JP2014033182A - 発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子の離脱を遮断すると同時に、正孔の注入効率を改善することによって、内部量子効率が向上した発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子１００Ａは、第１導電型半導体層１２０と、第２導電型半導体層１５０と、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層との間の活性層１２２とを含み、第２導電型半導体層は、活性層に隣接して位置し、互いに離隔した複数個のパターンからなる電子遮断領域１３０を含む。
【選択図】図２

Description

実施例は、パターンが形成された電子遮断層を有する発光素子に関する。
半導体の３−５族または２−６族化合物半導体物質を用いた発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオードのような発光素子は、薄膜成長技術及び素子材料の開発によって赤色、緑色、青色及び紫外線などの多様な色を具現することができ、蛍光物質を用いたり、色を組み合わせることによって効率の良い白色光線も具現が可能であり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、速い応答速度、安全性、環境親和性などの長所を有する。
したがって、光通信手段の送信モジュール、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）表示装置のバックライトを構成する冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）を代替する発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球を代替することができる白色発光ダイオード照明装置、自動車ヘッドライト及び信号灯にまで応用が拡大されている。
図１は、従来の発光素子を簡略に示す図である。従来の発光素子は、基板１０上にｎ−ＧａＮ層２０、活性層３０及びｐ−ＧａＮ層４０を含む発光構造物が位置し、ｎ−ＧａＮ層２０上にｎ−電極６０が位置し、ｐ−ＧａＮ層４０上にｐ−電極７０が位置する。
ｐ−ＧａＮ層４０は、活性層３０と隣接した部分にＥＢＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）５０を含む。電子の移動度が正孔の移動度よりも遥かに大きいので、エネルギー障壁が大きいＥＢＬ５０を挿入して、電子が活性層３０を越えてｐ−ＧａＮ層４０にオーバーフローされることを防止することができる。
しかし、ＥＢＬ５０は、電子の離脱を防止して内部量子効率を向上させるが、同時に正孔の流入を防ぐ障壁の役割もするという点が問題となる。
実施例は、電子の離脱を遮断すると同時に、正孔の注入効率を改善することによって、発光素子の内部量子効率を向上させようとする。
一実施例に係る発光素子は、第１導電型半導体層と；第２導電型半導体層と；前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間の活性層と；を含み、前記第２導電型半導体層は、前記活性層に隣接して位置し、互いに離隔した複数個のパターンからなる電子遮断領域を含む。
前記電子遮断領域は、ＡｌＧａＮの単一層、ＡｌＧａＮ／ＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮの複数層のいずれか一つを含んでなることができる。
前記電子遮断領域は、周期的な形態でパターニングされてもよい。
前記電子遮断領域をなす複数個のパターンのそれぞれは、５０〜２００ｎｍの幅を有することができる。
前記電子遮断領域をなす複数個のパターンのそれぞれは、隣接したパターンと５〜５０ｎｍ離隔することができる。
前記電子遮断領域を第１領域、隣接した第１領域間を第２領域とするとき、互いに接する第１領域の幅Ｗ１及び第２領域の幅Ｗ２の和Ｗ１＋Ｗ２において第２領域が占める幅Ｗ２の比率が２．４〜５０％であるとよい。
前記電子遮断領域を第１領域、隣接した第１領域間を第２領域とするとき、前記第２領域は、発光素子の断面積の５〜８０％の面積を占めることができる。
前記電子遮断領域を第１領域、隣接した第１領域間を第２領域とするとき、前記第２領域は、前記第１領域よりも小さいエネルギーバンドギャップを有することができる。
前記第２導電型半導体層上に透明電極層をさらに含むことができる。
他の実施例に係る発光素子は、第１導電型半導体層と；第２導電型半導体層と；前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間の活性層と；を含み、前記第２導電型半導体層は、前記活性層に隣接して位置する電子遮断層と、前記電子遮断層上の第２導電型クラッド層とを含み、前記電子遮断層は、互いに離隔した複数個のパターンからなる第１領域と、隣接した第１領域間の第２領域とを含み、前記第１領域と前記第２領域は、互いに異なるエネルギーバンドギャップを有する物質からなる。
前記第１領域は電子遮断領域で、前記第２領域は正孔注入領域であり得る。
前記第２領域は、前記第２導電型クラッド層と同一の組成の物質を含むことができる。
更に他の実施例に係る発光素子は、第１導電型半導体層と；第２導電型半導体層と；前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間の活性層と；を含み、前記第２導電型半導体層は、前記活性層に隣接して位置する電子遮断層と、前記電子遮断層上の第２導電型クラッド層とを含み、前記電子遮断層は、互いに離隔した複数個のパターンからなる第１領域と、隣接した第１領域間の第２領域とを含み、前記第２領域は、前記活性層に隣接した第２−１層と、前記第２導電型クラッド層に隣接した第２−２層とを含む。
前記第２−１層は、前記第１領域と同一の組成の物質を含むことができる。
前記第２−２層は、前記第２導電型クラッド層と同一の組成の物質を含むことができる。
前記第２−１層は、前記第１領域よりも薄く形成することができる。
前記第２−１層は、前記活性層と接する一面が、前記第１領域において前記活性層と接する一面と同一面上に位置することができる。
前記第２−１層は、１〜２０ｎｍの厚さに形成することができる。
前記第２−１層は、前記第１領域の厚さの１０〜５０％の厚さに形成することができる。
前記第２−１層と前記第１領域は、互いに異なるエネルギーバンドギャップを有する物質からなることができる。
実施例によれば、パターンが形成された電子遮断層によって電子の離脱を遮断すると同時に、正孔の注入効率が改善されることによって、発光素子の内部量子効率を向上させることができる。
従来の発光素子を簡略に示す断面図である。 第１実施例に係る発光素子の断面図である。 図１の‘Ａ’部分を拡大して示した図である。 電子遮断層の上部断面図である。 電子遮断層の上部断面図である。 電子遮断層の第１領域を示す発光素子の部分に対するエネルギーバンドダイアグラムを示す図である。 電子遮断層の第２領域を示す発光素子の部分に対するエネルギーバンドダイアグラムを示す図である。 第２実施例に係る発光素子の断面図である。 図６の‘Ｂ’部分を拡大して示した図である。 電子遮断層の第２領域を示す発光素子の部分に対するエネルギーバンドダイアグラムを示す図である。 第３実施例に係る発光素子の断面図である。 第４実施例に係る発光素子の断面図である。 第５実施例に係る発光素子の断面図である。 第６実施例に係る発光素子の断面図である。 実施例に係る発光素子の製造方法の一実施例を示す図である。 実施例に係る発光素子の製造方法の一実施例を示す図である。 実施例に係る発光素子の製造方法の一実施例を示す図である。 実施例に係る発光素子の製造方法の一実施例を示す図である。 各実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージの一実施例を示す図である。 各実施例に係る発光素子が配置されたヘッドランプの一実施例を示す図である。 実施例に係る発光素子パッケージが配置された表示装置の一実施例を示す図である。
以下、上記の目的を実現できる本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。
