• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.397.1-397.1
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• 2014

최근 방사선 진단 영역에 이용되고 있는 증감지는 입사된 방사선의 감도를 증가시키기 위해 형광체를 사용하고 있으며, 외부의 에너지를 흡수하여 빛으로 방출하는 역할을 한다. 이는 방사선 검출기, 디스플레이, 의료기기 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 필름에 X선을 노출 할 경우 형광체의 사용 유무에 따라 방사선 흡수 효율에 영향을 미치며, 이는 발광 효율 및 감도에 주요한 인자로 작용한다. 현재 상용화되어 있는 형광체는 낮은 발광 효율로 인한 한계를 가지므로, 발광 효율 향상을 위하여 제작 구조에 대한 연구가 진행되고 있다. 이 중 반사막을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 형광체의 제조를 위하여 보편적으로 이용하고 있는 스크린프린팅 방법에서 건조 공정을 수행 시 균일도가 감소하는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 반사막의 증착을 불균일하게 만드는 원인으로 작용하고 빛의 산란을 초래하는 현상을 초래한다. 이에 본 연구에서는 증착 시 투명도 저하에 따라 반사율이 증가되는 반사막 성질을 가지며, 방수성 및 절연성과 같은 보호층 특성을 지닌 유기성 투명 박막 페를린에 대하여 연구하고자 한다. 본 연구에서는 화학적 증기 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 투명 필름의 상단에 페를린을 코팅한 시편과 코팅하지 않은 시편으로 구분하여 제작하였고, 상단에 스크핀프린팅 방법을 활용하여 형광체를 도포 하였다. 시편 제작 후 실험은 시편을 필름 상단에 위치시키고, 일반진단에너지 대역(Model-SF 80)의 X선을 조사하였다. 이 후 현상기(model-pro14)를 통해 현상된 필름에 나타난 광학적 농도(Optical Density, O.D)를 농도계(Fluke Biomedical Nuclear Associates Densitometer)로 측정하였는데, 불확실성을 줄이기 위하여 총 5회를 측정하여 그 중 2번째로 높은 값을 도출하였다. 측정 결과, 페를린을 코팅한 형광체에서는 1.71의 O.D 값이 측정되었고, 페를린을 코팅하지 않은 형광체에서는 1.43의 O.D 값이 측정되었다. 이를 이용하여 투명도를 산출한 결과 상대적으로 약 1.76% 차이가 나타났다. 이러한 결과는 페를린 활용 시 환자의 피폭 선량 저감화 및 해상력 개선을 도모할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.171-171
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• 2013

