KR20130101221A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층; 제2 도전형 반도체층; 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이의 활성층;을 포함하고, 상기 활성층은 우물층과 장벽층이 적어도 한 번 교대로 적층되고, 상기 장벽층은 제1 영역과, 상기 제1 영역을 중심으로 상기 제1 도전형 반도체층 방향에 위치하는 제2 영역과, 상기 제1 영역을 중심으로 상기 제2 도전형 반도체층 방향에 위치하는 제3 영역을 각각 포함하고,적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역의 에너지 밴드갭이 상기 제2 영역의 에너지 밴드갭 및 상기 제3 영역의 에너지 밴드갭보다 크다.A light emitting device according to an embodiment includes a first conductive semiconductor layer; A second conductivity type semiconductor layer; And an active layer between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer, wherein the active layer is formed by alternately stacking a well layer and a barrier layer at least once, and wherein the barrier layer comprises: a first region; A second region positioned in the direction of the first conductivity type semiconductor layer with respect to the first region, and a third region positioned in the direction of the second conductivity type semiconductor layer with respect to the first region, respectively, In one barrier layer, the energy bandgap of the first region is greater than the energy bandgap of the second region and the energy bandgap of the third region.
Description
실시예는 발광소자에 관한 것이다.An embodiment relates to a light emitting element.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.BACKGROUND ART Light emitting devices such as a light emitting diode (LD) or a laser diode using semiconductor materials of Group 3-5 or 2-6 group semiconductors are widely used for various colors such as red, green, blue, and ultraviolet And it is possible to realize white light rays with high efficiency by using fluorescent materials or colors, and it is possible to realize low energy consumption, semi-permanent life time, quick response speed, safety and environment friendliness compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps .
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.Therefore, a transmission module of the optical communication means, a light emitting diode backlight replacing a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) constituting a backlight of an LCD (Liquid Crystal Display) display device, a white light emitting element capable of replacing a fluorescent lamp or an incandescent lamp Diode lighting, automotive headlights, and traffic lights.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an energy band diagram of a light emitting diode according to the prior art.
종래 기술에 따른 발광 다이오드는 다중 양자 우물 구조(MQW)로 이루어진 활성층(10)을 포함하고, 상기 활성층(10)의 장벽층(12)은 전자 및 정공(캐리어)을 우물층(11) 내로 결속시키기 위하여 GaN로 구성되거나, 소량의 In을 포함한 InGaN로 구성된다.The light emitting diode according to the prior art includes an
그러나 이때, 우물층(11)과 장벽층(12)의 In 함량 차이에 의해 활성층(10)에 응력이 발생하고, 이로 인해 분극(polarization) 현상이 일어나 전자의 파동함수와 정공의 파동함수가 중첩되는 것을 방해한다.However, at this time, stress is generated in the
또한, 장벽층(12)이 소량의 In을 포함한 InGaN로 구성되는 경우, 장벽층(12)의 에너지 밴드갭이 n-GaN이나 p-GaN의 에너지 밴드갭보다 작아서 장벽층(12)의 상단에도 전자나 정공이 존재하게 되고, 이러한 전자나 정공은 우물층(11)에 결속되지 않아 발광에 기여하지 않을 수 있다.In addition, when the
따라서, 응력에 따른 분극 현상에 의해 발생하는 장벽층의 밴드휨 현상을 줄이고, 우물층으로의 캐리어의 결속률을 개선할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to reduce the band warping phenomenon of the barrier layer caused by the polarization phenomenon due to the stress and to improve the binding rate of the carrier to the well layer.
실시예는 발광소자의 발광 효율을 향상시키고자 한다.The embodiment attempts to improve the luminous efficiency of the light emitting device.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층; 제2 도전형 반도체층; 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이의 활성층;을 포함하고, 상기 활성층은 우물층과 장벽층이 적어도 한 번 교대로 적층되고, 상기 장벽층은 제1 영역과, 상기 제1 영역을 중심으로 상기 제1 도전형 반도체층 방향에 위치하는 제2 영역과, 상기 제1 영역을 중심으로 상기 제2 도전형 반도체층 방향에 위치하는 제3 영역을 각각 포함하고,적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역의 에너지 밴드갭이 상기 제2 영역의 에너지 밴드갭 및 상기 제3 영역의 에너지 밴드갭보다 크다.A light emitting device according to an embodiment includes a first conductive semiconductor layer; A second conductivity type semiconductor layer; And an active layer between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer, wherein the active layer is formed by alternately stacking a well layer and a barrier layer at least once, and wherein the barrier layer comprises: a first region; A second region positioned in the direction of the first conductivity type semiconductor layer with respect to the first region, and a third region positioned in the direction of the second conductivity type semiconductor layer with respect to the first region, respectively, In one barrier layer, the energy bandgap of the first region is greater than the energy bandgap of the second region and the energy bandgap of the third region.
상기 적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역에서 각각 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역으로 갈수록 In 함량이 증가할 수 있다.In the at least one barrier layer, an In content may increase from the first region to the second region and the third region, respectively.
상기 제2 영역의 In 함량과 상기 제3 영역의 In 함량은 서로 같을 수 있다.In content of the second region and In content of the third region may be the same.
상기 제2 영역의 In 함량과 상기 제3 영역의 In 함량은 서로 다를 수 있다.In content of the second region and In content of the third region may be different from each other.
상기 적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역에서 상기 제2 영역으로의 에너지 밴드갭이 계단 형상, 직선, 또는 곡선 형태로 감소할 수 있다.In the at least one barrier layer, the energy bandgap from the first region to the second region may be reduced in a stepped shape, a straight line, or a curved shape.
상기 적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역에서 상기 제3 영역으로의 에너지 밴드갭이 계단 형상, 직선, 또는 곡선 형태로 감소할 수 있다.In the at least one barrier layer, the energy bandgap from the first region to the third region may be reduced in a stepped shape, a straight line, or a curved shape.
상기 곡선 형태는 에너지 밴드갭의 중심을 향해 오목한 곡선 또는 에너지 밴드갭의 중심에서 멀어지는 방향으로 볼록한 곡선 형태를 포함할 수 있다.The curved form may include a concave curve toward the center of the energy bandgap or a convex curve in a direction away from the center of the energy bandgap.
상기 활성층의 우물층과 장벽층은 각각 InxGa1 - xN 및 InyGa1 - yN (0<x<1, 0=y<1, x>y)의 조성을 가질 수 있다.The well layer and the barrier layer of the active layer may have a composition of In x Ga 1 - x N and In y Ga 1 - y N (0 <x <1, 0 = y <1, x> y), respectively.
상기 적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역은 각각 Iny1Ga1 - y1N, Iny2Ga1 - y2N 및 Iny3Ga1 - y3N (0≤y1≤0.03, 0.03≤y2, y3≤0.07, y1<y2, y1<y3)의 조성을 가질 수 있다.In the at least one barrier layer, the first region, the second region and the third region are In y1 Ga 1 - y1 N, In y2 Ga 1 - y2 N and In y3 Ga 1 - y3 N (0≤ y1 ≦ 0.03, 0.03 ≦ y2, y3 ≦ 0.07, y1 <y2, y1 <y3).
상기 제2 도전형 반도체층에 가장 인접한 장벽층에서, 상기 제1 영역의 에너지 밴드갭과 상기 제3 영역의 에너지 밴드갭이 서로 같을 수 있다.In the barrier layer closest to the second conductive semiconductor layer, an energy band gap of the first region and an energy band gap of the third region may be the same.
상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 전자 차단층을 더 포함하고, 상기 전자 차단층의 에너지 밴드갭이 상기 장벽층의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.An electron blocking layer may be further included between the active layer and the second conductive semiconductor layer, and an energy band gap of the electron blocking layer may be greater than an energy band gap of the barrier layer.
상기 활성층의 우물층의 에너지 밴드갭은 상기 장벽층의 제2 영역 및 상기 장벽층의 제3 영역의 에너지 밴드갭보다 작을 수 있다.The energy band gap of the well layer of the active layer may be smaller than the energy band gap of the second region of the barrier layer and the third region of the barrier layer.
