発光ダイオードの基礎と原理


by 宮丸文章
本発表は,学部学生及び大学院生を主な対象としている。
2014年に,日本人3人がノーベル物理学賞を受賞した青色発光ダイオード(LED)。今後の人工照明の本流であり,今後ますますその重要性は増していく発光デバイスである。しかし,それだけ有用であるにもかかわらず,その原理は深く理解されていない。ここでは,LEDの発光原理を半導体の基本的なところから説明することにより,その物理的な特性を理解することを目的としている。比較的理解しやすい内容であるので,物性を学ぶ学生にとっては必見である。4年生の学生も是非出席することをお勧めしたい。

講演の目次を以下に示します。事前に詳しく知りたいキーワードを見つけておいて質問をするのも,より理解が深まると思います。

  1. 半導体と光学素子(主にダイオードに関して)
    • 発光素子の種類
    • 発光素子とエネルギー効率
    • 発光ダイオードの使用例
  2. 半導体の基本
    • バンドギャップ
    • 半導体の種類(真性半導体,不純物半導体)
    • 半導体の種類(バンドギャップエネルギー)
    • 半導体の種類(直接遷移,間接遷移)
  3. ダイオードの基本
    • ダイオードの構成
    • ダイオードの電気的特性
    • 発光ダイオード
    • ダイオードの作製(格子整合)
  4. 赤色発光ダイオード
    • GaAs系発光ダイオード
    • バンドギャップ調整
    • 単一ヘテロダイオード
    • ダブルヘテロダイオード
    • 量子井戸型ダイオード
  5. 青色発光ダイオード
    • ZnSe,SiC系発光ダイオード
    • GaN系発光ダイオード
  6. 白色発光ダイオード
    • 白色発光の原理