本発明に係る実施例の説明において、各構成要素の「上」または「下」（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）に形成されると記載される場合において、「上」または「下」は、二つの構成要素が互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触したり、一つ以上の他の構成要素が前記二つの構成要素の間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されることを全て含む。また、「上」または「下」（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）と表現される場合、一つの構成要素を基準に上側方向のみならず、下側方向の意味も含むことができる。
図面において、各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたり、省略されたり、又は概略的に示されている。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを全的に反映するものではない。
図２は、第１実施例に係る発光素子の断面図である。
図２を参照すると、第１実施例に係る発光素子１００Ａは、水平型発光素子であり、第１導電型半導体層１２０、第２導電型半導体層１５０、及び前記第１導電型半導体層１２０と前記第２導電型半導体層１５０との間に位置する活性層１２２を含む。
第１導電型半導体層１２０、活性層１２２及び第２導電型半導体層１５０を合せて発光構造物１６０と呼ぶことができる。
発光素子１００Ａは、複数の化合物半導体層、例えば、３族−５族または２族−６族元素の半導体層を用いたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含み、ＬＥＤは、青色、緑色または赤色などのような光を放出する有色ＬＥＤであってもよく、白色ＬＥＤまたはＵＶ ＬＥＤであってもよい。ＬＥＤの放出光は、様々な半導体を用いて具現することができ、これに対しては限定しない。
発光構造物１６０は、例えば、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線成長法（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）などの方法を用いて形成することができ、これに限定しない。
第１導電型半導体層１２０は、半導体化合物で形成することができ、例えば、３族−５族または２族−６族などの化合物半導体で形成することができる。また、第１導電型ドーパントがドーピングされてもよい。前記第１導電型半導体層１２０がｎ型半導体層の場合、前記第１導電型ドーパントは、ｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどを含むことができるが、これに限定されない。
第１導電型半導体層１２０は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。前記第１導電型半導体層１２０は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰのいずれか一つ以上で形成することができる。
第２導電型半導体層１５０は、半導体化合物で形成することができ、例えば、第２導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族または２族−６族化合物半導体で形成することができる。第２導電型半導体層１５０は、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。前記第２導電型半導体層１５０がｐ型半導体層の場合、前記第２導電型ドーパントは、ｐ型ドーパントとして、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができるが、これに限定しない。
本実施例において、前記第１導電型半導体層１２０はｎ型半導体層で、前記第２導電型半導体層１５０はｐ型半導体層で具現することができる。また、前記第２導電型半導体層１５０上には、前記第２導電型と反対の極性を有する半導体、例えば、前記第２導電型半導体層がｐ型半導体層の場合、ｎ型半導体層（図示せず）を形成することができる。これによって、発光構造物は、ｎ−ｐ接合構造、ｐ−ｎ接合構造、ｎ−ｐ−ｎ接合構造、ｐ−ｎ−ｐ接合構造のいずれか一つの構造で具現することができる。
第１導電型半導体層１２０と第２導電型半導体層１５０との間に活性層１２２が位置する。
活性層１２２は、電子と正孔が互いに結合して活性層（発光層）物質固有のエネルギーバンドによって決定されるエネルギーを有する光を放出する層である。第１導電型半導体層１２０がｎ型半導体層で、第２導電型半導体層１５０がｐ型半導体層である場合、前記第１導電型半導体層１２０から電子が注入され、前記第２導電型半導体層１５０から正孔が注入され得る。
活性層１２２は、単一井戸構造、多重井戸構造、量子線（Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｉｒｅ）構造、または量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）構造のうち少なくとも一つで形成することができる。例えば、前記活性層１２２は、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）が注入されて多重量子井戸構造が形成されてもよいが、これに限定されない。
活性層１２２が井戸構造で形成される場合、活性層１２２の井戸層／障壁層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのいずれか一つ以上のペア構造で形成されてもよいが、これに限定されない。前記井戸層は、前記障壁層のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する物質で形成することができる。
第２導電型半導体層１５０は、活性層１２２に隣接して位置する電子遮断層１３０と、前記電子遮断層１３０上の第２導電型クラッド層１４０とを含む。第２導電型クラッド層１４０の組成は、第２導電型半導体層１５０と関連して上述した組成と同一であるので、再び説明しない。
電子遮断層１３０は、第１導電型半導体層１２０で提供された電子の移動度が高いため、電子が、発光に寄与できずに活性層１２２を越えて第２導電型半導体層１５０に離脱して、漏れ電流の原因となることを防止する電位障壁の役割をするためのものである。
電子遮断層１３０は、互いに離隔した複数個のパターンからなる第１領域１３１と、隣接した前記第１領域１３１間に位置する第２領域１３２とを含む。すなわち、電子遮断層１３０は、パターン領域を有する電子遮断パターン層であってもよい。
電子遮断層１３０の第１領域１３１は、第１導電型半導体層１２０で提供された電子が離脱することを防止する電子遮断領域で、電子遮断層１３０の第２領域１３２は、第２導電型半導体層１５０で提供された正孔の注入領域であり得る。
電子遮断層１３０の第１領域１３１と第２領域１３２は、互いに異なるエネルギーバンドギャップを有する物質からなることができ、第１領域１３１が、第２領域１３２のエネルギーバンドギャップよりも大きいエネルギーバンドギャップを有することができる。
第１領域１３１は、活性層１２２の障壁層または第２導電型クラッド層１４０のエネルギーバンドギャップよりも大きいエネルギーバンドギャップを有する物質で形成され、ＩｎｘＡｌｙＧａＮ１−ｘ−ｙ（０≦Ｘ＜Ｙ＜１）の組成を有することができる。第１領域１３１は、例えば、ＡｌＧａＮの単一層、ＡｌＧａＮ／ＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮの複数層のいずれか一つからなることができる。
第２領域１３２は、第２導電型クラッド層１４０と同一の組成の物質を含むことができる。すなわち、互いに離隔した複数個のパターンからなる第１領域１３１が存在し、前記第１領域１３１間の空間に、第２導電型クラッド層１４０と同一の組成の物質で第２領域１３２を形成することができる。
第２領域１３２は、第２導電型クラッド層１４０と同一のエネルギーバンドギャップを有することができ、第１領域１３１のエネルギーバンドギャップよりは小さいエネルギーバンドギャップを有することができる。
実施例によれば、電子遮断層１３０において、エネルギーバンドギャップが大きい第１領域１３１によって電子の離脱が防止され、隣接した第１領域１３１間に存在する第２領域１３２によって活性層１２２に正孔が容易に注入され得る。
