性化引用資料総務省クラウド時代の医療 ICT の在り方に関する懇談会報告書概要 (H27 ) 総務省平成 28 年度版情報通信白書

15 新たな窒化物結晶技術がどのようにテハイス特性向上に貢献するか? 環境省プロジェクトで取り組んでいる技術開発欠陥欠陥欠陥欠陥窒化物系薄膜成長層高品質 GaN 基板高品位 & 原子層エピタキシーによる理論極限デバイス創成 LED サファイア基板横型電子デバイス Si 基板低温バッファ層貫通転位密度 ~10 8 cm -2 現行技術新技術

16 GaN が拓く未来像実現時期光による水質大気浄化安全な水を供給可能とする殺菌用光源により世界の住環境を改善次世代自動車燃焼エンジンにおける究極の低燃費化電気自動車に多用されるパワーデバイスを小型化高効率化ロケット航空機応用次世代ロケット航空機の移動効率改善につなげるパワーデバイスエネルギー伝送ネットワーク宇宙太陽電池 ( マイクロ波送電 ) 究極的なクリーンエネルギーを提供食の安全と農作物の安定確保につながる新光源食物工場省エネ環境に優しい社会次世代の光源により環境と人々の生活のいずれにも優しい省エネ社会の実現に貢献ロボット応用パワースーツ応用介護などの重労働や高齢者の移動支援など高齢化社会を支えるロボット技術安心安全な社会次世代パワーデバイスにより安心安全な暮らしを支えるスマートモビリティ社会を実現ネットワークを活用したエネルギーマネジメント超高速通信ネットワーク超高速動作のデバイスにより次々世代の高速通信網を実現ポスト 5G 通信スマート社会超高速伝送遠距離エネルギー伝送技術実現により新たな社会基盤インフラを構築 GaN デバイスが実現する未来社会

ス/基板発ステー(システム/デバイパワーデバイス開GaN デバイスロードマップシステムデバイス

パワースーツ食物工場自動運転先端医療レーザー照明殺菌浄化ロボット関節急速充電超高速可視光通信 LED

600V,1mΩcm 2 100KW,200KHz 横 GaN-HEMT '19 青色 LED 600V,

GaN 単結晶ウェハ GaN 単結晶 4インチ 2インチ)現在信号灯携帯端末深紫外 LED '19

HEMT 21 高周波デバイス省エネの実現 16% 削減 GaN-MOS 23 1200V,1mΩcm 2

On GaN On SiC On Si 基板 4インチウェハ 6インチウェハ欠陥密度 10 7 cm -2

出力 10W GaN-MIS 25 1200V,1mΩcm 2 100KW,1MHz GaN/GaN 24

GaN/AlN 27 10GHz,1KW On AlN 4インチウェハ抵抗率 10 10 cm -2

17 ス/基板発ステー(システム/デバイパワーデバイス開GaN デバイスロードマップシステムデバイス照明の革命鉄道航空機ポスト5G ( 低消費長寿命 ) 未来カー高周波加熱 ( 全空冷自動走行 ) パワースーツ食物工場自動運転先端医療レーザー照明殺菌浄化ロボット関節急速充電超高速可視光通信 LED 照明パソコンサーチライト小電力電源マルチカラー '25 スマートフォン GaN-HEMT V,1mΩcm 2 100KW,200KHz 横 GaN-HEMT '19 青色 LED 600V, 2mΩcm 2 波長 350nm 50KW,200KHz 量子効率 50% 28GHz,100W 光デバイス GaN 単結晶ウェハ GaN 単結晶 4インチ 2インチ)現在信号灯携帯端末深紫外 LED '19 波長 280nm 量子効率 60% 高効率高出力 '22 量子効率 60% 出力 1W GaN/SiC HEMT 21 高周波デバイス省エネの実現 16% 削減 GaN-MOS V,1mΩcm 2 100KW,200KHz, 欠陥密度 10 3 cm On サファイア -2 欠陥密度 10 4 cm -2 On GaN On SiC On Si 基板 4インチウェハ 6インチウェハ欠陥密度 10 7 cm -2 抵抗率 10 7 cm -2 抵抗率 10 8 cm 抵抗率 cm -2 量子効率 80% 出力 10W GaN-MIS V,1mΩcm 2 100KW,1MHz GaN/GaN 24 70GHz,100W GaN 単結晶 6インチ欠陥密度 10 2 cm 年 2025 年 GaN/AlN 27 10GHz,1KW On AlN 4インチウェハ抵抗率 cm -2 スマート社会 (Society 5.0) 宇宙発電 80% 削減の切り札! 機能複合によるインテリジェントシステム回路一体機電一体 2030 年ジ

Microsoft PowerPoint - 天野教授講演PPT

Microsoft PowerPoint - 天野教授講演PPT 2014 年 12 月 28 日 ( 日 )10:35-11:00 第 8 回日中省エネルギー環境総合フォーラム GaN を用いた新しいエレクトロニクスと省創エネルギーへの貢献名古屋大学大学院工学研究科電子情報システム専攻教授名古屋大学赤﨑記念研究センター長天野浩 1/22 なぜ研究テーマとして青色 LED を選んだか? 1970 1980 1990 1967 気相成長 AlN 松下技研赤﨑