상기 제1 도전형 반도체층 상의 제1 전극 및 상기 제2 도전형 반도체층 상의 제2 전극을 더 포함할 수 있다.The display device may further include a first electrode on the first conductive semiconductor layer and a second electrode on the second conductive semiconductor layer.
상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 투명 전극층을 더 포함할 수 있다.The display device may further include a transparent electrode layer positioned between the second conductive semiconductor layer and the second electrode.
실시예에 따르면 우물층과 장벽층의 응력이 감소하여 분극 현상이 완화되고, 활성층의 결정성 품질이 개선될 수 있다.According to the embodiment, the stress of the well layer and the barrier layer may be reduced to alleviate the polarization phenomenon, and the crystalline quality of the active layer may be improved.
또한, 우물층으로의 캐리어의 결속력을 높여 전자와 정공의 재결합률이 증가함으로써 발광소자의 발광 효율이 향상될 수 있다.In addition, by increasing the binding force of the carrier to the well layer to increase the recombination rate of electrons and holes can be improved the luminous efficiency of the light emitting device.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이고,
도 2 및 도 3은 일실시예에 따른 발광소자의 측단면도이고,
도 4는 제1 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이고,
도 5는 제2 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이고,
도 6은 제3 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이고,
도 7은 제4 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이고,
도 8은 제5 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이고,
도 9는 제6 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이고,
도 10a는 종래에 따른 발광소자의 실제 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 그래프이고, 도 10b는 실시예에 따른 실제 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 그래프이고,
도 11은 종래에 따른 발광소자와 실시예에 따른 발광소자의 우물층에서 전자와 정공의 재결합률을 비교하여 나타낸 그래프이고,
도 12는 실시예들에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 일실시예를 도시한 도면이고,
도 13은 따른 발광소자가 배치된 헤드램프의 일실시예를 도시한 도면이고,
도 14는 실시예에 따른 발광소자 패키지가 배치된 표시장치의 일실시예를 도시한 도면이다.1 is a view showing an energy band diagram of a light emitting diode according to the prior art,
2 and 3 are side cross-sectional views of light emitting devices according to one embodiment;
4 is a diagram showing an energy band diagram of a light emitting device according to the first embodiment;
5 is a diagram illustrating an energy band diagram of a light emitting device according to a second embodiment;
6 is a diagram illustrating an energy band diagram of a light emitting device according to a third embodiment;
7 is a diagram illustrating an energy band diagram of a light emitting device according to a fourth embodiment;
8 is a diagram illustrating an energy band diagram of a light emitting device according to a fifth embodiment;
9 is a diagram showing an energy band diagram of a light emitting device according to a sixth embodiment;
10A is a graph showing an actual energy band diagram of a light emitting device according to the related art, and FIG. 10B is a graph showing an actual energy band diagram according to an embodiment.
FIG. 11 is a graph illustrating comparison between recombination rates of electrons and holes in a well layer of a light emitting device according to the related art and an embodiment;
12 is a view showing an embodiment of a light emitting device package including a light emitting device according to the embodiment,
FIG. 13 is a view showing an embodiment of a head lamp in which a light emitting device is disposed;
14 is a diagram illustrating an example of a display device in which a light emitting device package is disposed, according to an exemplary embodiment.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
도 2 및 도 3은 일실시예에 따른 발광소자의 측단면도이다. 도 2에는 수평형 발광소자를, 도 3에는 수직형 발광소자를 각각 도시하였다.2 and 3 are side cross-sectional views of light emitting devices according to one embodiment. 2 illustrates a horizontal light emitting device, and FIG. 3 illustrates a vertical light emitting device.
일실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(120), 제2 도전형 반도체층(140) 및 상기 제1 도전형 반도체층(120)과 상기 제2 도전형 반도체층(140) 사이의 활성층(130)을 포함한다.The light emitting device according to the exemplary embodiment may include a first
발광소자는 복수의 화합물 반도체층, 예를 들어 3족-5족 원소의 반도체층을 이용한 LED(Light Emitting Diode)를 포함하며, LED는 청색, 녹색 또는 적색 등과 같은 광을 방출하는 유색 LED이거나 UV LED일 수 있다. LED의 방출 광은 다양한 반도체를 이용하여 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The light emitting device includes a light emitting diode (LED) using a plurality of compound semiconductor layers, for example, a semiconductor layer of Group 3-Group 5 elements, and the LED is a colored LED or UV that emits light such as blue, green, or red. It may be an LED. The emitted light of the LED may be implemented using various semiconductors, but is not limited thereto.
제1 도전형 반도체층(120)과 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)을 합하여 발광 구조물이라 칭할 수 있다.The first
발광 구조물은, 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The light emitting structure may be, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), chemical vapor deposition (CVD), plasma chemical vapor deposition (PECVD), or molecular beam growth method (PECVD). Molecular Beam Epitaxy (MBE), Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE), or the like, and the like, but are not limited thereto.
제1 도전형 반도체층(120)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 또한 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(120)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se 또는 Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(120)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr 또는 Ba 등을 포함할 수 있다.The first
제1 도전형 반도체층(120)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(120)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.The first
제2 도전형 반도체층(140)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(140)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(140)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr 또는 Ba 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(140)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se 또는 Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The second conductivity-
본 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(120)은 n형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(140)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또는, 제1 도전형 반도체층(120)은 p형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(140)은 n형 반도체층으로 구현할 수 있다.In the present exemplary embodiment, the first
또한, 제2 도전형 반도체층(140) 상에는 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체, 예컨대 상기 제2 도전형 반도체층이 p형 반도체층일 경우 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광 구조물은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.In addition, an n-type semiconductor layer (not shown) may be formed on the second
제1 도전형 반도체층(120)과 제2 도전형 반도체층(140) 사이에 활성층(130)이 위치한다.The
활성층(130)은 전자와 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층으로, 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(120)이 n형 반도체층이고 상기 제2 도전형 반도체층(140)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 반도체층(120)에서 전자를 제공받고 상기 제2 도전형 반도체층(140)에서 정공을 제공받을 수 있다.The
활성층(130)은 다중 양자 우물 구조(Multi Quantum Well, MQW)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 활성층(130)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자 우물 구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
활성층(130)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 도전형 클래드층은 활성층의 장벽층의 밴드갭보다 더 넓은 밴드갭을 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조를 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.A conductive clad layer (not shown) may be formed on and / or below the
활성층(130)은 우물층(131)과 장벽층(132)이 적어도 한 번 교대로 적층되고, 우물층(131)의 에너지 밴드갭이 장벽층(132)의 에너지 밴드갭보다 작다.In the
도 2 및 도 3에는 일 예로서 우물층(131)과 장벽층(132)이 교대로 네 번 적층된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않는다.2 and 3 illustrate that the
활성층(130)의 장벽층(132)은 제1 영역(132a)과, 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제1 도전형 반도체층(120) 방향에 위치하는 제2 영역(132b)과, 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제2 도전형 반도체층(140) 방향에 위치하는 제3 영역(132c)을 각각 포함한다.The
즉, 활성층(130)은 적어도 하나의 장벽층(132)을 포함하고, 장벽층(132) 각각이 제1 영역(132a), 제2 영역(132b) 및 제3 영역(132c)을 포함한다.That is, the
그리고, 적어도 하나의 장벽층(132)에서, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 제2 영역(132b)의 에너지 밴드갭보다 크고, 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭 보다도 크다.In the at least one
여기서, 장벽층(130)의 제1 영역(132a)이란 장벽층(130) 각각의 중심부를 가리키고, 장벽층(130)의 제2 영역(132b)이란 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제1 도전형 반도체층(120) 방향의 외곽부를 가리키고, 장벽층(130)의 제3 영역(132c)이란 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제2 도전형 반도체층(140) 방향의 외곽부를 가리키는 것으로 정의한다.Here, the
활성층(130)의 에너지 밴드갭은 우물층(131)과 장벽층(132)을 구성하는 물질의 In 함량에 의해 조절될 수 있다. 즉, In 함량이 증가할수록 에너지 밴드갭이 작아지고 In 함량이 감소할수록 에너지 밴드갭이 커질 수 있다.The energy band gap of the
적어도 하나의 장벽층(132)에서, 제1 영역(132a)에서 제 영역(132b)으로 갈수록, 그리고 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로 갈수록 In 함량이 증가할 수 있다.In at least one
이때, 제2 영역(132b)의 In 함량과 제3 영역(132c)의 In 함량은 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.In this case, the In content of the
실시예에서는, 장벽층(132)의 에너지 밴드갭이 어디서나 동일한 것이 아니라, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b) 및 제3 영역(132c)으로 갈수록 In 함량이 점차 증가하여 에너지 밴드갭이 감소하도록 설정하여, 우물층(131)과 장벽층(132) 간에 급격한 In 함량의 변화에 따른 응력으로 인해 발생하는 분극 현상을 제어하고, 전자 및 정공과 같은 캐리어의 우물층(131)으로의 결속을 유도하여 발광소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.In an embodiment, the energy bandgap of the
장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로 갈수록, 그리고 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로 갈수록 에너지 밴드갭은 연속적으로 또는 이산적으로 감소할 수 있다. The energy bandgap may decrease continuously or discretely from the
즉, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭이 예를 들어 계단 형상으로 이산적으로 감소할 수도 있고, 직선 또는 곡선 형태로 연속적으로 감소할 수도 있다.That is, the energy bandgap from the
또한, 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭이 예를 들어 계단 형상으로 이산적으로 감소할 수도 있고, 직선 또는 곡선 형태로 연속적으로 감소할 수도 있다.In addition, the energy band gap from the
이때, 상기 곡선 형태란, 에너지 밴드갭의 중심을 향해 오목한 곡선 또는 에너지 밴드갭의 중심에서 멀어지는 방향으로 볼록한 곡선 형태를 포함하는 의미일 수 있다.In this case, the curved shape may mean a curved shape concave toward the center of the energy band gap or a convex curve shape away from the center of the energy band gap.