すなわち、従来は、エネルギーバンドギャップが大きい第１領域１３１のみからなる電子遮断層ＥＢＬを含むことで、電子の離脱は効果的に防止したが、同時に正孔の注入も防ぐという問題点があった。実施例によれば、第１領域１３１及び第２領域１３２を含む電子遮断層１３０を挿入することによって、電子の離脱を防止すると同時に正孔の注入効率を改善して、発光素子１００Ａの内部量子効率を向上させることができる。
図３は、図１の‘Ａ’部分を拡大して示した図で、図４Ａ及び図４Ｂは、電子遮断層の上部断面図である。図３及び図４を参照して、電子遮断層をより詳細に説明する。
図３を参照すると、電子遮断層１３０は、互いに離隔した第１領域１３１、及び隣接した前記第１領域１３１間に位置する第２領域１３２を含む。
第２領域１３２は、電子遮断層１３０上の第２導電型クラッド層１４０と同一の組成の物質を含むことができ、実施例によって、第２領域１３２と第２導電型クラッド層１４０は連続的に形成することができる。
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、第１領域１３１は、所定の形状にパターニングすることができる。図４Ａは、第１領域１３１の断面が多角形のうち六角形の形状を有するようにパターニングされた様子を示しており、図４Ｂは、第１領域１３１の断面が円形の形状を有するようにパターニングされた様子を示している。ただし、図４Ａ及び図４Ｂは、一例に過ぎず、実施例によって、第１領域１３１は、断面が円形、楕円形、多角形または非定型の形状を有するようにパターニングされてもよい。
また、第１領域１３１は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、周期的な形態でパターニングされてもよく、図示してはいないが、非周期的な形態でパターニングされてもよい。
周期的な形態とは、複数個の第１領域１３１の形状が全て同一であり、隣接した第１領域１３１間の離隔間隔が同一で、配列の形態が均一であることを意味することができる。
非周期的な形態とは、複数個の第１領域１３１において一部の形状が互いに同一でない、または複数個の第１領域１３１の形状が全て同一であっても、隣接した第１領域１３１間の離隔間隔が互いに異なって、配列の形態が均一でないことを意味することができる。
第１領域１３１が非周期的な形態でパターニングされた場合、発光素子１００Ａのいずれか一側に過度に偏って第１領域１３１が存在すれば、第１領域１３２が存在しない領域において多くの電子が活性層１２２を離脱してしまい、漏れ電流の原因となることがある。
実施例によって、第１領域１３１は、それぞれ５０〜２００ｎｍの幅Ｗ１に形成することができる。第１領域１３１の幅Ｗ１は、第１領域１３１の断面が円形の場合には直径を意味し、第１領域１３１の断面が多角形の場合には互いに対向する２辺間の距離を意味することができる。第１領域１３１のそれぞれの幅Ｗ１が５０ｎｍよりも小さい場合は、第２導電型半導体層１５０の方向に電子がオーバーフローされることを効果的に遮断することができず、第２領域１３１のそれぞれの幅Ｗ１が２００ｎｍよりも大きい場合は、相対的に第２領域１３２の幅Ｗ２が小さくなるため、電子遮断と同時に正孔注入の効率を向上させるという本願発明の効果を十分に発揮しにくくなることがある。
実施例によって、第１領域１３１は、隣接した第１領域１３１と５〜５０ｎｍの距離Ｗ２だけ離隔することができる。隣接した第１領域１３１間の離隔距離Ｗ２は、言い換えると、第２領域１３２の幅Ｗ２を意味することができる。また、隣接した第１領域１３１間の離隔距離Ｗ２は、隣接した第１領域１３１を結ぶ最短距離を意味することができる。同様に、第２領域１３２の幅Ｗ２が５ｎｍよりも小さいと、電子遮断と同時に正孔注入の効率を向上させるという本願発明の効果を十分に発揮しにくくなることがあり、第２領域１３２の幅Ｗ２が５０ｎｍよりも大きいと、相対的に第１領域１３１の幅Ｗ１が小さくなるため、第２導電型半導体層１５０の方向に電子がオーバーフローされることを効果的に遮断できない。
第２領域１３２の幅Ｗ２は、隣接した二つの第１領域１３１間においていつも同一でなくてもよく、第１領域１３１の形状に応じて、隣接して位置した同一の二つの第１領域１３１間においても位置によって互いに異なってもよい。
第１領域１３１の幅Ｗ１及び第２領域１３２の幅Ｗ２は、電子遮断及び正孔注入の相関関係を考慮して決定することができる。第１領域１３１の幅Ｗ１が、第２領域１３２の幅Ｗ２に比べて過度に広い場合、電子遮断の効果は優れるが、正孔の注入効率が低下するため、本実施例が意図する効果を達成できなくなることがある。
一例として、第１領域１３１の幅Ｗ１及び第２領域１３２の幅Ｗ２の和Ｗ１＋Ｗ２において第２領域が占める幅Ｗ２の比率が２．４〜５０％であるとよい。
一例として、電子遮断層１３０の全体断面積において第２領域１３２が占める面積は５〜８０％であるとよい。
実施例によれば、抵抗の大きい第１領域１３１どうし間に、抵抗の小さい第２領域１３２が位置することによって、発光素子１００Ａの動作電圧を低くすることができる。
また、Ａｌを含有した第１領域１３１の物質は、活性層１２２の物質に比べて格子が小さいため、第１領域１３１と活性層１２２との間に格子不整合による応力が発生することになるが、第１領域１３１どうし間に第２領域１３２が位置することによって、活性層１２２上に第１領域１３１のみが存在する従来の構造に比べて応力が減少して、半導体層の結晶性の品質が向上し、内部量子効率が向上することができる。
図５Ａは、電子遮断層の第１領域を示す発光素子の部分に対するエネルギーバンドダイアグラムを示す図で、図５Ｂは、電子遮断層の第２領域を示す発光素子の部分に対するエネルギーバンドダイアグラムを示す図である。図５Ａ及び図５Ｂを参照して、第１実施例に係る発光素子１００Ａに含まれた電子遮断層１３０の効果を説明する。
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、第１導電型半導体層１２０上に量子井戸構造からなる活性層１２２が位置し、活性層１２２上に第２導電型半導体層１５０が位置する。
第２導電型半導体層１５０は、活性層１２２と隣接して、活性層１２２の障壁層よりもエネルギーバンドギャップが大きい電子遮断層１３０の第１領域１３１を含み（図５Ａ）、隣接した第１領域１３１間に、活性層１２２の障壁層または第２導電型クラッド層１４０とエネルギーバンドギャップが同一である第２領域１３２を含む（図５Ｂ）。
第１実施例によれば、活性層１２２上にエネルギーバンドギャップの大きい第１領域１３１が存在することによって、電子が第２導電型半導体層１５０に離脱して漏れ電流の原因となることを防止することができ、これと同時に、隣接した第１領域１３１間に第１領域１３１よりもエネルギーバンドギャップの小さい第２領域１３２が存在することによって、正孔の注入が容易に行われる。活性層１２２への正孔の注入は、第２導電型クラッド層１４０及び電子遮断層１３０の第２領域１３２を通じて行うことができる。
図５Ｂには、電子遮断層１３０の第２領域１３２と第２導電型クラッド層１４０が別個の層のように示したが、第２領域１３２と第２導電型クラッド層１４０は、同一の組成を有し、連続的に形成することができる。
また、図２を参照すると、第１導電型半導体層１２０、活性層１２２及び第２導電型半導体層１５０を含む発光構造物１６０は、基板１１０上に位置する。
基板１１０は、半導体物質の成長に適する材料、熱伝導性に優れた物質で形成することができる。成長基板１１０は、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、及びＧａ２Ｏ３のうち少なくとも一つを使用することができる。成長基板１１０に対して湿式洗浄を行って表面の不純物を除去することができる。
発光構造物１６０と基板１１０との間には、バッファー層１１５が位置することができる。バッファー層１１５は、発光構造物１６０と基板１１０の材料の格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和するためのものである。バッファー層１１５の材料は、３族−５族化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのうち少なくとも一つで形成することができる。
基板１１０に隣接した第１導電型半導体層１２０内に非ドープ（ｕｎｄｏｐｅｄ）の半導体層（図示せず）が位置してもよい。非ドープの半導体層は、第１導電型半導体層１２０の結晶性の向上のために形成される層であって、ｎ型ドーパントがドーピングされていないため、前記第１導電型半導体層に比べて低い電気伝導性を有することを除いては、前記第１導電型半導体層１２０と同一であり得る。
