PN접합을 이용한 청색 LED

소개

PN 접합을 이용하여 청색 LED가 어떻게 형성되는 지에 대해 조사했습니다.

목차

1. LED에 관해
2. LED의 구조와 원리
3. LED에 관련 논문 분석
4. 참고문헌

본문내용

1. LED에 관해
1) LED란?
Light Emitting Diode의 약자로써 우리말로는 발광다이오드라고 한다. 전기에너지를 통해 빛을 방출하는 다이오드라는 의미이며 트랜지스터와 함께 반도체 소자의 대표한다. LED는 기존의 백열전구와 형광등과는 다른 구조를 가지며 발광기능을 가진 반도체소자이다. LED는 인류가 발명한 인공광원 중 가장 혁신적이다. 사용하기가 쉬우며 수명이 길기 때문에 많은 주목을 받으며 계속하여 발전을 거듭해왔다.
2) LED의 특징
(1)LED는 다른 광원과 달리 소형이기 때문에 사용하기가 쉽다. 휴대폰에 장착되어 있는 LED는 쌀알 정도의 크기지만 매우 강하게 발광을 한다.
(2)단일 파장의 발광이다. 즉, 적생 성분이라든지 청색 성분이라든지 매우 한정된 파장성분의 가진 빛을 방출한다. 그 이유는 반도체 소자를 구성하는 원자 구조에 따라 방출하는 에너지가 정해져있기 때문이다.
(3)LED는 낮은 전압에서 발광한다. 대략 1.5V~6V정도의 전압에서 발광하기 때문에 건전지 같은 간단한 전원을 상용해서도 발광시킬 수 있다. 방출하는 빛의 색에 따라 필요한 전압이 각각 다르다.

<중 략>

DAP와 FA의 방출에 의한 peak 에너지는 각각의 공식으로 알 수가 있다.
각각 알게 된 peak 에너지(12K일 때 DAP방출과 77K일 때 FA방출)를 통해서 억셉터 이온 에너지는 =111meV으로 도너 이온에너지는 =25~30me/v로 알 수 있었다.
<- 각 온도에 따른 ZnSe LED의 포토루미네선스 스펙트럼을 나타내었다.
포토루미네선스에 대해 알아보았고 이번에는 전계루미네선스(El) 스펙트럼을 분석해보면 Fig 5에 나타나있다. 앞서 77K일 때의 PL 비교할 때 동적전계[DF(Dynamic Field)]에 의한 방출로 인한 에너지가 2.775eV이고 FA에 의한 에너지는 2.701eV로 77K일 때의 EL을 알수 있다.
DF방출이란 Dynamic Field Emission인데 Field Emission은 전계에 의해 금속 표면에서 전자가 빠져나오는 것이다. 이 원리는 FED와 같은 디스플레이에서 사용될 수 있는데 전계에 의한 전자들이 형광체를 때림으로써 발광시켜 영상을 표시할 수 있다.
FA방출은 온도가 올라가면서 점차 감소하게 되고 110K가 되면 방출로 인한 에너지는 DF방출이 대부분이 된다. 300K에서 EL 스펙트럼은 FA에 의한 방출은 없으며 강한 DF방출을 보인다.

참고자료

· 고체전자공학 6판/ 지은이 : 벤 스트리트만, 산제이 베너지/ 옮긴이 : 곽계달, 김성준, 전국진/(주)피어슨에듀케이션코리아
· 알기 쉽게 설명한 LED 발광다이오드/ 지은이 : Ando koushi/번역 : 김소라/ BM성안당