JP4727533B2 - ナノワイヤ発光素子及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ナノワイヤ発光素子に関するものであって、より詳しくは半導体ナノワイヤを利用した新たな形態の発光素子及びその製造方法に関する。
一般的に、半導体発光素子は図1に示すように、化合物半導体エピタキシャル層を利用したPN接合構造として実現されてきた。即ち、窒化物半導体発光素子10はサファイア基板11に成長された第1導電型窒化物半導体層14、多重量子井構造である活性層15及び、第2導電型窒化物半導体層17とを含み、上記第1及び第2導電型窒化物半導体層14、17に各々接続された第1及び第2電極18、19とを含む。
このような半導体エピタキシャル層14、15、17は、格子定数と熱膨脹係数の差によって結晶欠陥が生じ、この結晶欠陥は素子の発光特性を大きく低下させる。特に、窒化物半導体の場合にこういった結晶欠陥の問題はより深刻である。特に、活性層15を構成するInGaN層は相対的にIn含量が多く要求される波長帯域を実現する際に、成長中に相分離によって短波長化される傾向があり、結果的に素子の信頼性に深刻な問題を生じる。
また、通常の半導体発光素子では互いに異なる波長を実現するために異なる組成を有する活性層を形成しなければならないため、モノリシックで白色発光素子を実現するのに困難があった。
近年では、上述されたエピタキシャル層を基盤とする素子とは異なって、ナノワイヤ(nanowire、またはナノ棒とも言う)を利用した接合素子の研究が活発に行われている。このようなナノ棒は直径が100nm以下の素子としてバルク構造とは異なる物理的特性を有している。このようなナノワイヤ25を利用した発光ディスプレイ20が図2aに示されている。
図2aに示したディスプレイ装置20はITOのような下部電極層23が形成された透明基板21と、上部電極層27が形成されたカバー基板26が絶縁構造物29で連結された構造を有する。上記絶縁構造物29の間にはナノワイヤ25が配列される。上記ナノワイヤ25は図2bのように、p型半導体物質25aとn型半導体物質25bが成長方向に沿って形成された同軸ケーブル形態を有する。このようなナノワイヤ25は、上下部電極層27、21に電圧が印加される際に特定波長の光を発し、発光された光は透明基板21の下部に備えられた蛍光体層28に含まれる蛍光体物質によって所望の波長に変換できる。
しかしながら、上記した方式では特定波長光を発するナノワイヤを利用するので、白色光を得るためには、別の蛍光体層を利用しなければならない。また、図2aのようにナノワイヤをPN接合素子で直接蒸着した形態では小型化された形態で実現し難く、ナノワイヤを個別的に配列する場合には正確な配列を実現し難い問題がある。
このように、ナノワイヤ発光素子は所望の色、特に白色光を実現するのが困難であり、発光素子の形態に開発できていない。
本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためのものであって、その目的は、特定組成の半導体ナノワイヤ粉末が不規則的に分散された形態の発光構造体構成層、例えば第1導電型クラッド層、第2導電型クラッド層および/または活性層を有するナノワイヤ発光素子を提供することである。
本発明の他の目的は、上記したナノワイヤ発光素子の製造方法を提供することにある。
上記した技術的課題を達成するために、本発明は、第1導電型クラッド層及び第2導電型クラッド層とその間に活性層を含んだナノワイヤ発光素子において、上記第1導電型クラッド層、上記第2導電型クラッド層及び上記活性層の少なくとも一層(該当層ともいう)は、半導体ナノワイヤと有機バインダーの混合物を塗布し、上記有機バインダーの脱脂によって得られた半導体ナノワイヤ層であることを特徴とするナノワイヤ発光素子を提供する。
上記少なくとも一層(該当層)は上記活性層であるのが好ましい。この場合に多様な形態の発光波長を容易に実現することができる。例えば、上記活性層を構成する半導体ナノワイヤは互いに異なる波長帯域から発光する少なくとも2種の半導体物質で提供することができる。特に、上記少なくとも2種の半導体ナノワイヤは各々の波長光が組合されて白色光を生成するように選択することによって、白色発光素子を製造することもできる。