第１導電型半導体層１２０は、第２導電型半導体層１５０と活性層１２２の少なくとも一部が選択的にエッチングされて露出された露出面Ｓを含み、前記露出面Ｓ上に第１電極１７０が位置し、エッチングされていない第２導電型半導体層１５０上に第２電極１８０が位置する。
第１電極１７０及び第２電極１８０は、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、ロジウム（Ｒｈ）またはイリジウム（Ｉｒ）のうち少なくとも一つを含み、単層または多層構造で形成することができる。
第２電極１８０を形成する前に、第２導電型半導体層１５０上には透明電極層１８２を形成することができる。
透明電極層１８２は、第２導電型半導体層１５０の電気的特性を向上させ、第２電極１８０との電気的接触を改善するためのもので、層または複数のパターンで形成することができる。
透明電極層１８２は、透光性伝導層と金属を選択的に使用することができ、例えば、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、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成することができるが、これらの材料に限定されない。
図６は、第２実施例に係る発光素子の断面図である。上述した実施例と重複する内容は再び説明しない。以下では、相違点を中心に説明する。
図６を参照すると、第２実施例に係る発光素子１００Ｂは、水平型発光素子であり、第１導電型半導体層１２０、第２導電型半導体層１５０、及び前記第１導電型半導体層１２０と前記第２導電型半導体層１５０との間に位置する活性層１２２を含む。
第１導電型半導体層１２０、活性層１２２及び第２導電型半導体層１５０を合せて発光構造物１６０と呼ぶことができる。
第２導電型半導体層１５０は、活性層１２２に隣接して位置する電子遮断層１３０と、前記電子遮断層１３０上の第２導電型クラッド層１４０とを含む。
電子遮断層１３０は、互いに離隔した複数個のパターンからなる第１領域１３１と、隣接した前記第１領域１３１間に位置する第２領域１３２とを含む。すなわち、電子遮断層１３０は、パターン領域を有する電子遮断パターン層であってもよい。
電子遮断層１３０の第１領域１３１は、第１導電型半導体層１２０で提供された電子が離脱することを防止する電子遮断領域で、電子遮断層１３０の第２領域１３２は、第２導電型半導体層１５０で提供された正孔の注入領域であり得る。すなわち、電子遮断層１３０の第１領域１３１は、第２導電型半導体層１５０のエネルギーバンドギャップよりも大きいエネルギーバンドギャップを有することで、電子が離脱することを防止する電子遮断領域であり得る。また、電子遮断層１３０の第２領域１３２は、前記第１領域１３１よりも相対的に小さいエネルギーバンドギャップを有し、場合によっては、前記第２導電型半導体層１５０よりも大きくないエネルギーバンドギャップを有することで、第２導電型半導体層１５０から提供される正孔の注入領域であり得る。第２実施例において、電子遮断層１３０の第２領域１３２は、第２導電型半導体層１５０のエネルギーバンドギャップよりも大きいエネルギーバンドギャップを有することで、電子遮断領域であり得る。これと同時に、第１領域１３１よりも小さい厚さを有することによって、正孔の注入効率を改善する正孔の注入領域であり得る。
第１領域１３１は、活性層１２２の障壁層または第２導電型クラッド層１４０のエネルギーバンドギャップよりも大きいエネルギーバンドギャップを有する物質で形成され、ＩｎｘＡｌｙＧａＮ１−ｘ−ｙ（０≦Ｘ＜Ｙ＜１）の組成を有することができる。第１領域１３１は、例えば、ＡｌＧａＮの単一層、ＡｌＧａＮ／ＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮの複数層のいずれか一つからなることができる。
第２領域１３２は、活性層１２２に隣接した第２−１層１３２−１、及び第２導電型クラッド層１４０に隣接した第２−２層１３２−２を含む。
第２領域１３２の第２−１層１３２−１は、第１領域１３１と同一の組成の物質を含み、第２領域１３２の第２−２層１３２−２は、第２導電型クラッド層１４０と同一の組成の物質を含むことができる。したがって、第２−１層１３２−１のエネルギーバンドギャップは、第２−２層１３２−２のエネルギーバンドギャップよりも大きく、第２−２層１３２−２は、第１領域１３１のエネルギーバンドギャップよりも小さいエネルギーバンドギャップを有することができる。または、実施例によっては、第２−１層１３２−１と第１領域１３１が互いに異なるエネルギーバンドギャップを有する物質からなることもできる。第１領域１３１が電子遮断領域で、第２領域１３２が正孔注入領域であるので、第１領域１３１のエネルギーバンドギャップが最も大きく、その次に、第２−１層１３２−１及び第２−２層１３２−２の順にエネルギーバンドギャップが小さくなることができる。
図７は、図６の‘Ｂ’部分を拡大して示した図である。図６の電子遮断層１３０の上部断面を拡大した様子は、図４Ａ及び図４Ｂに示したものと類似しているので、これについての詳細な説明及び図面は省略する。
図７を参照すると、第２領域１３２の第２−１層１３２−１は、活性層１２２に隣接した面１３２−１Ｓが、前記第１領域１３１において活性層１２２に隣接した面１３１Ｓと同一線上に位置する。
また、第２−１層１３２−１の高さＨ２が、第１領域１３１の高さＨ１よりも低く形成される。すなわち、第２−１層１３２−１の厚さが第１領域１３１の厚さよりも薄い。
第２領域１３２の第２−１層１３２−１は、第１領域１３１の組成と同一の物質からなるので、第１領域１３１と同様に電子遮断の役割を果たすことができる。しかし、第２領域１３２の第２−１層１３２−１は、第１領域１３１よりも厚さが薄く形成されるので、第１領域１３１に比べて電子遮断の効果は減少するが、その分だけ、活性層１２２への正孔注入の効果を向上させることができる。
下記表１は、４０ｎｍの電子遮断層（ＥＢＬ）を含む場合と、４ｎｍの電子遮断層（ＥＢＬ）を含む場合において、活性層の井戸層での正孔濃度に対するシミュレーションの結果を比較して示した表である。
Figure 2014033182
表１から分かるように、電子遮断層（ＥＢＬ）の厚さが４ｎｍと薄い場合、電子遮断層（ＥＢＬ）の厚さが４０ｎｍと厚い場合よりも井戸層への正孔注入の効率が改善されることを確認することができる。
すなわち、実施例によれば、電子遮断層１３０の第１領域１３１によって電子の離脱が防止され、隣接した第１領域１３１間に存在する第２領域１３２によって活性層１２２に正孔が容易に注入される。特に、第２領域１３２の場合、第１領域１３１よりも厚さの薄い第２−１層１３２−１を含むことによって、電子の離脱を防止すると同時に正孔の注入効率も改善して、発光素子１００Ｂの内部量子効率を向上させることができる。
一例として、第２−１層１３２−１の高さＨ２、すなわち、第２−１層１３２−１の厚さは、１〜２０ｎｍであるとよい。第２−１層が１ｎｍよりも薄く形成される場合は、正孔の注入効率の改善効果が極めて小さく、第２−１層１３２−１が２０ｎｍよりも厚く形成される場合は、正孔の注入効率の改善よりは電子遮断効果に集中するようになるため、本実施例による効果を達成しにくくなることがある。
第２−１層１３２−１の高さＨ２、すなわち、第２−１層１３２−１の厚さは、第１領域１３１の高さＨ１、すなわち、第１領域１３１の厚さの１０〜５０％であるとよい。同様に、第２−１層１３２−１が第１領域１３１の厚さの１０％未満の場合は、正孔の注入効率の改善効果が極めて小さく、第２−１層１３２−１が第１領域１３１の厚さの５０％を超える場合は、正孔の注入効率の改善よりは電子遮断効果に集中するようになるため、実施例による効果を達成しにくくなることがある。
実施例によって、第１領域１３１は、それぞれ５０〜２００ｎｍの幅Ｗ１に形成することができる。第１領域１３１の幅Ｗ１は、第１領域１３１の断面が円形の場合には直径を意味し、第１領域１３１の断面が多角形の場合には互いに対向する２辺間の距離を意味することができる。第１領域１３１のそれぞれの幅Ｗ１が５０ｎｍよりも小さい場合は、第２導電型半導体層１５０の方向に電子がオーバーフローされることを効果的に遮断できず、第２領域１３１のそれぞれの幅Ｗ１が２００ｎｍよりも大きい場合は、相対的に第２領域１３２の幅Ｗ２が小さくなるため、電子遮断と同時に正孔注入の効率を向上させるという本願発明の効果を十分に発揮しにくくなることがある。
