由东京大学、神奈川科学技术学院、三菱化学组成的研究小组在东京面向媒体召开新闻发布会上宣布，以ZnO底板无极性面做为生长面的无极性GaN结晶研制成功。该研究小组表示，利用ZnO底板，能够制备出结晶缺陷较少的高品质无极性GaN结晶。虽然距离制造LED元件还有一段距离，但是，如果采用这种高结晶品质的无极性GaN结晶，制造利用InGaN做发光层的蓝色LED（InGaN系蓝色LED），“有可能制造出外部量子效率超过50％左右的高效率蓝色LED”（东京大学生产技术研究所教授藤冈洋）。而且，以往极难制造的利用InGaN做活性层的绿色、红色、红外线LED也有望实现。按照预定，LED元件将在未来的1年内问世。 

    通过采用无极性面提高效率  

    现在市场上的蓝色LED使用的是蓝宝石底板，GaN在底板上生长利用的是极性面——c面（（0001）面）。c面的法线方向（c轴方向）即为生长轴。利用极性面时，因为InN的晶格常数大于GaN，会产生压电极化，生成压电电场。由于发光时通过压电电场注入活性 
层的电子与正孔分离，且再度结合的概率减小，从而导致了发光效率的下降。而利用相应于极性面法线方向的无极性面c面，能够削弱活性层中产生的压电电场的影响。 

　　例如，与利用极性面相比，利用底板无极性面制造InGaN系LED具有发光效率高等优势。此次，生长面使用的是m面。目前，利用m面、a面等无极性面的LED的相关研究日趋活跃，以美国加州大学圣塔巴巴拉分校（University of California，Santa Barbara）中村修二教授为中心的研究小组、京都大学和日亚化学工业组成的研究小组、罗姆公司都在积极进行LED元件的研制。 

    使用ZnO底板制造价廉物美的LED  

    无极性InGaN系LED的研究开发使用着各种各样的底板，其中，生成的结晶缺陷最少、品质最高的是GaN底板。但GaN底板“异常昂贵，2英寸需要约100万日元”（东京大学藤冈）。因此，研究小组在价格低廉的基础上，选择了制备出的结晶缺陷较少的ZnO底板。之所以生成的结晶缺陷较少，是因为ZnO的晶格常数非常接近GaN，而且结晶结构与GaN结晶同为纤维锌矿型（wurtzite-type），为六方晶构造。该研究小组注重ZnO的特性，之前已经在ZnO底板上制成了除无极性面之外的GaN膜。比较结晶品质指标——结晶的“衍射角”散乱角可以发现，此次ZnO底板上的无极性GaN结晶仅为0.04～0.07度，小于传统方法制成的无极性GaN结晶0.5度的衍射角。衍射角大小表示结晶缺陷的多少，可见形成的结晶品质非常高。  

    价格方面，2英寸的ZnO底板售价为5万日元，低于GaN底板。而且利用水热合成法量产ZnO已经实用化，在理论上价格甚至能够降到蓝宝石底板以下。  

    利用低温生长解决课题  

    但是，ZnO很容易与GaN发生反应，用传统的气相法在1000℃的高温下制备GaN结晶会加快ZnO和GaN的反应速度，形成化合物，很难得到高品质的结晶。此次，制备结晶主要使用了能够在室温下使GaN成膜的“PLD法”。PLD法是指利用脉冲激光辐照靶材，通过使材料蒸发在底板上形成膜的方式。但一般来说，PLD法与气相法等方法相比，成膜速度较慢。当问到关于量产的可行性时，东京大学的藤冈表示：“我们会把PLD法的生产能力提高到MOCVD法的水平，或者采用其他能够在室温下制备结晶的方法”。除此之外，为了提高结晶品质，在使用PLD法制备结晶前需要进行预处理，平整ZnO底板表面。具体的方式是将ZnO制成的盒状物体围绕在ZnO底板周围，再在1250℃左右进行高温平坦处理。  

    绿色和红色LED  

    除蓝色外，该研究小组还将制造其他利用ZnO底板的InGaN系LED元件，使其分别发出绿色、红色、波长较长的红外线等光线。一般来说，增大发光波长需要增加In的量，但增加In的同时，会出现结晶变形增大、压电电场增强、出现分离反应导致InN难以与GaN混合等现象，波长越长制造高效率LED的困难越大。发生相互分离的原因是In和Ga的原子半径不同。而利用无极性面能够削弱压电电场的影响、通过低温生长抑制分离反应，因此，研究小组认为，可以利用InGaN制造绿色、红色以及红外LED。