上記半導体ナノワイヤは、組成式AlxGayIn1-x-yNを満足する窒化物半導体であり、ここで、xは0≦x≦1で、yは0≦y≦1であり得る。
上記該当層における上記半導体ナノワイヤの含有量は、上記混合物の全体体積に対して70〜95体積%であるのが好ましい。
さらに、上記混合物は、前記半導体ナノワイヤが均一に分散するように分散剤をさらに含んでいてもよい。
異なる層の上下部面との接触を確保するために、上記半導体ナノワイヤは該当層の厚さより1.5倍以上の長さを有することが好ましい。
本発明の他の実施形態は、第1導電型クラッド層及び第2導電型クラッド層とその間に活性層を含んだナノワイヤ発光素子において、上記第1導電型クラッド層、上記第2導電型クラッド層及び上記活性層の少なくとも一層(該当層ともいう)は、半導体ナノワイヤが分散された伝導性ポリマーを塗布し、前記伝導性ポリマーを硬化させることによって得られた半導体ナノワイヤ層であることを特徴とするナノワイヤ発光素子を提供する。
上記半導体ナノワイヤは、上記該当層、好ましくは上記活性層の全体体積に対して30〜80体積%で含まれ、上記半導体ナノワイヤは上記該当層、好ましくは上記活性層の厚さより1.5倍以上の長さを有することができる。
上記透明伝導性ポリマーはポリピロール、ポリアニリン、ポリ(3、4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレン)、ポリチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン) 及び、ポリ(チエニレンビニレン)から成る群より選択するのが好ましい。
さらに、本発明はナノワイヤ発光素子の製造方法を提供する。上記ナノワイヤ発光素子の製造方法は、第1導電型クラッド層及び第2導電型クラッド層とその間に活性層を含んだナノワイヤ発光素子の製造方法であり、上記第1及び第2導電型クラッド層と活性層の少なくとも一層を形成する段階は、半導体ナノワイヤと有機バインダーの混合物を塗布する段階と、上記有機バインダーが脱脂されるよう加熱/加圧して半導体ナノワイヤ層を形成する段階とを含むことを特徴とする。
上記混合物は、上記半導体ナノワイヤが均一に分散するよう分散剤をさらに含むことができ、上記半導体ナノワイヤと上記有機バインダーの混合物を塗布する段階はこれに限定されないが、スピンコーティング工程、スプレー工程、スクリーンプリンティング工程及びインクジェットプリンティング工程で構成された群から選択された工程によって行うことができる。
本発明の他の実施形態による製造方法は、第1導電型クラッド層及び第2導電型クラッド層とその間に活性層を含んだナノワイヤ発光素子の製造方法において、上記第1導電型クラッド層、上記第2導電型クラッド層及び上記活性層の少なくとも一層を形成する段階は、半導体ナノワイヤが分散された伝導性ポリマーを塗布する段階と、上記伝導性ポリマーを硬化させる段階とを含むことを特徴とする。
上記該当層が上記活性層である場合は、上記伝導性ポリマーとしては透明伝導性ポリマーを使用する。
本発明によれば、半導体ナノワイヤを伝導性ポリマーと適切に混合して活性層、さらに他の特定導電型クラッド層を形成することによって、所望の発光素子を容易に製造することができる。本発明ではエピタキシャル成長工程を代替できるので、結晶欠陥のようにエピタキシャル層の不利益な問題を解決することができる。
特に、活性層を構成するナノワイヤを異なる波長光を発光する互いに異なる2種の半導体物質で形成することができるので、モノリシック白色発光素子を容易に形成することができるという長所がある。
図3は、本発明の一実施形態によるナノワイヤ発光素子30を示す断面斜視図である。図3に示したナノワイヤ発光素子30は第1及び第2導電型クラッド層31、37の間に形成された活性層35と、上記第1及び第2導電型クラッド層31、37に各々接続された第1及び第2電極38、39とを含む。本実施形態において、上記第1及び第2導電型クラッド層31、37は通常の蒸着工程で得られた半導体エピタキシャル層であるが、上記活性層35は半導体ナノワイヤ35aで構成された層として提供される。
上記半導体ナノワイヤ35aは、図2bに示したPN接合構造ではなく、特定導電型またはアンドープ半導体物質から成る。本実施形態のように、上記活性層35の半導体ナノワイヤ35aは特定波長帯域の光を得ることができる半導体物質で構成することができる。例えば、上記半導体ナノワイヤは組成式AlxGayIn1-x-yNを満足する窒化物半導体で構成することができ、ここで、xは0≦x≦1であり、yは0≦y≦1である。