実施例によって、第１領域１３１は、隣接した第１領域１３１と５〜５０ｎｍの距離Ｗ２だけ離隔することができる。隣接した第１領域１３１間の離隔距離Ｗ２は、言い換えると、第２領域１３２の幅Ｗ２を意味することができる。また、隣接した第１領域１３１間の離隔距離Ｗ２は、隣接した第１領域１３１を結ぶ最短距離を意味することができる。同様に、第２領域１３２の幅Ｗ２が５ｎｍよりも小さいと、電子遮断と同時に正孔注入の効率を向上させるという本願発明の効果を十分に発揮しにくくなり、第２領域１３２の幅Ｗ２が５０ｎｍよりも大きいと、相対的に第１領域１３１の幅Ｗ１が小さくなるため、第２導電型半導体層１５０の方向に電子がオーバーフローされることを効果的に遮断できない。
第２領域１３２の幅Ｗ２は、隣接した二つの第１領域１３１間においていつも同一でなくてもよく、第１領域１３１の形状に応じて、隣接して位置した同一の二つの第１領域１３１間においても位置によって互いに異なってもよい。
第１領域１３１の幅Ｗ１と第２領域１３２の幅Ｗ２は、電子遮断及び正孔注入の相関関係を考慮して決定することができ、第１領域１３１の幅Ｗ１が、第２領域１３２の幅Ｗ２に比べて過度に広い場合、電子遮断の効果は優れるが、正孔の注入効率が低下するため、本実施例が意図する効果を達成できなくなることがある。
一例として、第１領域１３１の幅及び第２領域１３２の幅の和Ｗ１＋Ｗ２において第２領域が占める幅Ｗ２の比率が２．４〜５０％であるとよい。
一例として、電子遮断層１３０の全体断面積において第２領域１３２が占める面積は５〜８０％であるとよい。
第１実施例と関連して上述したように、第１領域１３１は、周期的な形態でパターニングされてもよく、非周期的な形態でパターニングされてもよい。
図８は、電子遮断層の第２領域を示す発光素子の部分に対するエネルギーバンドダイアグラムを示す図である。電子遮断層の第１領域を示す発光素子の部分に対するエネルギーバンドダイアグラムは、図５Ａと関連して上述した通りである。図８及び図５Ａを参照して、第２実施例に係る発光素子１００Ｂに含まれた電子遮断層１３０の効果を説明する。
図８を参照すると、第１導電型半導体層１２０上に量子井戸構造からなる活性層１２２が位置し、活性層１２２上に第２導電型半導体層１５０が位置する。
第２導電型半導体層１５０は、活性層１２２と隣接して、活性層１２２の障壁層よりもエネルギーバンドギャップが大きい電子遮断層１３０の第１領域１３１を含み（図５Ａ）、隣接した第１領域１３１間に第２領域１３２を含み、前記第２領域１３２は、活性層１２２に隣接し、活性層１２２の障壁層よりもエネルギーバンドギャップが大きい第２−１層１３２−１、及び活性層１２２の障壁層または第２導電型クラッド層１４０とエネルギーバンドギャップが同一である第２−２層１３２−２を含む（図８）。第１領域１３１のエネルギーバンドギャップと第２領域１３２の第２−１層１３２−１のエネルギーバンドギャップは同一であってもよいが、これに限定しない。図８と図５Ａを比較すると、第２領域１３２の第２−１層１３２−１の厚さが第１領域１３１の厚さよりも薄いことがわかる。
第２実施例によれば、活性層１２２上にエネルギーバンドギャップが大きい第１領域１３１が存在することによって、電子が第２導電型半導体層１５０に離脱して漏れ電流の原因となることを防止することができ、これと同時に、隣接した第１領域１３１間に第２領域１３２が存在することによって、電子遮断と同時に正孔の注入が容易に行われる。
図８には、第２領域１３２の第２−２層１３２−２と第２導電型クラッド層１４０が別個の層のように示しているが、第２領域１３２の第２−２層１３２−２と第２導電型クラッド層１４０は同一の組成を有し、連続的に形成することができる。
図９は、第３実施例に係る発光素子の断面図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。以下では、相違点を中心に説明する。
図９を参照すると、第３実施例に係る発光素子１００Ｃは、垂直型発光素子であり、第１導電型半導体層１２０、第２導電型半導体層１５０、及び前記第１導電型半導体層１２０と前記第２導電型半導体層１５０との間に位置する活性層１２２を含む。
第１導電型半導体層１２０、活性層１２２及び第２導電型半導体層１５０を合せて発光構造物１６０と呼ぶことができる。
第２導電型半導体層１５０は、活性層１２２に隣接して位置する電子遮断層１３０と、前記電子遮断層１３０上の第２導電型クラッド層１４０とを含む。
電子遮断層１３０は、互いに離隔した複数個のパターンからなる第１領域１３１と、隣接した前記第１領域１３１間に位置する第２領域１３２とを含む。すなわち、電子遮断層１３０は、パターン領域を有する電子遮断パターン層であってもよい。
電子遮断層１３０の第１領域１３１は、第１導電型半導体層１２０で提供された電子が離脱することを防止する電子遮断領域で、電子遮断層１３０の第２領域１３２は、第２導電型半導体層１５０で提供された正孔の注入領域であり得る。
電子遮断層１３０の第１領域１３１と第２領域１３２は、互いに異なるエネルギーバンドギャップを有する物質からなり、第１領域１３１のエネルギーバンドギャップが第２領域１３２のエネルギーバンドギャップよりも大きい。
実施例によれば、電子遮断層１３０において、エネルギーバンドギャップが大きい第１領域１３１によって電子の離脱が防止され、隣接した第１領域１３１間に存在する第２領域１３２によって活性層１２２に正孔が容易に注入され得る。
第１領域１３１のパターン及び配列の形態、第１領域１３１と第２領域１３２の幅などに関する内容は、第１実施例と関連して上述した通りであるので、再び説明しない。
第１導電型半導体層１２０上に第１電極１７０が位置し、第２導電型半導体層１５０上に第２電極層２２０が位置する。
第２電極層２２０は、透明電極層２２１または反射層２２２のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
透明電極層２２１は、第２導電型半導体層１５０と第２電極層２２０の電気的接触を改善するためのもので、透光性伝導層と金属を選択的に使用することができ、例えば、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、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成することができ、これらの材料に限定されない。
反射層２２２は、活性層１２２で生成された光を反射させて、発光素子１００Ｃの内部で消滅する光の量を減らすことによって、発光素子１００Ｃの外部量子効率を向上させることができる。
反射層２２２は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＣｒまたはＡｇＣｕのうち少なくともいずれか一つを含むことができるが、これに限定しない。
反射層２２２が、第２導電型半導体層１５０とオーミック接触する物質からなる場合、透明電極層２２１は別途に形成しなくてもよい。
発光構造物１６０は、支持基板２１０によって支持される。
支持基板２１０は、電気伝導性及び熱伝導性が高い物質で形成され、例えば、所定の厚さを有するベース基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）であって、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）で構成される群から選択される物質、又は、これらの合金からなることができ、また、金（Ａｕ）、銅合金（Ｃｕ Ａｌｌｏｙ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、キャリアウエハー（例：ＧａＮ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇａ２Ｏ３など）、または伝導性シートなどを選択的に含むことができる。
第２導電型半導体層１５０上に第２電極層２２０が形成された発光構造物１６０と支持基板２１０とが、ボンディング層２３０によって互いにボンディングされる。
ボンディング層２３０は、バリア金属またはボンディング金属などを含み、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、ＡｇまたはＴａのうち少なくとも一つを含むことができ、これに対しては限定しない。
発光構造物１６０の第１導電型半導体層１２０の表面にはラフネスパターン１２０ａを形成することができる。ラフネスパターン１２０ａは、ＰＥＣ（Ｐｈｏｔｏ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ）エッチング方法やマスクパターンを用いたエッチング工程を行って形成することができる。ラフネスパターン１２０ａは、活性層１２２で生成された光の外部抽出効率を増加させるためのもので、規則的な周期を有したり、不規則的な周期を有することができる。
