半導体レーザとＬＥＤとの類似点と相違点って何ですか？

質問

こんなレポート課題が出ているのですが、自分で調べてみてもよくわからないので質問します…。

「半導体レーザとＬＥＤとの類似点と相違点を、次の５つの用語を全部使って、５００文字前後で説明せよ。」
(1)ｐｎ接合
(2)再結合
(3)禁制帯
(4)共振器
(5)位相

とても困っています…。分かる方がいたら回答よろしくお願いします。

回答No.1

Tierkreis · ベストアンサー

どちらも半導体のpn結合を利用していますが、
エネルギーの抽出方法が違います。
まずLEDの場合は電子そのもののエネルギーを光エネルギーに変換します。
ですので、熱エネルギーなどを仲介させる必要がありません。
電子から半導体に電子と正孔が、価電子帯、伝導帯を流れます。
pn結合部近くで禁制帯を超え、再結合します。
この再結合の際に禁制帯幅相当のエネルギー＝光子として放出されます。

基本的にレーザの発振には反転分布の形成が必要となりますが、
このための励起機構は半導体に電圧をかけ電子を注入する方法が用いられています。
半導体のpn結合領域に電子・正孔を流し、これらの再結合の際、光子の形で禁制帯相当のエネルギーを放出する…ここまでは変わりませんが、ここで量子井戸構造(レーザで一般的な構造)などを用い、電子・正孔を高密度で注入します。この際誘導放出が継続的に発生し、放出される電磁波が急激的増加。これを共振器でフィードバック(入力に対してある操作を行った際、力が入力や操作に影響を与える仕組)することで、電磁波(光エネルギー)を発振。これによりレーザを得ることができる、という構造です。

また、LEDは自然放出光ですので光の位相は不揃いですが、
半導体レーザは上記で説明した誘導放出ですので、位相がそろっているという特徴があります。

以前私も同じようなレポートを提出した時があるので、参考になれば幸いです(汗

お礼

回答ありがとうございます！
大変参考になりました。ありがとうございました。