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[현대물리학] 반도체 레이저 다이오드에 대해 |
| 요약 |
현대물리학 레포트
(반도체 레이저 다이오드에 대해)
1. 반도체 레이저(semiconductor laser)란?
레이저 다이오드(laser diode :LD)와 같은 말이며, 반도체 내에서 전자의 광학천이에 의한 광자의 유도방출을 이용한 광파의 발진기 및 증폭기를 총칭하는 말이다. 다시 말하자면 반도체 레이저는 p-n 접합 다이오드를 사용하며, pn접합 다이오드에 순방향 바이어스(순방향 전류)를 인가하면 pn접합부의 전도대에 있는 전자와 가전자대에 있는 홀(정공)의 재결합이 일어난다. 이때 이 재결합을 하면서 p형측에서 감소한 에너지만큼 유도방출이 일어나고 이 유도방출에 의해 coherence한 레이저광이 방출하게 된다. 반도체 레이저는 광방출 다이오드(LED)개발 직후인 1962년에 발명되었고 그 후에 여러 가지의 레이저 다이오드들이 개발이 되었다. 주로 사용하는 소재는 GaAs, GaAlAs, InGaAsP 등이며 이 반도체 레이저는 방출된 빛이 단색광이며 높은 지향성과 높은 휘도, 소형, 고효율은 특성 때문에 오늘날 광원으로 널리 사용되고 있다.
2. 반도체 레이저의 원리
반도체 레이저의 기본 원리는 옆의 그림과 같다.
전도밴드(conduction band)와 원자가밴드(valence band)의 두 개의 에너지 밴드 사이에 에너지 차이가 존재하는데 p형과 n형 반도체의 접합사이에 전기적 전압(순방향 전압)을 걸어주면 n형 반도체의 전자가 p형 반도체의 홀과 p-n접합하는 부분에서 재결합하면서 빛을 발생시키게 된다.
전체적으로는 이런 작용으로 레이저광을 발생시키는데 좀 더 자세하게 그 원리를 살펴보면 다음과 같다. 반도체 레이저는 전도대로부터 가전자대로의 전자의 천이에 따른 발광을 이용하는데 이를 위해 p-n접합에 큰 순방향전류를 인가하여 캐리어를 주입시키면 전도대에는 다량의 전자가 |
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