그러나, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭과 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭이 반드시 대칭으로 감소할 필요는 없고, 서로 다른 형태로 감소할 수도 있다.However, the energy bandgap from the
활성층(130)의 우물층(131)/장벽층(132)은 InxGa1 - xN/InyGa1 - yN (0<x<1, 0=y<1, x>y)의 조성을 가질 수 있다. 즉, 우물층(131)의 에너지 밴드갭이 장벽층(132)의 에너지 밴드갭보다 작으므로 우물층(131)의 In 함량 x가 장벽층(132)의 In 함량 y보다 크다. 또한, 장벽층(132)은 In을 포함하지 않고 GaN로만 이루어질 수도 있다.The
실시예에 따라, 발광소자가 UV LED인 경우, 활성층의 우물층과 장벽층이 Al을 포함하는 물질로 이루어질 수도 있다.In some embodiments, when the light emitting device is a UV LED, the well layer and the barrier layer of the active layer may be made of a material including Al.
일 예에서, 장벽층(132)의 제1 영역(132a), 제2 영역(132b) 및 제3 영역(132c)은 각각 Iny1Ga1 - y1N, Iny2Ga1 - y2N 및 Iny3Ga1 - y3N (0≤y1≤0.03, 0.03≤y2, y3≤0.07, y1<y2, y1<y3)의 조성을 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.In one example, the
즉, 제1 영역(132a)의 In 함량이 제2 영역(132b) 및 제3 영역(132c)의 각각의 In 함량보다 적고(y1<y2, y1<y3), 제1 영역(132a)의 In 함량 y1은 0~3%. 제2 영역(132b)과 제3 영역(132c)의 In 함량 y2, y3는 각각 3~7%일 수 있다. 장벽층(132)에 이보다 많은 In이 포함되는 경우 활성층(130)의 결정성이 저하되는 경향을 보일 수 있다.That is, the In content of the
이때, 제2 영역(132b)의 In 함량 y2와 제3 영역(132c)의 In 함량 y3는 서로 같을 수도 있고 서로 다를 수도 있다.In this case, the In content y2 of the
활성층(130)의 우물층(131)은 InxGa1 -xN(0<x<1의 조성을 가지며, 일 예로서 우물층(131)의 In 함량 x는 13~14%일 수 있다.The
따라서, 우물층(131)의 In 함량이 장벽층(132)의 제2 영역(132b) 및 제3 영역(132c)의 In 함량보다 많으므로, 우물층(131)의 에너지 밴드갭은 장벽층(132)의 제2 영역(132b) 및 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭보다 작을 수 있다.Therefore, since the In content of the
또한, 장벽층(132) 중에서, 제2 도전형 반도체층(140)에 가장 인접한 장벽층(132)은 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭과 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭이 서로 같을 수 있다.In addition, among the barrier layers 132, the
활성층(130)과 제2 도전형 반도체층(140) 사이에는 전자 차단층(EBL: Electron Blocking Layer)(150)이 위치할 수 있다.An electron blocking layer (EBL) 150 may be positioned between the
전자 차단층(150)은 캐리어 중 전자가 이동성이 좋기 때문에, 제1 도전형 반도체층(120)에서 제공된 전자가 발광에 기여하지 못하고 활성층(130)을 넘어 제2 도전형 반도체층(140)으로 빠져나가 누설 전류의 원인이 되는 것을 방지하는 전위 장벽의 역할을 할 수 있다.Since the electrons in the carrier have good mobility in the
전자 차단층(150)의 에너지 밴드갭은 활성층(130)의 장벽층(132)의 에너지 밴드갭보다 크며, AlGaN의 단일층으로 이루어지거나 AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN의 다층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.The energy bandgap of the
제1 도전형 반도체층(120)과 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)을 포함한 발광 구조물은 성장기판(110) 상에 성장된다.The light emitting structure including the first
성장기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 재료, 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있다. 성장기판(110)은 예를 들어, 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 성장기판(110)에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.The
성장기판(110) 상에 제1 도전형 반도체층(120)을 성장시키기 전에 언도프트 반도체층(115)을 먼저 성장시킬 수 있다.The
언도프트 반도체층(115)은 제1 도전형 반도체층(120)의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, 제1 도전형 도펀트가 도핑되지 않아 제1 도전형 반도체층(120)에 비해 낮은 전기 전도성을 갖는 것을 제외하고는 제1 도전형 반도체층(120)과 같을 수 있다.The
제1 도전형 반도체층(120) 상에는 제1 전극(155)이 위치하고, 제2 도전형 반도체층(140) 상에는 제2 전극(160)이 위치한다.The
제1 전극(155) 및 제2 전극(160)은 각각 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The
도 2와 같은 수평형 발광소자의 경우, 제2 도전형 반도체층(140)과 활성층(130) 및 제1 도전형 반도체층(120)의 일부가 선택적으로 식각되어 노출된 제1 도전형 반도체층(120)의 면에 제1 전극(155)이 위치한다.In the case of the horizontal light emitting device as illustrated in FIG. 2, a portion of the second
도 3과 같은 수직형 발광소자의 경우, 제2 도전형 반도체층(140) 하부에 도전성 지지기판(210)이 위치하며, 도전성 지지기판(210)이 제2 전극의 역할을 할 수 있다.In the case of the vertical light emitting device as illustrated in FIG. 3, the
도전성 지지기판(210)은 전기 전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전성 지지기판(210)은, 소정의 두께를 갖는 베이스 기판(substrate)으로서, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 또는 전도성 시트 등을 선택적으로 포함할 수 있다.The
다시 도 2를 참조하면, 제2 도전형 반도체층(140)과 제2 전극(160) 사이에 투명 전극층(170)이 위치할 수 있다.Referring to FIG. 2 again, the
투명 전극층(170)은 제2 도전형 반도체층(140)과 제2 전극(160)의 전기적 접촉을 개선하기 위한 것으로, 투광성 전도층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.The
도 3을 참조하면, 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층(140)과 도전성 지지기판(210) 사이에 반사층(230)이 위치할 수 있다.Referring to FIG. 3, a
반사층(230)은 활성층(130)에서 생성된 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.The
반사층(230)과 제2 도전형 반도체층(140) 사이에는 별도의 투명 전극층(220)이 위치할 수 있으나, 반사층(230)이 제2 도전형 반도체층(140)과 오믹 접촉하는 물질로 형성된 경우, 투명 전극층(220)은 별도로 형성하지 않을 수 있다.A separate
반사층(230) 및/또는 투명 전극층(220)이 형성된 발광 구조물과 도전성 지지기판(210)은 본딩층(215)에 의해 서로 결합될 수 있다.The light emitting structure having the
본딩층(215)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
발광 구조물의 제1 도전형 반도체층(120)의 표면에는 러프니스 패턴이 형성될 수 있다. 러프니스 패턴은 PEC(Photo enhanced chemical) 식각 방법이나 마스크 패턴을 이용한 에칭 공정 수행하여 형성할 수 있다. 러프니스 패턴은 활성층(130)에서 생성된 광의 외부 추출 효율을 증가시키기 위한 것으로서, 규칙적인 주기를 갖거나 불규칙적인 주기를 가질 수 있다.A roughness pattern may be formed on a surface of the first conductivity
또한, 발광 구조물의 측면 및 제1 도전형 반도체층(120) 상의 적어도 일부에 패시베이션층(240)이 형성될 수 있다.In addition, the
패시베이션층(240)은 산화물이나 질화물로 이루어져 발광 구조물을 보호한다. 일 예로서, 상기 패시베이션층(240)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.The
이하에서는 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 각 도면을 참조하여 실시예를 좀 더 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment will be described in more detail with reference to the respective figures showing an energy band diagram.
