LED照明第二幕（五）基板表面加工技术也进入第二阶段

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PSS（Patterned Sapphire Substrate）是有助于大幅提高LED发光效率的技术之一。该技术通过在蓝宝石基板表面形成数μm间距的凹凸图案，能将LED的光提取效率提高2～3成。2003～2004年，旨在提高LED光提取效率的研究兴起，并在这一过程中发现了该技术，2009年前后开始用于量产品。可以说，目前大部分LED都采用该技术。

PSS之所以能提高光提取效率，是因为GaN发出的光在基板上反射时，PSS能抑制向接近基板的水平方向反射的光。这部分光线在LED芯片内部反复进行全反射，无法放射到外部。虽然道理很简单，但制作什么形状的凹凸图案其实有很多技巧。

图A-1：微细加工技术或能大幅提高发光效率 对蓝宝石基板等的表面进行微细加工的技术及其效果。

光提取效率由30％提高到80％

凹凸图案技术最近取得了很大的进步。例如，理化学研究所光量子工学研究项目太赫兹量子元件研究小组的平山秀树等发现了将凹凸图案的间距缩小至原来的1/10，可将深紫外LED的光提取效率由PSS的约30％提高到正面方向最大80％的可能性注A-1）。

注A-1）目前处于模拟阶段，接下来将进入评估试制品、进行验证的阶段。

据开发出图案形成装置的东芝机械公司介绍，“微细图案并不单单控制反射，还发挥光子晶体的功能”。光子晶体是人工构成约为波长1/2周期的材料，能以高反射率反射或透射特定波长的光。

王子控股公司面向紫外LED开发出了升级版PSS的“复合构造PSS”技术。正面方向的光提取效率是不采用该构造时的2.4倍。复合构造PSS在原来为数μm间距的凹凸构造中加入了1/10间距的凹凸图案，王子控股称之为“碎形构造”。认为这种微细构造能降低GaN的晶体缺陷。

王子控股计划2016年开始销售采用该微细加工技术的直径2～6英寸（约50～150mm）的PSS。该公司此前没有供货过LED用蓝宝石基板，属于新涉足的厂商。（作者：野泽哲生，日经技术在线！供稿）