研究開発戦略

クリーンで安全な社会のためにAlGaN系Far-UVC LEDの研究開発

ファームロイドは、AlGaN / GaN / AlN材料のエネルギーバンド工学及びバイオ分野での専門知識を持ち、クリーンで安全な生活環境を目指して研究を続けています。次世代半導体技術であるAlGaNによるFar-UVC LEDは、理化学研究所と共同研究によって開発されています。理化学研究所の平山量子光素子研究室(more info)は、c-サファイア基板上の低コストAlNテンプレートで高出力と高効率(20%)のUVCおよびUVBデバイスを実現し、AlGaN / GaN UV LED技術に長い歴史があります(more info)。開発されたLEDは、日本大学医学部と東京農工大学でウイルスの不活化と生体への安全性を確認するためにテストされます。 (more info)

ファームロイドは国連の持続可能な開発目標[https://sdgs.un.org/goals]に貢献します。我々の優先事項は、グリーンAlGaN材料だけでなく、グリーンプロセスで、バイオエンジニアリング、UVフォトニック、およびバンドエンジニアリング技術を通じて、SDG#03(すべての人に健康と福祉を)、SDG#06(安全な水とトイレを世界中に)、SDG # 07(エネルギーをみんなにそしてクリーンに)SDG#13(気候変動に具体的な対策を)に貢献することです。

ファームロイドの哲学:

  • UV技術殺菌により感染症の蔓延を可能な限り防止し、安全な生活環境を確保します。
  • 安全なUV技術によって細菌を不活性化した後、清潔で安全な飲用水ときれいな空気を提供します。
  • 有害な影響を与えることなく、すべての生体の安全と幸福を保証するUV技術を開発します。
  • 現在使われているエキシマレーザーランプまたは有毒な水銀UVランプを交換することにより、空気、水、土壌汚染を引き起こさないことを目指しています。
    第13目SDGのガイドラインで気候変動の重大な懸念事項は大型の水銀のUVランプはCO2を排出することです。また、1950年に工業廃水(メチル水銀)が水俣湾に排出された後、水俣は深刻な水銀中毒を経験しました。水銀中毒によって引き起こされる神経学的症候群であるチッソ水俣病です。水俣協定は日本の水俣市で名付けられ、2013年10月10日に熊本で署名されました。2020年後から加盟国間で水銀(Hg)の使用を停止することが合意されました。これは2020年の水俣条約と呼ばれています。 [https://www.mercuryconvention.org/en]

生体に無害でウイルスや細菌を不活化できるファームロイドの(222-230nm帯)Far-UVC LED

細菌やウイルスに対するFar-UVCの影響(殺菌)

紫外線が細菌に当たると、それは細菌のDNA, RNAに吸収され、塩基配列のうちチミンが隣り合う部位で二量体を形成します。続いて、RNAとDNAの塩基配列を破壊することにより複製を妨げます。これらの二量体がウイルスのRNA, DNAに十分に蓄積されている場合、ウイルスの増殖は抑制され、無害になります。

Far-UVCが人間に与える影響

人間の皮膚の最外層は、最小厚さ10〜20µmの硬いタンパク質ケラチンからなる角質層です。ウイルスの直径は0.1µm未満であり、人の皮膚細胞の直径は10〜30 µmであるため、220〜230 nmのUV光がウイルスを透過して不活化します。ただし、220〜230 nmの紫外線は、下にある生細胞に到達する前に、最も外側の硬いタンパク質層(ケラチン)に吸収されるため、人間の皮膚細胞に浸透して損傷を与えることはできません。

(222-230 nm)帯域のAlGaN Far-UVC LEDのエピ成長と作製

AlGaN Far-UVC LEDの開発には、低圧有機金属気相成長法(MOCVD)によるエピ成長および素子の作製が含まれます。次に、LEDサンプルの構造特性、光特性、電気特性、性能(出力、外部量子効率)などのの測定を行います。その後,標準的なフリップチップ(FC),LEDへのワイヤボンディングやレンズ実装などのパッケージ技術も行います。最後に、Far-UVC LEDパネルでウイルスの不活化の照射試験に入ります。特に、SARS-CoV-2の不活性化に対する紫外線の効果を把握することと同時に、人体や家畜への安全性を確保するために照射試験を実施します。我々はUV技術システムの標準的なパッケージ、Far-UVC LEDの実用化を目指します。しかし、その前に、AlGaN Far-UVC LED素子におけるいくつかの技術的な課題を克服する必要があります。