도 4는 제1 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an energy band diagram of the light emitting device according to the first embodiment.
제1 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(120)과 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)을 포함하고, 상기 활성층(130)은 우물층(131)과 장벽층(132)이 적어도 한 번 교대로 적층된 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.The light emitting device according to the first embodiment includes a first conductivity
활성층(130)에 포함된 장벽층(132) 각각은 중심부인 제1 영역(132a), 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제1 도전형 반도체층(120) 방향에 위치하는 제2 영역(132b), 및 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제2 도전형 반도체층(140) 방향에 위치하는 제3 영역(132c)을 포함한다.Each of the barrier layers 132 included in the
그리고, 적어도 하나의 장벽층(132)에서, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 제2 영역(132b)의 에너지 밴드갭 및 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭보다 크다.In the at least one
이때, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭과 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭은 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.In this case, the energy bandgap of the
활성층(130)의 에너지 밴드갭은 우물층(131)과 장벽층(132)을 구성하는 물질의 In 함량에 의해 조절될 수 있다. 즉, In 함량이 증가할수록 에너지 밴드갭이 작아지고 In 함량이 감소할수록 에너지 밴드갭이 커진다.The energy band gap of the
따라서, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로 갈수록, 그리고 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로 갈수록, In 함량이 증가하여 에너지 밴드갭이 감소할 수 있다. Therefore, the In content is increased from the
활성층(130)의 우물층(131)과 장벽층(132)의 In 함량 조절은, 활성층(130) 성장시 In의 소스 가스인 TMI(Trimethyl Indium)의 공급량을 조절하는 방법이 사용되거나, 활성층(130)의 성장 온도를 조절하여 고온에서 In을 휘발시키는 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.In content control of the
활성층의 장벽층은 전자나 정공과 같은 캐리어를 우물층에 결속시키기 위하여, 일반적으로 In을 포함하지 않거나 우물층에 비해 소량의 In을 포함한 물질로 구성되는데, In 함량 차이에 의해 우물층과 장벽층 간에 응력이 발생하고, 이로 인해 분극 현상(polarization)이 발생하여 전자와 정공의 재결합률이 저하되는 문제점이 존재하였다.The barrier layer of the active layer is generally composed of a material that does not contain In or contains a small amount of In compared to the well layer in order to bind carriers such as electrons or holes to the well layer. Stress occurred in the liver, which caused a polarization (polarization), there was a problem that the recombination rate of electrons and holes is reduced.
실시예에서는, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b) 및 제3 영역(132c)으로 갈수록 In 함량을 점차 증가시켜 에너지 밴드갭을 줄임으로써, 우물층과 장벽층 간의 급격한 In 함량 변화에 따른 응력을 감소시켜 분극 현상을 완화할 수 있다. 따라서, 종래에 비해 전자의 파동함수와 정공의 파동함수가 중첩되는 면적이 증가하여 전자와 정공의 재결합률이 증가할 수 있다.In an embodiment, the well layer and the barrier layer are reduced by gradually increasing the In content from the
또한, 실시예에 따른 장벽층(132)의 구조로 인해, 에너지 준위가 높은 장벽층(132)의 상단 영역에 위치하는 캐리어의 에너지를 낮춰 우물층(131)으로의 결속을 높일 수 있으므로, 발광소자의 발광 효율이 더욱 더 증가할 수 있다.In addition, due to the structure of the
도 4에는 일 예로서 우물층(131)과 장벽층(132)이 교대로 네 번 적층된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않는다.In FIG. 4, as an example, the
도 4에는 일 예로서, 네 개의 장벽층(132) 모두에서, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b) 및 제3 영역(132c)으로 갈수록 에너지 밴드갭이 감소하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않는다.In FIG. 4, as an example, in all four
활성층(130)의 우물층(131)/장벽층(132)은 InxGa1 - xN/InyGa1 - yN (0<x<1, 0=y<1, x>y)의 조성을 가질 수 있다. 즉, 우물층(131)의 에너지 밴드갭이 장벽층(132)의 에너지 밴드갭보다 작으므로 우물층(131)의 In 함량 x가 장벽층(132)의 In 함량 y보다 크다. 또한, 장벽층(132)은 In을 포함하지 않고 GaN로만 이루어질 수도 있다.The
도 4를 참조하면, 일 예로서 제1 도전형 반도체층(120)이 GaN로 이루어진 경우, 제1 도전형 반도체층(120)과 장벽층(132)의 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 같으므로, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)은 In을 포함하지 않고 GaN로만 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 4, as an example, when the first conductivity
일 예에서, 장벽층(132)의 제1 영역(132a), 제2 영역(132b) 및 제3 영역(132c)은 각각 Iny1Ga1 - y1N, Iny2Ga1 - y2N 및 Iny3Ga1 - y3N (0≤y1≤0.03, 0.03≤y2, y3≤0.07, y1<y2, y1<y3)의 조성을 가질 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.In one example, the
즉, 제1 영역(132a)의 In 함량이 제2 영역(132b) 및 제3 영역(132c) 각각의 In 함량보다 적고(y1<y2, y1<y3), 제1 영역(132a)의 In 함량 y1은 0~3%. 제2 영역(132b)과 제3 영역(132c)의 In 함량 y2, y3는 각각 3~7%일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 장벽층(132)에 이보다 많은 In이 포함되는 경우 활성층(130)의 결정성이 저하되는 경향을 보일 수 있다.That is, the In content of the
이때, 제2 영역(132b)의 In 함량 y2와 제3 영역(132c)의 In 함량 y3는 서로 같을 수도 있고 서로 다를 수도 있다.In this case, the In content y2 of the
장벽층(132)의 제1 영역(132a)과 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭은 우물층(131)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다. 따라서, 장벽층(132)의 제1 영역(132a) 및 제3 영역(132c)의 In 함량이 우물층(131)의 In 함량보다 적을 수 있다.The energy band gap of the
장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭과, 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭은 연속적으로 감소할 수 있으며, 에너지 밴드갭의 중심(C)에서 멀어지는 방향으로 볼록한 곡선 형태로 감소할 수 있다.The energy bandgap from the
에너지 밴드갭은 In 함량에 의해 조절되므로, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로 갈수록, 그리고 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로 갈수록 In 함량이 연속적으로 증가될 수 있다.Since the energy band gap is controlled by the In content, the In content continuously increases from the
제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭과, 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭이 연속적으로 점차 감소하는 경우, 우물층(131)과 장벽층(132) 간에 작용하는 응력이 완화되므로 에너지 밴드갭이 이산적으로 감소하는 경우보다 활성층(130)의 결정성 품질이 향상되고 전자와 정공의 재결합률도 증가할 수 있다.If the energy bandgap from the
도 4에는 일 예로서, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭과, 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭이 서로 대칭을 이루며 감소하는 것으로 도시하였으나, 대칭을 이루지 않고 서로 다른 형태를 가지면서 감소할 수도 있다.In FIG. 4, as an example, the energy band gap from the
또한, 도 4에는 일 예로서, 장벽층(132)의 제2 영역(132b) 또는 제3 영역(132c)과 우물층(131) 간에 소정 정도의 에너지 밴드갭의 차이가 있고 그 이후 제1 영역(132a)으로 갈수록 에너지 밴드갭이 서서히 변화하는 것으로 도시하였으나, 우물층(131)과 장벽층(132)의 인접부에서부터 에너지 밴드갭이 서서히 변화하도록 설정할 수도 있다. 이때의 제2 영역(132b) 또는 제3 영역(132c)은 우물층(131)과 장벽층(132)의 인접부를 가리키는 의미일 수 있다.In addition, in FIG. 4, as an example, there is a difference in the energy band gap between the
활성층(130)과 제2 도전형 반도체층(140) 사이에는 전자 차단층(150)이 위치할 수 있다.An
전자 차단층(150)은 캐리어 중 전자가 이동성이 좋기 때문에, 제1 도전형 반도체층(120)에서 제공된 전자가 발광에 기여하지 못하고 활성층(130)을 넘어 제2 도전형 반도체층(140)으로 빠져나가 누설 전류의 원인이 되는 것을 방지하는 전위 장벽의 역할을 할 수 있다.Since the electrons in the carrier have good mobility in the
전자 차단층(150)의 에너지 밴드갭은 활성층(130)의 장벽층(132)의 에너지 밴드갭보다 크며, AlGaN의 단일층으로 이루어지거나 AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN의 다층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.The energy bandgap of the
도 5는 제2 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating an energy band diagram of a light emitting device according to a second embodiment.