최근에 희토류 이온이 도핑된 형광체를 램프, 플라즈마, 디스플레이 패널, 음극선관, 광전 소자에 응용하기 위한 연구에 많은 노력이 경주되고 있다. 특히 희토류 이온은 4f-껍질에 존재하는 전자의 독특한 성질 때문에 좁은 밴드폭과 강한 발광 특성을 나타내므로 발광 다이오드, 자석, 촉매, 디스플레이 패널용 형광체로 개발되고 있다, 본 연구에서는 고효율의 녹색과 적색 형광체를 개발하기 위하여 모체 결정은 SrSnO3, 활성제 이온은 Eu (유로퓸) 와 Tb (테르븀)을 선택하여 도핑하였다. 합성된 형광체 분말의 회절상을 XRD로 측정한 결과에 의하면, Eu3+와 Tb3+의 함량비에 관계없이 모든 세라믹 분말은 JCPDS #74-1298에 제시된 회절상과 일치하였으며, 주 피크는 $31.3^{\circ}$, $44.9^{\circ}$, $55.8^{\circ}$에서 최대값을 갖는 (110), (200), (211)면에서 발생한 회절 신호이며, 이밖에도 $22.04^{\circ}$, $65.4^{\circ}$, $74.3^{\circ}$에서 약한 회절 피크를 갖는 (100), (220), (013)면의 신호들이 관측되었다. Eu3+ 이온의 함량비가 0.05 mol 인 경우에 (110)과 (211) 피크의 세기가 최대값을 나타내었고, Eu3+의 함량비가 증가함에 따라 두 피크의 세기는 점점 감소하였다. XRD의 데이터를 Scherrer의 식에 대입하여 계산한 결정 입자의 크기는 Eu3+ 이온이 도핑된 경우에는 0 mol에서 최소의 크기를 나타내었고, Tb3+ 이온이 도핑된 경우에 입자의 크기는 0.05 mol에서 최소이었고 0 mol에서 최대값을 보였다. SEM으로 촬영한 표면 형상의 변화를 관측한 결과, Eu3+의 함량비가 0.15 mol인 경우에, 결정 입자의 평균 크기는 400~450nm이며, Tb3+의 함량비가 0.05 mol인 경우에, 결정 입자의 평균 크기는 270~290nm 이었으며, 입자의 형상은 균일하게 분포하는 구형 형태을 보였다. Eu3+와 Tb3+ 이온의 함량비가 점점 증가함에 따라 미립자들이 서로 뭉쳐져서 각각 약 720 nm와 580 nm의 크기를 갖는 큰 입자를 형성하였고, 불규칙적인 분포를 나타내었다. 여기 파장 293 nm에서 Tb3+가 도핑된 SrSnO3:Tb3+ 형광체 분말의 발광 스펙트럼을 측정한 결과에 의하면, Tb3+의 함량비에 관계없이 모든 시료는 주 피크인 550 nm (녹색)와 상대적으로 세기가 약한 500, 590, 630 nm에서 발광 스펙트럼을 나타내었다. 주 피크의 발광 세기는 0.01 mol~0.15 mol에서는 증가 하였고, 더욱 함량비를 증가함에 따라 급격하게 감소하였다. 이 현상은 활성제 이온의 mol 비가 증가함에 따라 이온 사이의 거리가 가까워져서 서로 뭉치는 현상이 주도적으로 작용하여 발광의 세기가 현저히 감소하는 것으로 판단된다. 0.10 mol 일 때 세기가 가장 강한 녹색 형광 신호를 얻었다. 여기 파장 400nm에서 Eu3+가 도핑된 SrSnO3:Eu3+ 형광체 분말의 형광 스펙트럼은 Eu3+의 함량비에 관계없이 590, 619, 696 nm에서 관측되었다. Eu3+의 몰 비가 0.01~0.05 mol 영역에서 619 nm가 주 피크이나, 몰 비가 더욱 증가함에 다라 주 피크의 파장은 590 nm로 이동하였다. 한편, 696 nm의 발광세기는 몰 비가 증가함에 따라 더욱 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.02a
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• pp.64-64
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• 1999

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.310-310
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• 2014