もちろん、本発明に採用可能な半導体ナノワイヤ35aは上記した物質に限定されず、必要に応じて他のGaAs系またはGaP系半導体物質で構成することも可能である。
本発明において、互いに異なる組成を有する半導体物質から成る2種の半導体ナノワイヤを利用して単一の形態の活性層35を形成することができる。このような単一の活性層35で少なくとも2種のナノワイヤから互いに異なる少なくとも2個の波長光を得ることができる。また、各異なる種のナノワイヤの量を調整することによって、各波長光の割合を容易に設定することができる。
したがって、このような活性層構造はモノリシック白色発光素子を実現するのに非常に有益に採用できる。例えば、赤色、緑色及び青色を発光する半導体ナノワイヤを白色光が形成されるよう好適な割合で混合し、これを図3のように単一の活性層35を形成することだけで所望のモノリシック白色発光素子を製造することができる。
本発明に使用される半導体ナノワイヤ35aは有機バインダーとの混合物を調製してこれを塗布した後に、加熱及び/又は加圧工程によって脱脂過程を経て形成されることができる。この場合に有機バインダー内に半導体ナノワイヤ35aが均一に分散するように分散剤を使用することが好ましい。脱脂された後に半導体ナノワイヤのみが残存して層を構成するため、混合物の70〜95体積%範囲でナノワイヤを添加することが好ましい。半導体ナノワイヤが70体積%未満の場合に脱脂後に空隙比率が高くて構造的に不安定であるという問題があり、十分な量の有機バインダーを確保するためにナノワイヤは95体積%を超えないことが好ましい。
また、上記活性層35において、半導体ナノワイヤ35aが活性化されるためには、第1及び第2導電型クラッド層31、37面に接続されなければならない。このような接続は半導体ナノワイヤを長くして確保することができる。即ち、ナノワイヤ35aは不規則に分散されているので、ナノワイヤ35aの長さを活性層の厚さよりも長くした場合に、2つのクラッド層31、37の間に接続される可能性を充分に確保することができる。好ましくは、上記半導体ナノワイヤは該当層より1.5倍以上長い長さを有する。
このように、有機バインダーを利用して形成された半導体ナノワイヤ35aの層は活性層35のみならず、第1及び第2導電型クラッド層31、37も代替できる。
さらに、本発明による活性層35は微細な構造であるナノワイヤ35aで形成されるので、従来のバルク構造に比べて総活性面積が大きく確保できる。したがって、素子が同一のサイズの場合に、より優れた発光効率を期待することができるという長所がある。
本実施形態では、活性層35を半導体ナノワイヤ35aで構成した形態を示したが、第1または第2導電型クラッド層31、37も上記活性層35と類似した方式で形成することができる。また、本実施形態は有機バインダーと半導体ナノワイヤの混合物を塗布して脱脂する過程を経てナノ構造の活性層を形成する方法を提供したが、これと異なって、本発明は半導体ナノワイヤが分散された透明伝導性ポリマーで各層を形成する他の方案をも提供する。このような実施形態は図4に示されている。
図4は、本発明の他の実施形態によるナノワイヤ発光素子を示す断面斜視図である。図4に示すように、ナノワイヤ発光素子40は基板41上に順次に形成された第1導電型クラッド層44、活性層45及び第2導電型クラッド層47を含む。
本実施形態では、上記第1導電型クラッド層44のみが通常の蒸着工程で基板上に形成された半導体エピタキシャル層である。これに対して、上記活性層45と上記第2導電型クラッド層47はそれぞれ半導体ナノワイヤ粉末45a、47aと伝導性ポリマー45b、47bの混合体で形成する。但し、上記活性層45を構成する半導体ナノワイヤ粉末45aはアンドープされた半導体で形成されるが、上記第2導電型クラッド層47を構成する半導体ナノワイヤ粉末47aは第2導電型半導体で形成される。
また、上記活性層45を構成する伝導性ポリマー45bには透明性が要求されるが、光出射方向によって、上記第2導電型クラッド層47を構成する伝導性ポリマー47bは低い光透過率を有するポリマーであることも考えられる。例えば、上記伝導性ポリマー47bは光出射方向が基板41側に形成される場合には必ずしも透明性を要しない。