発光構造物１６０の下部周縁にチャネル層２６０が位置することができる。チャネル層２６０は、発光構造物１６０を保護し、発光素子の製造過程の中、アイソレーションエッチング時にエッチング停止層（ｓｔｏｐ ｌａｙｅｒ）として機能することができる。
チャネル層２６０は、発光構造物１６０の第２導電型半導体層１５０の下部周縁にループ状、環状またはフレーム状などのパターンで形成することができる。
チャネル層２６０は、発光構造物の外壁が湿気に露出されても、互いにショートが発生することを防止して、高湿に強い発光素子を提供することができる。
チャネル層２６０は、酸化物、窒化物または絶縁層の材質の中から選択することができ、例えば、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）、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２などから選択的に形成することができるが、これに限定しない。
また、発光構造物１６０の上面の少なくとも一部及び側面を囲むようにパッシベーション層２４０が位置することができる。
パッシベーション層２４０は、酸化物または窒化物からなり、発光構造物１６０を保護することができる。一例として、パッシベーション層２４０は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）層、シリコン窒化物層、酸化窒化物層、または酸化アルミニウム層からなることができるが、これに限定しない。
図１０は、第４実施例に係る発光素子の断面図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。以下では、相違点を中心に説明する。
図１０を参照すると、第４実施例に係る発光素子１００Ｄは、垂直型発光素子であり、第１導電型半導体層１２０、第２導電型半導体層１５０、及び前記第１導電型半導体層１２０と前記第２導電型半導体層１５０との間に位置する活性層１２２を含む。
第１導電型半導体層１２０、活性層１２２及び第２導電型半導体層１５０を合せて発光構造物１６０と呼ぶことができる。
第２導電型半導体層１５０は、活性層１２２に隣接して位置する電子遮断層１３０と、前記電子遮断層１３０上の第２導電型クラッド層１４０とを含む。
電子遮断層１３０は、互いに離隔した複数個のパターンからなる第１領域１３１、及び隣接した前記第１領域１３１間に位置する第２領域１３２を含む。すなわち、電子遮断層１３０は、パターン領域を有する電子遮断パターン層であってもよい。
電子遮断層１３０の第１領域１３１は、第１導電型半導体層１２０で提供された電子が離脱することを防止する電子遮断領域で、電子遮断層１３０の第２領域１３２は、第２導電型半導体層１５０で提供された正孔の注入領域であり得る。第４実施例において、電子遮断層１３０の第２領域１３２は、電子遮断領域であると同時に正孔の注入領域であり得る。
第２領域１３２は、活性層１２２に隣接した第２−１層１３２−１、及び第２導電型クラッド層１４０に隣接した第２−２層１３２−２を含む。
第２領域１３２の第２−１層１３２−１は、第１領域１３１と同一の組成の物質を含み、第２領域１３２の第２−２層１３２−２は、第２導電型クラッド層１４０と同一の組成の物質を含むことができる。したがって、第２−１層１３２−１のエネルギーバンドギャップは、第２−２層１３２−２のエネルギーバンドギャップよりも大きく、第２−２層１３２−２は、第１領域１３１のエネルギーバンドギャップよりも小さいエネルギーバンドギャップを有することができる。
または、実施例によっては、第２−１層１３２−１と第１領域１３１が、互いに異なるエネルギーバンドギャップを有する物質からなることもできる。第１領域１３１が電子遮断領域で、第２領域１３２が正孔注入領域であるので、第１領域１３１のエネルギーバンドギャップが最も大きく、その次に、第２−１層１３２−１及び第２−２層１３２−２の順にエネルギーバンドギャップが小さくなることができる。
第２領域１３２の第２−１層１３２−１は、活性層１２２に隣接した面が、前記第１領域１３１において活性層１２２に隣接した面と同一線上に位置する。
また、第２−１層１３２−１の高さが第１領域１３１の高さよりも低く形成される。すなわち、第２−１層１３２−１の厚さが第１領域１３１の厚さよりも薄い。
第２領域１３２の第２−１層１３２−１は、第１領域１３１の組成と同一の物質からなるので、第１領域１３１と同様に電子遮断の役割を果たすことができる。しかし、第２領域１３２の第２−１層１３２−１は、第１領域１３１よりも厚さが薄く形成されるので、第１領域１３１に比べて電子遮断の効果は減少するが、その分だけ、活性層１２２への正孔注入の効果を向上させることができる。
第１領域１３１のパターン及び配列の形態、第１領域１３１と第２領域１３２の幅、第２−１層１３２−１の高さなどに関する内容は、第２実施例と関連して上述した通りであるので、再び説明しない。
図１１は、第５実施例に係る発光素子の断面図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。以下では、相違点を中心に説明する。
図１１を参照すると、第５実施例に係る発光素子１００Ｅは、水平型発光素子であり、第１導電型半導体層１２０、第２導電型半導体層１５０、及び前記第１導電型半導体層１２０と前記第２導電型半導体層１５０との間に位置する活性層１２２を含む。
第２導電型半導体層１５０は、活性層１２２に隣接して位置する電子遮断層２５０を含み、前記電子遮断層２５０は、互いに異なる高さを有する第１領域２５１及び第２領域２５２を含む。第１領域２５１の高さは、第２領域２５２の高さよりも高い。したがって、電子遮断層２５０は、第１領域２５１が凸部で、第２領域２５２が凹部である凹凸構造を形成する。
第５実施例に係る発光素子１００Ｅは、水平型発光素子であるので、凹凸構造の電子遮断層２５０において、前記第１領域２５１は発光素子１００Ｅの上部に向かって膨らんだ形状である。
電子遮断層２５０の第１領域２５１は、周期的な形態でパターニングされてもよく、非周期的な形態でパターニングされてもよい。
第１領域２５１のパターンの形態、第１領域２５１と第２領域２５２の幅、面積などは、第１実施例ないし第４実施例と関連して上述した通りであるので、再び説明しない。
図１２は、第６実施例に係る発光素子の断面図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。以下では、相違点を中心に説明する。
図１２を参照すると、第６実施例に係る発光素子１００Ｆは、垂直型発光素子であり、第１導電型半導体層１２０、第２導電型半導体層１５０、及び前記第１導電型半導体層１２０と前記第２導電型半導体層１５０との間に位置する活性層１２２を含む。第２導電型半導体層１５０は、活性層１２２に隣接して位置する電子遮断層２５０を含み、前記電子遮断層２５０は、互いに異なる高さを有する第１領域２５１及び第２領域２５２を含む。第１領域２５１の高さは第２領域２５２の高さよりも高い。したがって、電子遮断層２５０は、第１領域２５１が凸部で、第２領域２５２が凹部である凹凸構造を形成する。
第６実施例に係る発光素子１００Ｆは、垂直型発光素子であるので、凹凸構造の電子遮断層２５０において、前記第１領域２５１は発光素子１００Ｆの下部に向かって膨らんだ形状である。
電子遮断層２５０の第１領域２５１は、周期的な形態でパターニングされてもよく、非周期的な形態でパターニングされてもよい。
第１領域２５１のパターンの形態、第１領域２５１と第２領域２５２の幅、面積などは、第１実施例ないし第４実施例と関連して上述した通りであるので、再び説明しない。
図１３乃至図１６は、実施例に係る発光素子の製造方法の一実施例を示す図である。以下で、図１３乃至図１６を参照して、第１実施例に係る発光素子の製造過程を説明する。
まず、図１３を参照すると、後に成長される発光構造物１６０の結晶性の品質を向上させるために、基板１１０上にバッファー層１１５を成長させる。そして、バッファー層１１５上に第１導電型半導体層１２０と活性層１２２を成長させる。バッファー層１１５及び発光構造物１６０は、例えば、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線成長法（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）などの方法を用いて成長させることができる。
その後、活性層１２２上に電子遮断物質１３０ａを成長させる。
