JP2009519608A - 光学素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本発明は、光学素子に関し、さらに詳細には、高効率を有する光学素子およびその製造方法に関する。
近年、透明導電性電導性薄膜は、有機および無機材料を使用した光電子分野、ディスプレイ分野およびエネルギー産業分野において様々に利用されている。発光ダイオード(LED)およびレーザーダイオード(LD)などを含む半導体発光素子分野では、円滑なキャリア注入および電流拡散(current spreading)の他にも、半導体発光素子活性層で生成された光子の放出を促進するために、電気および光学的特性を同時に有する物質でなければならない。
本発明の目的は、高効率を有する光学素子を提供することにある。
本発明の一実施の形態では、光学素子は、光学部材および接触層を含む。前記接触層は、前記光学部材の上面および下面の少なくとも一方に積層された少なくとも一層の透明導電性酸窒化物(TCON)を含む。前記TCONには、インジウム(In)、スズスズ(Sn)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、およびパラジウム(Pd)からなる群から選ばれる少なくとも一種が、酸素(O)および窒素(N)双方と結合されて含まれる。
本発明によれば、透明導電性酸窒化物(TCON)を使用して、オーム接触特性を改善することによって、高効率の光学素子を得ることができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード(TELED)の断面図である。
以下、添付の図面を参照して、本発明の具体的な実施の形態を説明する。以下の説明で、同じ構造および機能を有する要素は、同一の参照符号を付する。
上記説明したように、本発明の実施の形態による光学素子は、受光素子、発光素子、発光ダイオード、有機電界発光ダイオード(OLED)、太陽電池等のような多様な装置に使用されうる。
20 低温核生成層、
30 窒化物系バッファ層、
40 n型窒化物系クラッド層、
50 窒化物系活性層、
60 p型窒化物系クラッド層、
70、70a、70b、70c、70d 多重p型窒化物系クラッド層、
80 p型電極パッド、
90 n型電極パッド、
100 トンネル接合層、
210 n型窒化物系クラッド層、
220、220a、220b、220c、220d、 透明性の高い多重n型ショットキー接合層、
230 トンネル接合層、
240 透明性の高い多重n型オーム接触層、
250 粒子、
310 導電性基板、
320 接合材層、
330 高反射多重p型オーム接触層、
340 p型窒化物系クラッド層、
350 活性層、
360 n型窒化物系クラッド層
380 トンネル接合層。
Claims (20)
- 光学素子であって、
光学部材と、
前記光学部材の上面および下面の少なくとも一方に積層された少なくとも一層の透明導電性酸窒化物(TCON)層を含む接触層とを含み、
前記TCONには、インジウム(In)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、およびパラジウム(Pd)からなる群から選ばれる少なくとも一種が酸素(O)および窒素(N)双方が結合して含まれることを特徴とする光学素子。 - 前記光学部材は、n型窒化物系クラッド層、p型窒化物系クラッド層、および前記n型窒化物系クラッド層とp型窒化物系クラッド層との間に介在する活性層を含むことを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
- 前記接触層は、前記n型窒化物系クラッド層上に形成されたn型接触層および前記p型窒化物系クラッド層上に形成されたp型接触層の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項2に記載の光学素子。
- 前記TCONは、電気的特性を調節するためのドーパントをさらに含み、前記ドーパントは、金属、フッ素(F)および硫黄(S)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
- 前記ドーパントが、前記TCONに対して約0.001〜約20wt%の比率で添加されていることを特徴とする請求項4に記載の光学素子。
- 前記接触層は、前記TCONに結合される、金属、金属を母体とする合金/固溶体、導電性酸化物、透明導電性酸化物(TCO)、および透明導電性窒化物(TCN)のうち、少なくとも一種をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
- 前記金属は、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)、金(Au)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、ベリリウム(Be)、銅(Cu)、コバルト(Co)、スズ(Sn)、および希土類金属からなる群から選ばれる少なくとも一種を含み、
前記導電性酸化物は、酸化ニッケル(Ni−O)、酸化ロジウム(Rh−O)、酸化ルテニウム(Ru−O)、酸化イリジウム(Ir−O)、酸化銅(Cu−O)、酸化コバルト(Co−O)、酸化タングステン(W−O)、および酸化チタン(Ti−O)からなる 群から選ばれる少なくとも一種を含み、
前記TCOは、酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化カドミウム(CdO)、マグネシウム亜鉛酸化物(MgZnO)、インジウム亜鉛酸化物(InZnO)、酸化インジウムスズ(InSnO)、銅アルミニウム酸化物(CuAlO2)、酸化銀(Ag2O)、酸化ガリウム(Ga2O3)、亜鉛スズ酸化物(ZnSnO)、および亜鉛インジウムスズ酸化物(ZITO)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含み、