本実施形態でも、図3に説明された発光素子と類似して微細なナノワイヤ構造で活性層を形成して同一のサイズでより大きな発光面積を確保することができるので、高い発光効率を期待することができ、活性層45を構成する半導体ナノワイヤ45aを異なる波長光を有する少なくとも2種のナノワイヤを好適な割合で混合することによって、白色光発光素子を容易に得ることができる。
本発明で使用される半導体ナノワイヤは、PN接合構造の代わりに特定波長光を発光する単一組成の半導体から成る。例えば、活性層のナノワイヤで使用する場合には、特定光を発することのできる単一なアンドープ半導体物質で形成し、特定導電型クラッド層で使用する場合には、当該導電型の単一な半導体物質で形成することができる。このような半導体ナノワイヤは公知のナノワイヤの製造技術を応用して容易に形成され得る。
図5a及び図5bは、本発明に使用される半導体ナノワイヤの製造工程の一例を説明するための工程断面図である。
先ず、図5aに示すように、基板51上にナノ粒子級の大きさの触媒金属パターン52を形成する。上記触媒金属パターン52はニッケル、クロムのような転移金属から成り、基板51の上面に塗布した後に加熱してナノ級の大きさで凝集させることで得られる。
続いて、図5bのように、適した蒸着工程によって触媒金属パターン52上に半導体を成長させる。触媒金属パターン52上に形成される半導体は、触媒金属パターン52のサイズで定義される直径を有するナノワイヤ53として成長させることができる。このように、成長させたナノワイヤ53を収去した後に、これを伝導性ポリマーと溶剤を混合して所望の活性層またはクラッド層を形成することができる。
図6a乃至図6cは、本発明によるナノワイヤ発光素子製造工程の一例を説明するための工程断面図である。本実施形態は図3及び図4に示された発光素子と異なって、第1及び第2導電型クラッド層と活性層の全てを伝導性ポリマーとナノワイヤを混合した形態で形成した例を示す。
先ず、図6aに示すように、基板61上に第1導電型半導体ナノワイヤ64aと伝導性ポリマー64bを混合したペーストを塗布した後に熱処理して硬化させることによって、第1導電型クラッド層64を形成する。本工程で使用される塗布工程はスピンコーティング工程、スプレー工程、スクリーンプリンティング工程またはインクジェットプリンティング工程を利用することができる。上記基板は図4と異なって、窒化物半導体層のような特定エピタキシャル層を成長するための基板ではないため、通常のガラス基板であってもよい。
続いて、図6bに示すように、上記第1導電型クラッド層64上に類似した方式で活性層65を形成する。即ち、図5a及び図5bに示す工程により得られた半導体ナノワイヤ65aと透明な伝導性ポリマー65bを混合したペーストを塗布し、塗布された混合ペーストを熱処理して硬化させることで活性層65を形成する。
次に、図6cのように、上記活性層61上に第2導電型半導体ナノワイヤ67aと伝導性ポリマー67bを混合したペーストを塗布した後に熱処理して硬化させることにより第2導電型クラッド層64を形成する。このように、本発明によると、通常の塗布工程を利用して発光素子に必要な全ての層構造を容易に形成することができる。
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付された請求範囲によって限定される。従って、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内において当該技術分野の通常の知識を有する者によって多様な形態の置換、変形および変更が可能であり、これもまた本発明の範囲に属すると言える。
従来の窒化物発光素子を示す断面図である。 ナノワイヤ発光装置及び半導体ナノワイヤを示す断面図である。 ナノワイヤ発光装置に使用する半導体ナノワイヤを示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるナノワイヤ発光素子を示す断面斜視図である。 本発明の他の実施形態によるナノワイヤ発光素子を示す断面斜視図である。 本発明に使用されるナノワイヤ製造工程の一例を説明するための工程断面図である。 本発明に使用されるナノワイヤ製造工程の一例を説明するための工程断面図である。 本発明によるナノワイヤ発光素子製造工程の一例を説明するための工程断面図である。 本発明によるナノワイヤ発光素子製造工程の一例を説明するための工程断面図である。 本発明によるナノワイヤ発光素子製造工程の一例を説明するための工程断面図である。