電子遮断物質１３０ａは、ＩｎｘＡｌｙＧａＮ１−ｘ−ｙの組成を有することができ、例えば、ＡｌＧａＮの単一層、ＡｌＧａＮ／ＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮの複数層のいずれか一つからなることができる。
そして、電子遮断物質１３０ａ上にアルミニウム層１９０ａを形成する。アルミニウム層１９０ａは、熱蒸着法（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）またはスパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）などで蒸着されてもよいが、これに限定しない。
その後、図１４を参照すると、アルミニウム層１９０ａを陽極酸化処理して、電子遮断物質１３０ａを露出させる多数のホールｈを有する陽極酸化アルミニウム層（Ａｎｏｄｉｃ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ；ＡＡＯ）１９０ｂを形成する。多数のホールｈを有する陽極酸化アルミニウム層１９０ｂを形成するための陽極酸化処理は、公知の方法を用いることができる。
陽極酸化アルミニウム層１９０ｂのホールｈが位置した部分でのみ電子遮断物質１３０ａが露出されるので、陽極酸化アルミニウム層１９０ｂをマスクとして活用して電子遮断物質１３０ａのエッチングを行うことができる。電子遮断物質１３０ａは、乾式エッチングまたは湿式エッチングで除去できる。電子遮断物質１３０ａのエッチングの深さは、所望の実施例によって変更可能である。
図１５を参照すると、ホールｈによって露出された部分の電子遮断物質１３０ａが全て除去され、電子遮断物質１３０ａが除去された部分に第２導電型クラッド層１４０が成長されて、上述した第１実施例のような電子遮断層１３０が形成された。
そして、第２導電型半導体層１５０と活性層１２２及び第１導電型半導体層１２０の一部が選択的にエッチングされる。
図１６を参照すると、選択的エッチングによって露出された第１導電型半導体層１２０上に第１電極１７０を形成し、エッチングされていない第２導電型半導体層１５０上に第２電極１８０を形成する。第２電極１８０を形成する前に、第２導電型半導体層１５０上に透明電極層１８２を形成することができる。
上述した発光素子の製造方法は一例に過ぎず、実施例によって具体的な製造過程の順序や方法などは様々に変更可能である。
図１７は、各実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージの一実施例を示す図である。
一実施例に係る発光素子パッケージ３００は、ボディー３１０と、前記ボディー３１０に配置された第１リードフレーム３２１及び第２リードフレーム３２２と、前記ボディー３１０に配置され、前記第１リードフレーム３２１及び第２リードフレーム３２２と電気的に接続される上述した各実施例に係る発光素子１００と、前記キャビティに形成されたモールディング部３４０と、を含む。前記ボディー３１０にはキャビティを形成することができる。
前記ボディー３１０は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成することができる。前記ボディー３１０が金属材質などの導電性物質からなると、図示してはいないが、前記ボディー３１０の表面に絶縁層がコーティングされて、前記第１，２リードフレーム３２１，３２２間の電気的短絡を防止することができる。
前記第１リードフレーム３２１及び第２リードフレーム３２２は互いに電気的に分離され、前記発光素子１００に電流を供給する。また、前記第１リードフレーム３２１及び第２リードフレーム３２２は、前記発光素子１００で発生された光を反射させて、光効率を増加させることができ、前記発光素子１００で発生された熱を外部に排出させることもできる。
前記発光素子１００は、前記ボディー３１０上に配置されたり、前記第１リードフレーム３２１または第２リードフレーム３２２上に配置されてもよい。本実施例では、第１リードフレーム３２１と発光素子１００が直接通電され、第２リードフレーム３２２と前記発光素子１００は、ワイヤ３３０を介して接続されている。発光素子１００は、ワイヤボンディング方式以外にフリップチップ方式またはダイボンディング方式などによってリードフレーム３２１，３２２と接続されてもよい。
前記モールディング部３４０は、前記発光素子１００を包囲して保護することができる。また、前記モールディング部３４０には蛍光体３５０が含まれて、前記発光素子１００から放出される光の波長を変化させることができる。
蛍光体３５０は、ガーネット（Ｇａｒｎｅｔ）系蛍光体、シリケート（Ｓｉｌｉｃａｔｅ）系蛍光体、窒化物（Ｎｉｔｒｉｄｅ）系蛍光体、または酸窒化物（Ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）系蛍光体を含むことができる。
例えば、前記ガーネット系蛍光体は、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）またはＴＡＧ（Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）であってもよく、前記シリケート系蛍光体は、（Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋であってもよく、前記窒化物系蛍光体は、ＳｉＮを含むＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋であってもよく、前記酸窒化物系蛍光体は、ＳｉＯＮを含むＳｉ６−ｘＡｌｘＯｘＮ８−ｘ：Ｅｕ２＋（０＜ｘ＜６）であってもよい。
前記発光素子１００から放出された第１波長領域の光が、前記蛍光体３５０によって励起されて第２波長領域の光に変換され、前記第２波長領域の光は、レンズ（図示せず）を通過しながら光経路が変更され得る。
実施例に係る発光素子パッケージは、複数個が基板上にアレイされ、前記発光素子パッケージの光経路上に光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シートなどを配置することができる。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材は、ライトユニットとして機能することができる。更に他の実施例は、上述した各実施例に記載された半導体発光素子または発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明システムで具現することができ、例えば、照明システムは、ランプ、街灯を含むことができる。
以下では、上述した発光素子または発光素子パッケージが配置された照明システムの一実施例として、ヘッドランプとバックライトユニットを説明する。
図１８は、各実施例に係る発光素子が配置されたヘッドランプの一実施例を示す図である。
図１８を参照すると、各実施例に係る発光素子が配置された発光モジュール７１０から放出された光が、リフレクタ７２０とシェード７３０で反射された後、レンズ７４０を透過して車体の前方に向かうことができる。
前記発光モジュール７１０は、回路基板上に発光素子が複数個で搭載されてもよく、これに対して限定しない。
図１９は、実施例に係る発光素子パッケージが配置された表示装置の一実施例を示す図である。
図１９を参照すると、実施例に係る表示装置８００は、発光モジュール８３０，８３５と、ボトムカバー８１０上の反射板８２０と、前記反射板８２０の前方に配置され、前記発光モジュールから放出される光を表示装置の前方にガイドする導光板８４０と、前記導光板８４０の前方に配置される第１プリズムシート８５０及び第２プリズムシート８６０と、前記第２プリズムシート８６０の前方に配置されるパネル８７０と、前記パネル８７０の前方に配置されるカラーフィルター８８０と、を含んでなる。
発光モジュールは、回路基板８３０上の上述した発光素子パッケージ８３５を含んでなる。ここで、回路基板８３０は、ＰＣＢなどを使用することができ、発光素子パッケージ８３５は、図１７で説明した通りである。
前記ボトムカバー８１０は、表示装置８００内の構成要素を収納することができる。前記反射板８２０は、図１９でのように別途の構成要素として設けてもよく、前記導光板８４０の後面や、前記ボトムカバー８１０の前面に反射度の高い物質でコーティングされる形態で設けてもよい。
ここで、反射板８２０は、反射率が高く、超薄型で使用可能な素材を使用することができ、ポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ；ＰＥＴ）を使用することができる。