ZnO박막은 넓은 밴드갭 (3.37 eV), 높은 여기 결합 에너지 (60 meV)를 가지는 육방정계 우르자이트(hexagonal wurtzite) 결정구조를 가지는 II-VI족 화합물 반도체로, 가시광선 영역에서의 높은 광학적 투과도 특성과 자외선 파장에서 발광이 가능한 장점을 가진다. 최근, ZnO박막 성장 기술이 상당히 발전하였지만, 아직까지도 p-형 ZnO박막 성장 기술은 충분히 발전하지 못하여 ZnO의 동종접합 LED는 아직 상용화되지 않고 있는 실정이다. 따라서, 많은 연구 그룹에서 p-GaN, p-SiC, p-diamond, p-Si 등과 같은 p-type 물질 위에 n-type ZnO를 성장시킨 이종접합 다이오드가 연구되고 있다. 특히, p-GaN의 경우 ZnO와의 격자 불일치 정도가 1.8 % 정도로 작다는 장점이 있어 많은 연구가 이루어 지고 있다. 일반적으로 c-축을 기반으로 한 극성ZnO 발광다이오드에서는 자발 분극과 압전 분극 현상에 의해 밴드 휨 현상이 발생하고, 이로 인해 전자와 정공의 공간적 분리가 발생하게 되어 발광 재결합 효율이 제한되고 있다는 문제가 발생한다. 따라서, 본 연구에서는 극성 (0001) 및 비극성 (10-10) n-ZnO/p-GaN 발광다이오드의 성장 및 발광 소자의 전기 및 광학적 특성에 대한 비교 연구를 진행하였다. 금속유기 화학증착법을 이용하여 c-면과 m-면 위에 각각 극성 (0001) 및 반극성 (11-22) GaN박막을 $2.0{\mu}m$ 성장시킨 후 Mg 도핑을 한 p-GaN을 $0.4{\mu}m$ 성장시켜 각각 극성 (0001) 및 반극성 (11-22) p-GaN템플릿을 준비하였다. 이후, N2분위기 $700^{\circ}C$에서 3분동안 열처리를 통하여 Mg 도펀트를 활성화시킨 후 원자층 증착법을 이용하여 동시에 극성 및 반극성 p-GaN의 위에 n-ZnO를 $0.11{\mu}m$ 성장시켜 이종접합구조의 발광소자를 형성하였다. 이때, 극성 (0001) p-GaN 위에는 극성의 n-ZnO 박막이 성장되는 반면, 반극성 (11-22) p-GaN 위에는 비극성 (10-10) n-ZnO 박막이 성장됨을 HR-XRD로 확인하였다. 극성 (0001) n-ZnO/p-GaN이종접합 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼에서는 430 nm 와 550 nm의 두 피크가 동시에 관찰되었다. 430 nm 대역의 파장은 p-GaN의 깊은 준위에서 발광하는 것으로 판단되며, 550 nm 피크 영역은 ZnO의 깊은 준위에서 발광되는 것으로 판단된다. 특히, 10 mA 이하의 저전류 주입시 550 nm의 피크는 430 nm 영역보다 더 큰 발광세기를 나타내고 있다. 하지만, 10 mA 이상의 전류주입 하에서는 550 nm의 영역보다 430 nm의 발광세기가 더욱 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 ZnO의 밴드갭이 3.37 eV로 GaN의 밴드갭인 3.4 eV다 작기 때문에 우선적으로 ZnO의 깊은 준위에서 발광하는 550 nm가 더욱 우세하지만, 지속적으로 전류주입 증가에 따른 캐리어 증가시 n-ZnO에서 p-GaN로 전자가 넘어가며 p-GaN의 깊은 준위인 430 nm에서의 피크가 우세해지는 것으로 판단된다. 반면에, 비극성 (10-10) n-ZnO/반극성 (11-22) p-GaN 구조의 이종접합 발광다이오드로 전계 발광 스펙트럼에서는 극성 (0001) n-ZnO/p-GaN에 비하여 매우 낮은 전계 발광 세기를 나타내고 있다. 이는, 극성 n-ZnO/p-GaN에 비하여 비극성 n-ZnO/반극성 p-GaN의 결정성이 상대적으로 낮기 때문으로 판단된다. 또한, 20 mA 영역에서도 510 nm의 깊은 준위와 430 nm의 발광이 관찰되었다. 동일한 20 mA하에서 두 피크의 발광세기를 비교하면 430 nm의 영역은 극성 n-ZnO/p-GaN에 비하여 매우 낮은 값을 나타내고 있다. 이는 반극성 (11-22) p-GaN의 경우 극성 (0001) p-GaN에 비하여 우수한 p-형 특성에 기인한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.230-230
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• 2010

질화갈륨 기반의 III족-질화물 계열의 반도체 물질은 녹색-자외선 영역의 발광다이오드에 응용되어 왔으며 고효율, 고휘도 발광소자의 구현 및 성능 향상을 위해 많은 연구가 진행되었다. 일반적으로 널리 사용되어온 c축 방향으로 성장된 질화갈륨 기반 발광다이오드에서는 활성층의 에너지 밴드구조가 내부전기장에 의해 변형되어 전자와 정공의 재결합 확률이 저하된다. c축 방향으로 형성되는 내부전기장은 축방향으로의 자발적 분극화와 높은 압전 분극 현상에 기인한다. 이와 같은 분극 성장에서의 내부양자효율 저하 현상을 해결하기 위하여 내부 전기장이 존재하지 않는 a축과 m축과 같은 무분극 방향으로의 성장이 집중적으로 연구되고 있다. 현재 사파이어 기판위에서 무분극 성장된 박막은 높은 밀도의 결함이 발생하여 고품위의 발광다이오드 동작에 어려움을 겪고 있다. 최근 결함 밀도를 낮추고 높은 결정성을 갖는 무분극 질화갈륨 박막을 성장하기 위하여 2-단계 성장 방법, 나노구조층 삽입, 산화규소 마스크 패턴 등 다양한 성장 방법들이 연구되어 주목할 만한 연구 결과들이 보고되고 있다. 다양한 성장 방법들에 의해 성장된 박막들은 고유한 특성들을 보이는데, 특히 박막 성장방법에 따라 박막 내부에 형성되는 깊은 준위의 특성들은 발광다이오드의 소자 특성에도 큰 영향을 미치게 되므로 무분극 박막에서의 깊은 준위에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 금속-유기 화학기상증착 방법으로 r면의 사파이어기판 위에 a면의 질화갈륨을 성장시켰다. 고품질의 결정성을 구현하기 위해 저온 핵형성층, 3차원 성장층, 2차원 중간온도 성장층, 2차원 성장층의 4개 버퍼층을 사용하였으며, 질화규소 나노구조층을 삽입함으로써 고품 위의 a면 질화갈륨 박막을 구현하였다. 성장된 a면 질화갈륨 박막에 형성된 깊은 준위들은 접합용량과도분광법을 이용하여 분석되었으며 질화규소 삽입층의 유무에 따른 깊은 준위의 특성 차이에 대한 연구를 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.156-156
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• 2013

