미국 캘리포니아 대학 산타바바라교(UCSB)의 中村修二 교수 등은 바탕층에 질화알루미늄을 채용한 질화갈륨·알루미늄 단일양자우물(SQW) 발광 다이오드(LED)를 개발, 292나노미터로 최초로 300나노미터를 밑도는 최단파장의 발광에 성공했다. 발광층의 바탕에 질화알루미늄을 이용함으로써 크랙 결함이 없고 게다가 200나노미터의 파장대까지 투명하기 때문에 높은 광출력을 끌어낸다. 원자외인 LED는 생화학 분야의 형광검출이나 고밀도 광기록 광원, 백색조명 등에 응용이 기대된다. 中村 교수 등은 감압유기금속기상성장장치(LP·MOCVD)로 사파이아 기판 위에 우선 질화알루미늄을 2단계로 나누어 두께 0.7마이크로미터를 성장했다. 2단계 성장은 V족과 Ⅲ족의 원료비와 온도를 각각 바꾸어 성장시키고, 또 반송가스인 수소가스의 유량제어에 의해 표면이 매끄럽고 고품질인 질화알루미늄 막을 얻을 수 있다는 것이 포인트라고 한다. 이번에 바탕에 질화알루미늄을 채용함으로써 크랙도 없고 원자 스텝의 관찰도 넓은 범위에서 볼 수 있으며 표면 평탄성이 우수한 막을 얻을 수 있었다. 전위결함밀도도 1입방센티미터당 5×10의 10승개로 낮추었다. 게다가 n형 질화갈륨·알루미늄을 쌓은 위에서 6나노미터 두께의 SQW발광층, p형 질화갈륨·알루미늄을 순차 성장하고 마지막으로 고농도 p형 질화갈륨을 성장시켰다. 최상층인 고농도 p형 질화갈륨을 얇게 쌓음으로써 자외발광의 흡수를 억제했다. 직류전류에서 실온발광하며, 292나노미터에 발광피크가 있으며, 그 반값 폭은 20나노미터로 매우 작다. 직류 120밀리암페어의 전류에서 2.4마이크로와트의 광출력을 얻었다고 한다. 질화알루미늄을 바탕으로 선택한 것은 압축 굴절을 일으켜 크랙결함을 없애기 위함과 200나노미터대까지 투명하기 때문에 광흡수가 없어 광출력의 고출력화를 꾀할 수 있기 때문. 지금까지 질화갈륨을 바탕으로 채용한 것이 많지만 질화갈륨에서는 인장 굴절이 있어 크랙발생이 많았다. 또 남캘리포니아대 연구팀은 질화갈륨·알루미늄을 바탕으로 채용한 LED에서 280나노미터 발광을 관측했는데, 질화갈륨·알루미늄 바탕은 질화알루미늄보다도 크랙이 많아지는 것을 피할 수 없어 질화알루미늄 바탕에 의한 개발이 경쟁적으로 이루어지고 있다. 지금까지 질화알루미늄 바탕의 LED에서는 340나노미터의 발광파장이 가장 짧은 것이었다. (NK)