前記TCNは、窒化チタン(TiN)、窒化クロム(CrN)、窒化タングステン(WN)、窒化タンタル(TaN)、および窒化ニオブ(NbN)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項6に記載の光学素子。 - 前記接触層に接続されて前記窒化物系クラッド層上に導入されるナノサイズの粒子をさらに含み、前記ナノサイズの粒子は、金属、金属を母体とする合金/固溶体、導電性酸化物、透明導電性酸化物(TCO)、および透明導電性窒化物(TCN)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項7に記載の光学素子。
- 前記光学部材と前記接触層との間に介在し、第III〜V族元素からなるAlaInbGacNxPyAsz(a、b、c、x、yおよびzは整数)で表される化合物から選択される一種を含むトンネル接合層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
- 前記光学部材が、受光素子、発光素子、発光ダイオード、有機電界発光ダイオード(OLED)、および太陽電池のうち、何れか一つに使用されることを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
- 光学素子を製造する方法であって、
光学部材を形成する工程と、
前記光学部材の上面および下面の少なくとも一方に、少なくとも一層の透明導電性酸窒化物(TCON)を積層することにより接触層を形成する工程と、を含み、
前記TCONには、インジウム(In)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、およびパラジウム(Pd)からなる群から選ばれる少なくとも一種が、酸素(O)および窒素(N)双方が結合して含まれることを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記光学部材は、n型窒化物系クラッド層、p型窒化物系クラッド層、および前記n型窒化物系クラッド層とp型窒化物系クラッド層との間に介在する活性層を含むことを特徴とする請求項11に記載の光学素子の製造方法。
- 前記接触層は、前記n型窒化物系クラッド層上に形成されたn型接触層および前記p型窒化物系クラッド層上に形成されたp型接触層の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項12に記載の光学素子の製造方法。
- 前記TCONは、電気的特性を調節するためのドーパントをさらに含み、前記ドーパントは、金属、フッ素(F)および硫黄(S)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項11に記載の光学素子の製造方法。
- 前記ドーパントは、前記TCONに対して、約0.001〜約20wt%の比率で添加されることを特徴とする請求項14に記載の光学素子の製造方法。
- 前記接触層は、前記TCON層に結合される、金属、金属を母体とする合金/固溶体、導電性酸化物、透明導電性酸化物(TCO)、および透明導電性窒化物(TCN)からなる群から選ばれる少なくとも一種をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の光学素子の製造方法。
- 前記金属は、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)、金(Au)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、ベリリウム(Be)、銅(Cu)、コバルト(Co)、スズ(Sn)、および希土類金属からなる群から選ばれる少なくとも一種を含み、
前記導電性酸化物は、酸化ニッケル(Ni−O)、酸化ロジウム(Rh−O)、酸化ルテニウム(Ru−O)、酸化イリジウム(Ir−O)、酸化銅(Cu−O)、酸化コバルト(Co−O)、酸化タングステン(W−O)、および酸化チタン(Ti−O)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含み、
前記TCOは、酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化カドミウム(CdO)、マグネシウム亜鉛酸化物(MgZnO)、インジウム亜鉛酸化物(InZnO)、酸化インジウムスズ(InSnO)、銅アルミニウム酸化物(CuAlO2)、酸化銀(Ag2O)、酸化ガリウム(Ga2O3)、亜鉛スズ酸化物(ZnSnO)、および亜鉛インジウムスズ酸化物(ZITO)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含み、
前記TCNは、窒化チタン(TiN)、窒化クロム(CrN)、窒化タングステン(WN)、窒化タンタル(TaN)、および窒化ニオブ(NbN)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項16に記載の光学素子の製造方法。 - 前記接触層に接続されて前記窒化物系クラッド層上にナノサイズの粒子が導入され、前記ナノサイズの粒子は、金属、金属を母体とする合金/固溶体、導電性酸化物、透明導電性酸化物(TCO)、および透明導電性窒化物(TCN)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項17に記載の光学素子の製造方法。
- 前記接触層を形成する工程後に、熱処理する工程をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の光学素子の製造方法。
- 前記熱処理する工程は、窒素(N2)、酸素(O2)、水素(H2)、空気、アルゴン(Ar)、およびヘリウム(He)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む雰囲気下で、約100℃〜約800℃の温度下、10秒〜3時間行うことを特徴とする請求項19に記載の光学素子の製造方法。
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