대기압 저온 플라즈마는 간단한 구조 및 제작, 쉬운 조작성, 낮은 온도 특성, 높은 화학적 반응성과 같은 많은 장점에도 불구하고, 플라즈마의 에너지가 낮아 다양한 산업적 응용에 제약을 받아왔다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 대기압에서 저온 플라즈마의 에너지를 높이는 여러 시도가 있었으며, 그 중 가까이 인접해 있는 둘 이상의 플라즈마 젯들의 결합 현상(plasma jet-to-jet coupling)을 이용하여 플라즈마 강도를 높이려는 시도가 보고되었다. 본 연구에서는 플라즈마를 발생시키는 유리관을 서로 모아 벌집모양의 배열을 갖는 플라즈마 젯 어레이 장치를 만들어 플라즈마 젯 사이에 상호결합을 유도하여 강한 플라즈마 발광을 발생시켰다. 플라즈마 젯 어레이 장치 중 가운데 위치한 플라즈마 젯은 대기압 플라즈마 젯의 형태를 구현하는 역할을 하고, 가운데를 둘러싼 주변의 여러 플라즈마 젯들은 중앙의 플라즈마 젯에 많은 하전입자를 제공하여 플라즈마 젯의 발광강도를 높이는 역할을 하는 것을 확인했다. 헬륨기체를 사용한 이 플라즈마 젯은 $100^{\circ}C$ 이하의 온도임에도 불구하고 ITO 유리의 유리면을 식각할 만큼 높은 에너지를 가졌다. 이러한 대기압 저온플라즈마 장치에서 플라즈마의 강도를 더 높이기 위해서는 플라즈마 젯 간 결합이 더 많이 일어나는 것이 중요하므로, 이를 위해 주변의 플라즈마 젯의 개수를 높이는 시도를 하였다. 플라즈마 젯 어레이 소자의 중심에 위치한 유리관의 크기를 크게 하고, 주변부의 유리관의 크기를 상대적으로 작게 하여 벌집형태의 배열보다 더 많은 유리관을 주변부에 위치시킨 후 플라즈마를 발생시키고 전기 광학적 특성을 측정하였다. 그 결과, 실험조건에 따라 가운데 플라즈마 젯에서 3배에서 5배 이상 높은 플라즈마의 발광강도를 얻었으며, 플라즈마 젯도 더 안정적으로 발생하였다. 주변부의 유리관의 개수가 증가하면 더 많은 양의 하전 입자들이 플라즈마 결합 과정에 참여하게 되고 결과적으로 더 큰 플라즈마의 발광강도를 나타내는 것이다. 본 실험은 하전입자의 상호작용에 의해 발생하는 서로 인접한 플라즈마 젯 간의 결합이 대기압 저온 플라즈마 젯의 플라즈마 발광강도를 높이는 좋은 방법임을 보였다. 이러한 플라즈마 젯 간의 결합은 대기압 저온 플라즈마의 에너지를 높일 수 있는 쉽고 간단한 방법이며, 이 방법을 이용하여 대기압 저온 플라즈마를 표면처리, 표면개질은 물론, 식각 및 증착, 나아가서는 의료/바이오 분석 기술 등 다양한 학문적, 산업적 응용에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.02a
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• pp.320-321
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• 2000