상술한 실시예들과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.Duplicates of the above-described embodiments will not be described again, and the following description will focus on differences.
제2 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(120)과 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)을 포함하고, 상기 활성층(130)은 우물층(131)과 장벽층(132)이 적어도 한 번 교대로 적층된 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.The light emitting device according to the second embodiment includes a first conductivity
활성층(130)에 포함된 장벽층(132) 각각은 중심부인 제1 영역(132a), 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제1 도전형 반도체층(120) 방향에 위치하는 제2 영역(132b), 및 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제2 도전형 반도체층(140) 방향에 위치하는 제3 영역(132c)을 포함한다.Each of the barrier layers 132 included in the
그리고, 적어도 하나의 장벽층(132)에서, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 제2 영역(132b)의 에너지 밴드갭 및 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭보다 크다.In the at least one
이때, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭과 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭은 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.In this case, the energy bandgap of the
장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭과, 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭은 연속적으로 감소할 수 있으며, 에너지 밴드갭의 중심(C)에서 멀어지는 방향으로 볼록한 곡선 형태로 감소할 수 있다.The energy bandgap from the
에너지 밴드갭은 In 함량에 의해 조절되므로, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로 갈수록, 그리고 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로 갈수록 In 함량이 연속적으로 증가될 수 있다.Since the energy band gap is controlled by the In content, the In content continuously increases from the
활성층(130)과 제2 도전형 반도체층(140)의 사이에는 전자 차단층(150)이 위치할 수 있다.An
제2 실시예와 제1 실시예의 차이점은, 제2 도전형 반도체층(140)에 가장 인접한 장벽층(132)에서, 제1 영역(132a')에서 제2 영역(132b')으로의 에너지 밴드갭은 감소하지만, 제1 영역(132a')에서 제3 영역(132c')으로의 에너지 밴드갭은 감소하지 않을 수 있다는 점이다.The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the energy band from the
제2 도전형 반도체층(140)에 가장 인접한 장벽층(132')에서, 제1 영역(132a')에서 제3 영역(132c')으로의 에너지 밴드갭이 그 이외의 장벽층(132)에서처럼 감소하는 경우, 장벽층(132')과 제2 도전형 반도체층(140)의 접합면, 전자 차단층(150)이 존재하는 경우에는 장벽층(132')과 전자 차단층(150)의 접합면에서 에너지 밴드가 휘어지므로 의도치 않은 캐리어의 결속으로 인한 손실이 발생할 수 있다.In the
따라서, 제2 실시예에서는, 제2 도전형 반도체층(140)에 가장 인접한 장벽층(132')에서, 제1 영역(132a')에서 제3 영역(132c')의 방향으로는 In 함량을 증가시키지 않고 에너지 밴드갭을 유지할 수 있다.Therefore, in the second embodiment, the In content is increased in the direction of the
도 5에서는 일 예로서, 제2 도전형 반도체층(140)에 가장 인접한 장벽층(132')의 제1 영역(132a')과 제3 영역(132c')의 에너지 밴드갭이 완전히 동일한 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 의도치 않은 캐리어의 결속으로 인한 손실을 방지하면서 분극을 완화할 수 있는 범위 내에서 제1 영역(132a')과 제3 영역(132c')의 에너지 밴드갭이 조절될 수 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 에너지 밴드갭의 조절은 장벽층(132') 성장시 In 함량 조절에 의해 달성될 수 있다.In FIG. 5, for example, the energy band gaps of the
제2 실시예에서는, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132a) 및 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭이 연속적인 곡선 형태로 감소하면서, 제2 도전형 반도체층(140)에 가장 인접한 장벽층(132')의 제1 영역(132a')에서 제3 영역(132c') 방향으로의 에너지 밴드갭이 유지되는 것으로 설명하였으나, 이는 일 예시에 불과하며, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132a) 및 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭의 감소 형태는 실시예에 따라 달라질 수 있고 이에 제한을 두지 않는다.In the second embodiment, the energy conduction band gap from the
도 6은 제3 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating an energy band diagram of a light emitting device according to a third embodiment.
상술한 실시예와 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.Duplicates of the above-described embodiment will not be described again, and the following description will focus on differences.