導光板８４０は、発光素子パッケージモジュールから放出される光を散乱させて、その光が液晶表示装置の画面の全領域にわたって均一に分布するようにする。したがって、導光板８３０は、屈折率及び透過率の良い材料からなり、ポリメチルメタクリレート（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、またはポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＥ）などで形成することができる。そして、導光板が省略されて、反射シート８２０上の空間で光が伝達されるエアーガイド方式も可能である。
前記第１プリズムシート８５０は、支持フィルムの一面に、透光性で且つ弾性を有する重合体材料で形成され、前記重合体は、複数個の立体構造が反復して形成されたプリズム層を有することができる。ここで、前記複数個のパターンは、図示のように、山と谷が反復形成されるストライプ状に備えることができる。
前記第２プリズムシート８６０において、支持フィルム一面の山と谷の方向は、前記第１プリズムシート８５０内の支持フィルムの一面の山と谷の方向と垂直をなすことができる。これは、発光モジュールと反射シートから伝達された光を前記パネル８７０の全方向に均一に分散させるためである。
本実施例において、前記第１プリズムシート８５０と第２プリズムシート８６０とが光学シートを構成するが、前記光学シートは、他の組み合わせ、例えば、マイクロレンズアレイからなったり、または拡散シートとマイクロレンズアレイとの組み合わせ、または一つのプリズムシートとマイクロレンズアレイの組み合わせ等からなることができる。
前記パネル８７０は、液晶表示パネル（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）が配置されてもよいが、液晶表示パネルの他に、光源を必要とする他の種類のディスプレイ装置を備えることもできる。
前記パネル８７０は、ガラスボディー同士間に液晶が位置し、光の偏光性を用いるために偏光板を両ガラスボディーに載せた状態となっている。ここで、液晶は、液体と固体の中間的な特性を有し、液体のように流動性を有する有機分子である液晶が、結晶のように規則的に配列された状態を有するもので、前記分子配列が外部電界によって変化する性質を用いて画像を表示する。
表示装置に使用される液晶表示パネルは、アクティブマトリクス（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）方式であって、各画素に供給される電圧を調節するスイッチとしてトランジスタを使用する。
前記パネル８７０の前面にはカラーフィルター８８０が備えられ、前記パネル８７０から投射された光を、それぞれの画素ごとに赤色、緑色及び青色の光のみを透過することで画像を表現することができる。
以上のように、実施例は、たとえば限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から様々な修正及び変形が可能である。
したがって、本発明の範囲は、説明された実施例に限定して定めてはならなく、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものによって定めなければならない。
１００Ａ〜１００Ｆ 発光素子
１１０ 基板
１２０ 第１導電型半導体層
１２２ 活性層
１３０ 電子遮断層
１３１ 第１領域
１３２ 第２領域
１５０ 第２導電型半導体層
１６０ 発光構造物
１７０ 第１電極
１８０ 第２電極
１８２ 透明電極層
３１０ パッケージボディー
３２１，３２２ 第１，２リードフレーム
３３０ ワイヤ
３４０ モールディング部
３５０ 蛍光体
７１０ 発光モジュール
７２０ リフレクタ
７３０ シェード
８００ 表示装置
８１０ ボトムカバー
８２０ 反射板
８４０ 導光板
８５０ 第１プリズムシート
８６０ 第２プリズムシート
８７０ パネル
８８０ カラーフィルター

Claims (20)

  1. 第１導電型半導体層と、
    第２導電型半導体層と、
    前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間の活性層と、を含み、
    前記第２導電型半導体層は、前記活性層に隣接して位置し、互いに離隔した複数個のパターンからなる電子遮断領域を含む、発光素子。
  2. 前記電子遮断領域は、ＡｌＧａＮの単一層、ＡｌＧａＮ／ＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮの複数層のいずれか一つを含んでなる、請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記電子遮断領域は、周期的な形態でパターニングされた、請求項１又は２に記載の発光素子。
  4. 前記電子遮断領域をなす複数個のパターンのそれぞれは、５０〜２００ｎｍの幅を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の発光素子。
  5. 前記電子遮断領域をなす複数個のパターンのそれぞれは、隣接したパターンと５〜５０ｎｍ離隔した、請求項１ないし４のいずれかに記載の発光素子。
  6. 前記電子遮断領域を第１領域、隣接した第１領域間を第２領域とするとき、互いに接する第１領域の幅Ｗ１及び第２領域の幅Ｗ２の和Ｗ１＋Ｗ２において第２領域が占める幅Ｗ２の比率が２．４〜５０％である、請求項１ないし５のいずれかに記載の発光素子。
  7. 前記電子遮断領域を第１領域、隣接した第１領域間を第２領域とするとき、前記第２領域は、発光素子の断面積の５〜８０％の面積を占める、請求項１ないし６のいずれかに記載の発光素子。
  8. 前記電子遮断領域を第１領域、隣接した第１領域間を第２領域とするとき、前記第２領域は、前記第１領域よりもエネルギーバンドギャップが小さい、請求項１ないし７のいずれかに記載の発光素子。
  9. 前記第２導電型半導体層上に透明電極層をさらに含む、請求項１ないし８のいずれかに記載の発光素子。
  10. 第１導電型半導体層と、
    第２導電型半導体層と、
    前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間の活性層と、を含み、
    前記第２導電型半導体層は、前記活性層に隣接して位置する電子遮断層と、前記電子遮断層上の第２導電型クラッド層とを含み、前記電子遮断層は、互いに離隔した複数個のパターンからなる第１領域と、隣接した第１領域間の第２領域とを含み、前記第１領域と前記第２領域は、互いに異なるエネルギーバンドギャップを有する物質からなる、発光素子。
  11. 前記第１領域は電子遮断領域で、前記第２領域は正孔注入領域である、請求項１０に記載の発光素子。
  12. 前記第２領域は、前記第２導電型クラッド層と同一の組成の物質を含む、請求項１０又は１１に記載の発光素子。
  13. 第１導電型半導体層と、
    第２導電型半導体層と、
    前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間の活性層と、を含み、
    前記第２導電型半導体層は、前記活性層に隣接して位置する電子遮断層と、前記電子遮断層上の第２導電型クラッド層とを含み、前記電子遮断層は、互いに離隔した複数個のパターンからなる第１領域と、隣接した第１領域間の第２領域とを含み、
    前記第２領域は、前記活性層に隣接した第２−１層と、前記第２導電型クラッド層に隣接した第２−２層とを含む、発光素子。
  14. 前記第２−１層は、前記第１領域と同一の組成の物質を含む、請求項１３に記載の発光素子。
  15. 前記第２−２層は、前記第２導電型クラッド層と同一の組成の物質を含む、請求項１３又は１４に記載の発光素子。
  16. 前記第２−１層は、前記第１領域よりも薄く形成された、請求項１３ないし１５のいずれかに記載の発光素子。
  17. 前記第２−１層は、前記活性層と接する一面が、前記第１領域において前記活性層と接する一面と同一面上に位置する、請求項１３ないし１６のいずれかに記載の発光素子。
  18. 前記第２−１層は、１〜２０ｎｍの厚さに形成された、請求項１３ないし１７のいずれかに記載の発光素子。
  19. 前記第２−１層は、前記第１領域の厚さの１０〜５０％の厚さに形成された、請求項１３ないし１８のいずれかに記載の発光素子。
  20. 前記第２−１層と前記第１領域は、互いに異なるエネルギーバンドギャップを有する物質からなる、請求項１３ないし１９のいずれかに記載の発光素子。
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