전기장 발광현상(Electroluminescence, 이하 EL)은 1936년 Destriau$^{[1]}$ 가 ZnS:Cu 분말에서 처음 전기장 발광현상을 발견한 이래 TFEL(Thin Film EL)소자의 구동전압을 감소시키는 문제는 ACTFEL(Alternating Current Thin Film EL)소자의 개발이후 계속적인 관심의 대상이 되어왔다. TFEL 소자는 전기적으로 용량소자이므로 전기장 인가시 각 층의 정전용량의 역수에 비례하는 전압이 분배되므로 동일한 조건의 형광막 사용시 소자의 구동전압을 낮추기 위해서는 절연박막의 두께를 줄이는 방법과 유전율이 높은 물질을 사용하는 방법이 있으나, 전자의 경우에는 박막의 결함이 생기기 쉬워 한계가 있기 때문에 고유전율 특성을 갖는 새로운 물질을 개발하는 것이 바람직하다. Ta$_2$O$_{5}$ 박막의 경우 작은 누설전류 특성과 고유전율 특성으로 인해 고집적을 요하는 반도체 분야에서 많은 연구가 진행되어 왔다. 또한 EL소자 응용시 효율면에서 우수한 특성이 기대되며, 특히 수분에 강한 특성을 가지고 있어 EL소자의 안정성이 예견되는 바이다. 본 연구에서는 Ta$_2$O$_{5}$ 박막의 산소 결핍에 따른 전기적 특성에 대해 연구하였고 Ta$_2$O$_{5}$ 박막을 이용한 저전압에서 구동가능한 전기장 발광소자를 제작하여 전기광학적 특성에 대해 연구하였다. (중략

• KSBB Journal
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• v.17 no.6
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• pp.571-576
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• 2002

Recombinant E. coli DH5 ${\alpha}$/pSB311 was made by cloning the genes encoding bacterial luciferase and aldehyde substrate proteins from Photohabdus luminescense, to complement defects of Lumistox, which is normally used in bioassays to monitor toxic substances in water environmental systems. The conditions for stable light production by the recombinant strains were investigated with respect to cell growth stage, cell number, and buffer conditions. The optimum growth stage was a middle-exponential stage with an OD$_{660nm}$ value of 0.6-0.7. ADout 10$^{6}$-10$^{7}$ cells per test tube was optimum for stable light emission. The effect of buffer was not significant if an optimum viable cell number was maintained. The bioluminescence of the recombinant E. coli harboring the lux operon of Photohabdus luminescense was not affected by temperature, while the bioluminescence of Lumistox was temperature sensitive. The recombinant E. coli was more sensitive to heavy metals (Cd, Cu, Hg, Zn) than Lumistox, because it does not require high concentrations of NaCl in the buffer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.199-199
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• 2016

본 연구에서는 고상반응법을 사용하여 제조한 MgWO4:Dy,Na 형광체의 광학특성과 결정구조를 조사하였다. Fig.1 XRD 주 피크는 $23.9^{\circ}$에서 관측 되었으며 (110) 면에서 발생한 회절신호이다. 결정구조는 단사정계임을 알 수 있었다. Dy,Na의 함량비를 0 mol, 0.02 mol, 0.04 mol, 0.06 mol, 0.08 mol, 0.10 mol로 변화시켜 합성했으나, 함량비와는 관계없이 동일한 XRD 회절 피크 패턴이 관측되었다. Fig.2. 그림의 220-340 nm에서 관찰되는 넓은 밴드는 $O2-{\rightarrow}W6+$에 의해 발생한 LMCT(ligand to metal charge transfer)이고, Dy에서 WO42- 그룹으로 에너지 전달에 의해서 생긴 CTB 이다. 합성한 형광체를 295 nm로 여기 시킨 모든 형광체 분말의 발광 스펙트럼은 Dy 이온의 $4F9/2{\rightarrow}6H15/2$ 전이에 의한 487 nm, $4F9/2{\rightarrow}6H13/2$ 전이에 의한 577 nm, $4F9/2{\rightarrow}6H11/2$ 전이에 의한 668 nm의 발광 스펙트럼이 관측되었다. Dy 이온이 0.02 mol일 때, 발광 세기가 가장 강하였으며, 몰 비가 증가함에 따라 발광의 세기는 감소하는 농도 소광현상이 관측되었다.

• The Optical Journal
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• s.145
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• pp.36-40
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• 2013

LED(light emitting diode)는 반도체의 P-N 접합 다이오드의 일종으로, 순방향으로 전압이 걸릴 때 단파장 광이 방출 되는 현상인 전기발광 효과를 이용한 화합물 반도체 소자의 일종으로 발광 다이오드라고도 한다. LED는 화합물 반도체의 화합물의 종류 및 조성비를 조절하여 적외선, 자외선과 빨강에서 보라에 이르는 모든 가시광선이 구현 가능하고, 소비전력이 기존의 광원에 비해 우수한 특성을 가지고 있어, 일반 조명, 산업용 조명, 전광판, TV의 BLU 등 여러 분야에 걸쳐 다양하게 이용되고 있다.