제3 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(120)과 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)을 포함하고, 상기 활성층(130)은 우물층(131)과 장벽층(132)이 적어도 한 번 교대로 적층된 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.The light emitting device according to the third embodiment includes a first conductivity
활성층(130)에 포함된 장벽층(132) 각각은 중심부인 제1 영역(132a), 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제1 도전형 반도체층(120) 방향에 위치하는 제2 영역(132b), 및 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제2 도전형 반도체층(140) 방향에 위치하는 제3 영역(132c)을 포함한다.Each of the barrier layers 132 included in the
그리고, 적어도 하나의 장벽층(132)에서, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 제2 영역(132b)의 에너지 밴드갭 및 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭보다 크다.In the at least one
이때, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭과 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭은 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.In this case, the energy bandgap of the
장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭과, 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭은 연속적으로 감소할 수 있으며, 에너지 밴드갭의 중심(C)에서 멀어지는 방향으로 볼록한 곡선 형태로 감소할 수 있다.The energy bandgap from the
에너지 밴드갭은 In 함량에 의해 조절되므로, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로 갈수록, 그리고 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로 갈수록 In 함량이 연속적으로 증가될 수 있다.Since the energy band gap is controlled by the In content, the In content continuously increases from the
활성층(130)과 제2 도전형 반도체층(140)의 사이에는 전자 차단층(150)이 위치할 수 있다.An
또한, 제2 도전형 반도체층(140)에 가장 인접한 장벽층(132')에서, 제1 영역(132a')에서 제2 영역(132b')으로의 에너지 밴드갭은 감소하지만, 제1 영역(132a')에서 제3 영역(132c')으로의 에너지 밴드갭은 감소하지 않을 수 있다.In addition, in the
제3 실시예에서, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭은 제1 도전형 반도체층(120) 및 제2 도전형 반도체층(140)의 에너지 밴드갭보다 작을 수 있다.In a third embodiment, the energy bandgap of the
In 함량이 증가할수록 에너지 밴드갭이 감소하므로, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)은 제1 도전형 반도체층(120) 및 제2 도전형 반도체층(140)보다 In 함량이 높을 수 있으며, Iny1Ga1 - y1N (0<y1<1)의 조성을 가질 수 있고, 일 예로서 Iny1Ga1 - y1N (0<y1<0.3)의 조성을 가질 수 있으나 이에 한정하지 않는다.Since the energy band gap decreases as the In content increases, the
장벽층(132)의 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 제1 도전형 반도체층(120) 및 제2 도전형 반도체층(140)의 에너지 밴드갭보다 작은 경우, 장벽층(132)의 제1 영역(132a) 상에도 캐리어들이 존재하며, 이러한 캐리어들은 높은 에너지를 갖게 된다.When the energy bandgap of the
제3 실시예에서는, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭과, 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭이 점차 감소하므로, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 제1 도전형 반도체층(120) 및 제2 도전형 반도체층(140)의 에너지 밴드갭보다 작은 경우에도 제1 영역(132a) 상의 캐리어들이 에너지를 잃고 우물층(131)으로 결속되도록 하여 전자와 정공의 재결합률을 향상시킬 수 있다.In the third embodiment, the energy bandgap from the
제3 실시예에서는, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 제1 도전형 반도체층(120) 및 제2 도전형 반도체층(140)의 에너지 밴드갭보다 작고, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132a) 및 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭이 연속적인 곡선 형태로 감소하는 것으로 설명하였으나, 이는 일 예시에 불과하며, 장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132a) 및 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭의 감소 형태는 실시예에 따라 달라질 수 있고 이에 제한을 두지 않는다.In the third embodiment, the energy bandgap of the
도 7은 제4 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating an energy band diagram of the light emitting device according to the fourth embodiment.
상술한 실시예와 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.Duplicates of the above-described embodiment will not be described again, and the following description will focus on differences.
제4 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(120)과 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)을 포함하고, 상기 활성층(130)은 우물층(131)과 장벽층(132)이 적어도 한 번 교대로 적층된 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.The light emitting device according to the fourth embodiment includes a first conductivity
활성층(130)에 포함된 장벽층(132) 각각은 중심부인 제1 영역(132a), 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제1 도전형 반도체층(120) 방향에 위치하는 제2 영역(132b), 및 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제2 도전형 반도체층(140) 방향에 위치하는 제3 영역(132c)을 포함한다.Each of the barrier layers 132 included in the
그리고, 적어도 하나의 장벽층(132)에서, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 제2 영역(132b)의 에너지 밴드갭 및 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭보다 크다.In the at least one
이때, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭과 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭은 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.In this case, the energy bandgap of the
장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭과, 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭은 이산적으로 감소할 수 있으며, 계단 형태로 감소할 수 있다. 계단의 형상, 높이, 폭 등은 실시예에 따라 달라질 수 있다.The energy bandgap from the
이때, 상기 제1 영역(132a)은 장벽층(132)의 중심부이면서 에너지 밴드갭의 변화가 없는 영역을 의미할 수 있다.In this case, the
에너지 밴드갭은 In 함량 조절에 의해 조절되므로, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로 갈수록, 그리고 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로 갈수록 In 함량이 이산적으로 증가될 수 있다.Since the energy bandgap is controlled by In content control, the In content is discretely from the
활성층(130)과 제2 도전형 반도체층(140)의 사이에는 전자 차단층(150)이 위치할 수 있다.An
또한, 제2 도전형 반도체층(140)에 가장 인접한 장벽층(132')에서, 제1 영역(132a')에서 제2 영역(132b')으로의 에너지 밴드갭은 감소하지만, 제1 영역(132a')에서 제3 영역(132c')으로의 에너지 밴드갭은 감소하지 않을 수 있다.In addition, in the
도 8은 제5 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다. 8 is an energy band diagram of a light emitting device according to a fifth embodiment.
상술한 실시예와 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.Duplicates of the above-described embodiment will not be described again, and the following description will focus on differences.
제5 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(120)과 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)을 포함하고, 상기 활성층(130)은 우물층(131)과 장벽층(132)이 적어도 한 번 교대로 적층된 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.The light emitting device according to the fifth embodiment includes a first conductivity
활성층(130)에 포함된 장벽층(132) 각각은 중심부인 제1 영역(132a), 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제1 도전형 반도체층(120) 방향에 위치하는 제2 영역(132b), 및 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제2 도전형 반도체층(140) 방향에 위치하는 제3 영역(132c)을 포함한다.Each of the barrier layers 132 included in the
그리고, 적어도 하나의 장벽층(132)에서, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 제2 영역(132b)의 에너지 밴드갭 및 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭보다 크다.In the at least one
이때, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭과 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭은 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.In this case, the energy bandgap of the
장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭과, 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭은 연속적으로 감소할 수 있으며, 에너지 밴드갭의 중심(C)을 향해 볼록한 곡선 형태로 감소할 수 있다.The energy bandgap from the
이때, 상기 제1 영역(132a)은 장벽층(132)의 중심부이면서 에너지 밴드갭의 변화가 없는 영역을 의미할 수 있다.In this case, the
에너지 밴드갭은 In 함량 조절에 의해 조절되므로, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로 갈수록, 그리고 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로 갈수록 In 함량이 연속적으로 증가될 수 있다. Since the energy band gap is controlled by the In content control, the In content continuously increases from the
활성층(130)과 제2 도전형 반도체층(140)의 사이에는 전자 차단층(150)이 위치할 수 있다.An
또한, 제2 도전형 반도체층(140)에 가장 인접한 장벽층(132')에서, 제1 영역(132a')에서 제2 영역(132b')으로의 에너지 밴드갭은 감소하지만, 제1 영역(132a')에서 제3 영역(132c')으로의 에너지 밴드갭은 감소하지 않을 수 있다.In addition, in the
도 9는 제6 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다. 9 is an energy band diagram of a light emitting device according to a sixth embodiment.
상술한 실시예와 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.Duplicates of the above-described embodiment will not be described again, and the following description will focus on differences.
제6 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(120)과 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)을 포함하고, 상기 활성층(130)은 우물층(131)과 장벽층(132)이 적어도 한 번 교대로 적층된 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.The light emitting device according to the sixth embodiment includes a first conductivity
활성층(130)에 포함된 장벽층(132) 각각은 중심부인 제1 영역(132a), 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제1 도전형 반도체층(120) 방향에 위치하는 제2 영역(132b), 및 상기 제1 영역(132a)을 중심으로 제2 도전형 반도체층(140) 방향에 위치하는 제3 영역(132c)을 포함한다.Each of the barrier layers 132 included in the
그리고, 적어도 하나의 장벽층(132)에서, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭이 제2 영역(132b)의 에너지 밴드갭 및 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭보다 크다.In the at least one
이때, 제1 영역(132a)의 에너지 밴드갭과 제3 영역(132c)의 에너지 밴드갭은 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.In this case, the energy bandgap of the
장벽층(132)의 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로의 에너지 밴드갭과, 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로의 에너지 밴드갭은 연속적으로 감소할 수 있으며, 선형적으로 감소할 수 있다.The energy bandgap from the
이때, 상기 제1 영역(132a)은 장벽층(132)의 중심부이면서 에너지 밴드갭의 변화가 없는 영역을 의미할 수 있다.In this case, the
에너지 밴드갭은 In 함량 조절에 의해 조절되므로, 제1 영역(132a)에서 제2 영역(132b)으로 갈수록, 그리고 제1 영역(132a)에서 제3 영역(132c)으로 갈수록 In 함량이 연속적으로 증가될 수 있고, 증가 폭이 일정할 수 있다.Since the energy band gap is controlled by the In content control, the In content continuously increases from the
활성층(130)과 제2 도전형 반도체층(140)의 사이에는 전자 차단층(150)이 위치할 수 있다.An
또한, 제2 도전형 반도체층(140)에 가장 인접한 장벽층(132')에서, 제1 영역(132a')에서 제2 영역(132b')으로의 에너지 밴드갭은 감소하지만, 제1 영역(132a')에서 제3 영역(132c')으로의 에너지 밴드갭은 감소하지 않을 수 있다.In addition, in the
도 10a는 종래에 따른 발광소자의 실제 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 그래프이고, 도 10b는 실시예에 따른 실제 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 그래프이다.10A is a graph showing an actual energy band diagram of a light emitting device according to the related art, and FIG. 10B is a graph showing an actual energy band diagram according to an embodiment.
