東京理科大学は，同大学 総合研究機構 「先端デバイス研究部門」の設立に伴い，記念講演会を2009年5月15日に開催した。同講演では，「窒化物半導体系 発光デバイスの現状」と題し，米University of California，Santa Barbara校（UCSB）教授の中村修二氏が登壇，同氏らのグループによる研究成果などを披露した（図1）。LEDや半導体レーザといった発光素子を始め，太陽電池など，広範囲にわたった。
LEDに関しては，「理論的には，白色LEDの発光効率は300lm/Wにいくはず」と，今後も発光効率向上が見込めることを示唆した（図2）。中村氏は発光効率向上の手段の例として，外部量子効率，あるいは内部量子効率を高める手法を紹介した。
外部量子効率を高める方法として紹介したのは，LED素子のn型GaN層の上面に「μCone」と呼ぶ突起物を複数個形成する手法である（図3）。窒素面をエッチングして実現するという。これにより，LED素子の内部で乱反射して外部へと取り出しにくかった光を，効率良く取り出せるとする。この手法は既に2003年に特許出願し2004年には論文として発表しており，「現在ほとんどのメーカーが利用しているはず」（中村氏）という。
いよいよ緑色半導体レーザの実現も視野に
一方，内部量子効率を高める方法として紹介したのが，GaN結晶の「非極性面」，あるいは「半極性面」と呼ばれる面を利用してLED素子を作製する手法である。現在販売されているLED素子では，GaN結晶の極性面である「c面」を利用している。半極性面や非極性面を利用することで，内部量子効率を低下させる要因となっている「ピエゾ電界」の影響を弱めることができる。
これにより，青色LEDや青紫色半導体レーザで利用されているInGaN系発光素子を長波長化しやすくなる。現在のInGaN系発光素子では，青色の波長帯から緑色の波長帯へと長波長化が難しい。そのため，緑色半導体レーザは現在のところ存在しない。
非極性面や半極性面を利用することで緑色半導体レーザの実現が近づくという。光励起ながら，既に514nmや525nmのレーザ光を確認済みとする（図4）。電流注入でもレーザ発振する可能性があるという。つまり，緑色半導体レーザの可能性が見えてきたことになる。
ただし，この非極性面，半極性面を利用した発光素子の大きな課題は，半極性面や非極性面のGaN基板が非常に小さいこと。そこで，UCSBと三菱化学は，水晶を製造する水熱合成法を応用した「アモノサーマル法」を利用した，大型GaN結晶の製造に取り組んでいる。この結晶から，通常のc面のGaN基板はもちろん，半極性面や非極性面のGaN基板を切り出すことができる。
このほか，InGaNを利用した太陽電池の研究開発も進めている。具体的な成果については明かさなかったが，「非常に良いものができている。期待して欲しい」と，自信を見せた。