실시예에 따른 도 10b를 참조하면, 종래의 경우인 도 10a에 나타난 장벽층의 에너지 밴드갭 구조와 비교할 때, 장벽층의 상단에 있는 캐리어를 우물층으로 결속시키는 구조를 가지고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10B according to the embodiment, it can be seen that the carrier has a structure that binds the carrier on the top of the barrier layer to the well layer, as compared with the energy bandgap structure of the barrier layer shown in FIG. 10A. .
즉, 실시예에 따르면 In 함량 차이에 따른 응력에 의해 발생하는 장벽층의 에너지 밴드의 휘어짐이 줄어들고 장벽층의 에너지 밴드갭 구조에 의해 캐리어의 우물층으로의 결속이 강화되므로, 전자와 정공의 재결합률이 증가하여 발광소자의 발광 효율이 개선될 수 있다. That is, according to the embodiment, the bending of the energy band of the barrier layer caused by the stress due to the difference in In content is reduced, and the binding of the carrier to the well layer is strengthened by the energy bandgap structure of the barrier layer, thereby recombining electrons and holes. As the rate is increased, the luminous efficiency of the light emitting device can be improved.
도 11은 종래에 따른 발광소자와 실시예에 따른 발광소자의 우물층에서 전자와 정공의 재결합률을 비교하여 나타낸 그래프이다.FIG. 11 is a graph illustrating recombination rates of electrons and holes in a well layer of a light emitting device according to the related art and an exemplary embodiment.
그래프의 x축은 제1 도전형 반도체층에서 제2 도전형 반도체층 방향으로의 거리(nm)이고, y축은 전자와 정공의 재결합률(cm-3s-1)이다.The x axis of the graph is the distance (nm) from the first conductivity type semiconductor layer to the second conductivity type semiconductor layer, and the y axis is the recombination rate of electrons and holes (cm −3 s −1 ).
도 11을 참조하면 (a) 종래의 경우에 비해 (b) 실시예의 경우 우물층에서 전자와 정공의 재결합률이 증가했음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11, it can be seen that the recombination rate of electrons and holes in the well layer is increased in the case of (a) the conventional case (b).
도 12는 실시예들에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 일실시예를 도시한 도면이다.12 is a view illustrating an embodiment of a light emitting device package including the light emitting device according to the embodiments.
일실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는 몸체(310)와, 상기 몸체(310)에 설치된 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과, 상기 몸체(310)에 설치되어 상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과 전기적으로 연결되는 상술한 실시예들에 따른 발광소자(100)와, 상기 캐비티에 형성된 몰딩부(340)를 포함한다. 상기 몸체(310)에는 캐비티가 형성될 수 있다.The light emitting
상기 몸체(310)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 몸체(310)가 금속 재질 등 도전성 물질로 이루어지면, 도시되지는 않았으나 상기 몸체(310)의 표면에 절연층이 코팅되어 상기 제1,2 리드 프레임(321, 322) 간의 전기적 단락을 방지할 수 있다.The
상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전류를 공급한다. 또한, 상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수도 있다.The
상기 발광소자(100)는 상기 몸체(310) 상에 설치되거나 상기 제1 리드 프레임(321) 또는 제2 리드 프레임(322) 상에 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 리드 프레임(321)과 발광소자(100)가 직접 통전되고, 제2 리드 프레임(322)과 상기 발광소자(100)는 와이어(330)를 통하여 연결되어 있다. 발광소자(100)는 와이어 본딩 방식 외에 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 등에 의하여 리드 프레임(321, 322)과 연결될 수 있다.The
상기 몰딩부(340)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부(340) 상에는 형광체(350)가 포함되어, 상기 발광소자(100)로부터 방출되는 빛의 파장을 변화시킬 수 있다.The
형광체(350)는 가넷(Garnet)계 형광체, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 니트라이드(Nitride)계 형광체, 또는 옥시니트라이드(Oxynitride)계 형광체를 포함할 수 있다.The
예를 들어, 상기 가넷계 형광체는 YAG(Y3Al5O12:Ce3 +) 또는 TAG(Tb3Al5O12:Ce3 +)일 수 있고, 상기 실리케이트계 형광체는 (Sr,Ba,Mg,Ca)2SiO4:Eu2 +일 수 있고, 상기 니트라이드계 형광체는 SiN을 포함하는 CaAlSiN3:Eu2 +일 수 있고, 상기 옥시니트라이드계 형광체는 SiON을 포함하는 Si6 - xAlxOxN8 -x:Eu2 +(0<x<6)일 수 있다.For example, the garnet-base phosphor is YAG (Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3 +) or TAG: may be a (Tb 3 Al 5 O 12 Ce 3 +), wherein the silicate-based phosphor is (Sr, Ba, Mg, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2 + , and the nitride phosphor may be CaAlSiN 3 : Eu 2 + containing SiN, and the oxynitride phosphor may be Si 6 - x Al x O x N 8 -x: Eu 2 + (0 <x <6) can be.
상기 발광소자(100)에서 방출된 제1 파장 영역의 광이 상기 형광체(250)에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 광으로 변환되고, 상기 제2 파장 영역의 광은 렌즈(미도시)를 통과하면서 광경로가 변경될 수 있다. Light in the first wavelength region emitted from the
실시예에 따른 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.A plurality of light emitting device packages according to the embodiment may be arranged on a substrate, and a light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, and the like, which are optical members, may be disposed on an optical path of the light emitting device package. Such a light emitting device package, a substrate, and an optical member can function as a light unit. Another embodiment may be implemented as a display device, an indicator device, or a lighting system including the semiconductor light emitting device or the light emitting device package described in the above embodiments, and for example, the lighting system may include a lamp or a street lamp. .
이하에서는 상술한 발광소자 또는 발광소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 헤드램프와 백라이트 유닛을 설명한다.Hereinafter, a head lamp and a backlight unit will be described as an embodiment of the lighting system in which the above-described light emitting device or light emitting device package is disposed.
도 13은 따른 발광소자가 배치된 헤드램프의 일실시예를 도시한 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating an embodiment of a head lamp in which a light emitting device is disposed.
도 13을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자가 배치된 발광 모듈(710)에서 방출된 빛이 리플렉터(720)와 쉐이드(730)에서 반사된 후 렌즈(740)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다.Referring to FIG. 13, after the light emitted from the
상기 발광 모듈(710)은 회로기판 상에 발광소자가 복수 개로 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.The
도 14는 실시예에 따른 발광소자 패키지가 배치된 표시장치의 일실시예를 도시한 도면이다.FIG. 14 is a diagram illustrating a display device in which a light emitting device package according to an embodiment is disposed.
도 14를 참조하면, 실시예에 따른 표시장치(800)는 발광 모듈(830, 835)과, 바텀 커버(810) 상의 반사판(820)과, 상기 반사판(820)의 전방에 배치되며 상기 발광 모듈에서 방출되는 빛을 표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(840)과, 상기 도광판(840)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(850)와 제2 프리즘시트(860)와, 상기 제2 프리즘시트(860)의 전방에 배치되는 패널(870)과 상기 패널(870)의 전반에 배치되는 컬러필터(880)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 14, the
발광 모듈은 회로 기판(830) 상의 상술한 발광소자 패키지(835)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(835)는 도 11에서 설명한 바와 같다.The light emitting module includes the above-described light
상기 바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 상기 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 상기 도광판(840)의 후면이나, 상기 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.The
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.Here, the
도광판(840)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(830)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 도광판이 생략되어 반사시트(820) 위의 공간에서 빛이 전달되는 에어 가이드 방식도 가능하다.The
상기 제1 프리즘 시트(850)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.The
상기 제2 프리즘 시트(860)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(870)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.In the
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(850)과 제2 프리즘시트(860)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.In the present embodiment, the
상기 패널(870)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(860) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.A liquid crystal display (LCD) panel may be disposed on the
상기 패널(870)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.In the
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.A liquid crystal display panel used in a display device is an active matrix type, and a transistor is used as a switch for controlling a voltage supplied to each pixel.
상기 패널(870)의 전면에는 컬러 필터(880)가 구비되어 상기 패널(870)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.A
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
110: 성장기판 115: 언도프트 반도체층
120: 제1 도전형 반도체층 130: 활성층
131: 우물층 132: 장벽층
132a: 제1 영역 132b: 제2 영역
132c: 제3 영역 140: 제2 도전형 반도체층
150: 전자 차단층 155: 제1 전극
160: 제2 전극 170: 투명 전극층
210: 도전성 지지기판 215: 본딩층
230: 반사층 240: 패시베이션층
310: 패키지 몸체 321, 322: 제1,2 리드 프레임
330: 와이어 340: 몰딩부
350: 형광체 710: 발광 모듈
720: 리플렉터 730: 쉐이드
800: 표시장치 810: 바텀 커버
820: 반사판 840: 도광판
850: 제1 프리즘시트 860: 제2 프리즘시트
870: 패널 880: 컬러필터110: growth substrate 115: undoped semiconductor layer
120: first conductivity type semiconductor layer 130: active layer
131: well layer 132: barrier layer
132a:
132c: third region 140: second conductivity type semiconductor layer
150: electron blocking layer 155: first electrode
160: second electrode 170: transparent electrode layer
210: conductive support substrate 215: bonding layer
230: reflective layer 240: passivation layer
310:
330: wire 340: molding part
350: phosphor 710: light emitting module
720: Reflector 730: Shade
800: Display device 810: Bottom cover
820: reflector 840: light guide plate
850: first prism sheet 860: second prism sheet
870: Panel 880: Color filter
Claims (14)
제2 도전형 반도체층; 및
상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이의 활성층;을 포함하고,
상기 활성층은 우물층과 장벽층이 적어도 한 번 교대로 적층되고, 상기 장벽층은 제1 영역과, 상기 제1 영역을 중심으로 상기 제1 도전형 반도체층 방향에 위치하는 제2 영역과, 상기 제1 영역을 중심으로 상기 제2 도전형 반도체층 방향에 위치하는 제3 영역을 각각 포함하고,
적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역의 에너지 밴드갭이 상기 제2 영역의 에너지 밴드갭 및 상기 제3 영역의 에너지 밴드갭보다 큰 발광소자.A first conductive semiconductor layer;
A second conductivity type semiconductor layer; And
And an active layer between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer,
The active layer may be formed by alternately stacking a well layer and a barrier layer at least once, and the barrier layer may include a first region, a second region positioned in the direction of the first conductivity type semiconductor layer with respect to the first region, and Each of the third regions positioned in the direction of the second conductivity-type semiconductor layer with respect to the first region;
And at least one barrier layer, wherein an energy band gap of the first region is greater than an energy band gap of the second region and an energy band gap of the third region.
상기 적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역에서 각각 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역으로 갈수록 In 함량이 증가하는 발광소자.The method of claim 1,
In the at least one barrier layer, the In content increases from the first region to the second region and the third region, respectively.
상기 제2 영역의 In 함량과 상기 제3 영역의 In 함량은 서로 같은 발광소자.3. The method of claim 2,
A light emitting device in which the In content of the second region and the In content of the third region are the same.
상기 제2 영역의 In 함량과 상기 제3 영역의 In 함량은 서로 다른 발광소자.3. The method of claim 2,
A light emitting device in which the In content of the second region and the In content of the third region are different from each other.
상기 적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역에서 상기 제2 영역으로의 에너지 밴드갭이 계단 형상, 직선, 또는 곡선 형태로 감소하는 발광소자.The method of claim 1,
In the at least one barrier layer, the energy band gap from the first region to the second region is reduced in the form of steps, straight lines or curved lines.
상기 적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역에서 상기 제3 영역으로의 에너지 밴드갭이 계단 형상, 직선, 또는 곡선 형태로 감소하는 발광소자.The method of claim 1,
In the at least one barrier layer, the energy band gap from the first region to the third region is reduced in the form of steps, straight lines or curved lines.
상기 곡선 형태는 에너지 밴드갭의 중심을 향해 오목한 곡선 또는 에너지 밴드갭의 중심에서 멀어지는 방향으로 볼록한 곡선 형태를 포함하는 발광소자.The method according to claim 5 or 6,
The curved shape may include a concave curve toward the center of the energy band gap or a convex curve shape away from the center of the energy band gap.
상기 활성층의 우물층과 장벽층은 각각 InxGa1 - xN 및 InyGa1 - yN (0<x<1, 0=y<1, x>y)의 조성을 갖는 발광소자.The method of claim 1,
The well layer and the barrier layer of the active layer have a composition of In x Ga 1 - x N and In y Ga 1 - y N (0 <x <1, 0 = y <1, x> y), respectively.
상기 적어도 하나의 장벽층에서, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역은 각각 Iny1Ga1 - y1N, Iny2Ga1 - y2N 및 Iny3Ga1 - y3N (0≤y1≤0.03, 0.03≤y2, y3≤0.07, y1<y2, y1<y3)의 조성을 갖는 발광소자.The method of claim 1,
In the at least one barrier layer, the first region, the second region and the third region are In y1 Ga 1 - y1 N, In y2 Ga 1 - y2 N and In y3 Ga 1 - y3 N (0≤ A light emitting device having a composition of y1 ≦ 0.03, 0.03 ≦ y2, y3 ≦ 0.07, y1 <y2, y1 <y3).
상기 제2 도전형 반도체층에 가장 인접한 장벽층에서, 상기 제1 영역의 에너지 밴드갭과 상기 제3 영역의 에너지 밴드갭이 서로 같은 발광소자.The method of claim 1,
A light emitting device in which the energy bandgap of the first region and the energy bandgap of the third region are the same in the barrier layer closest to the second conductivity type semiconductor layer.
상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 전자 차단층을 더 포함하고, 상기 전자 차단층의 에너지 밴드갭이 상기 장벽층의 에너지 밴드갭보다 큰 발광소자.The method of claim 1,
And an electron blocking layer between the active layer and the second conductive semiconductor layer, wherein an energy band gap of the electron blocking layer is larger than an energy band gap of the barrier layer.
상기 활성층의 우물층의 에너지 밴드갭은 상기 장벽층의 제2 영역 및 상기 장벽층의 제3 영역의 에너지 밴드갭보다 작은 발광소자.The method of claim 1,
The energy band gap of the well layer of the active layer is smaller than the energy band gap of the second region of the barrier layer and the third region of the barrier layer.
상기 제1 도전형 반도체층 상의 제1 전극 및 상기 제2 도전형 반도체층 상의 제2 전극을 더 포함하는 발광소자.The method of claim 1,
And a second electrode on the first conductive semiconductor layer and a second electrode on the second conductive semiconductor layer.
상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 투명 전극층을 더 포함하는 발광소자.The method of claim 13,
And a transparent electrode layer disposed between the second conductivity type semiconductor layer and the second electrode.
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KR1020120022193A KR20130101221A (en) | 2012-03-05 | 2012-03-05 | Light emitting device |
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---|---|---|---|---|
CN105405947A (en) * | 2015-12-14 | 2016-03-16 | 华灿光电股份有限公司 | Novel LED (Light-Emitting Diode) epitaxial wafer and preparation method thereof |
-
2012
- 2012-03-05 KR KR1020120022193A patent/KR20130101221A/en not_active Application Discontinuation
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