符号の説明
30、40 ナノワイヤ発光素子
31、44 第1導電型クラッド層
35、45、65 活性層
37、47 第2導電型クラッド層
38、39 電極
41、51、61 基板
35a、45a、47a、64a、65a、67a 半導体ナノワイヤ(粉末)
45b、47b、67b 伝導性ポリマー
52 触媒金属パターン
53 ナノワイヤ
65b 透明伝導性ポリマー

Claims (25)

  1. 第1導電型クラッド層及び第2導電型クラッド層とその間に活性層を含んだナノワイヤ発光素子において、
    前記第1導電型クラッド層、前記第2導電型クラッド層及び前記活性層の少なくとも一層(以下、該当層という)は、半導体ナノワイヤと有機バインダーの混合物を塗布し、前記有機バインダーの脱脂によって残存する前記半導体ナノワイヤから成る半導体ナノワイヤ層であり、
    前記活性層に含まれた前記半導体ナノワイヤは、前記第1及び第2導電型クラッド層と接続されることを特徴とするナノワイヤ発光素子。
  2. 前記半導体ナノワイヤは、前記混合物の全体体積に対して70〜95体積%で含まれたことを特徴とする請求項1に記載のナノワイヤ発光素子。
  3. 前記混合物は、前記半導体ナノワイヤが均一に分散するように分散剤をさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載のナノワイヤ発光素子。
  4. 第1導電型クラッド層及び第2導電型クラッド層とその間に活性層を含んだナノワイヤ発光素子において、
    前記第1導電型クラッド層、第2導電型クラッド層及び活性層の少なくとも一層(以下、該当層という)は、半導体ナノワイヤが分散された伝導性ポリマーを塗布し、前記伝導性ポリマーを硬化させることによって残存する前記半導体ナノワイヤから成る半導体ナノワイヤ層であり、
    前記活性層に含まれた前記半導体ナノワイヤは、前記第1及び第2導電型クラッド層と接続されることを特徴とするナノワイヤ発光素子。
  5. 前記半導体ナノワイヤは、前記該当層の全体体積に対して30〜80体積%で含まれたことを特徴とする請求項4に記載のナノワイヤ発光素子。
  6. 前記伝導性ポリマーは透明伝導性ポリマーであることを特徴とする請求項4または5に記載のナノワイヤ発光素子。
  7. 前記透明伝導性ポリマーはポリピロール、ポリアニリン、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレン)、ポリチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン) 及び、ポリ(チエニレンビニレン)から成る群より選択されたことを特徴とする請求項6に記載のナノワイヤ発光素子。
  8. 前記該当層は前記活性層であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のナノワイヤ発光素子。
  9. 前記活性層を構成する半導体ナノワイヤは、互いに異なる波長帯域から発光する少なくとも2種の半導体物質からそれぞれ成る少なくとも2種の半導体ナノワイヤであることを特徴とする請求項8に記載のナノワイヤ発光素子。
  10. 前記少なくとも2種の半導体ナノワイヤは、各々の波長光が組合されて白色光を生成することを特徴とする請求項9に記載のナノワイヤ発光素子。
  11. 前記半導体ナノワイヤは、組成式AlxGayIn1-x-yNを満足する窒化物半導体であり、ここで、xは0≦x≦1で、yは0≦y≦1であり、0≦x+y≦1であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のナノワイヤ発光素子。
  12. 前記半導体ナノワイヤは、前記該当層の厚さより1.5倍以上の長さを有することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のナノワイヤ発光素子。
  13. 第1導電型クラッド層及び第2導電型クラッド層とその間に活性層を含んだナノワイヤ発光素子の製造方法において、
    前記第1導電型クラッド層、前記第2導電型クラッド層及び前記活性層の少なくとも一層(以下、該当層という)を形成する段階は、
    半導体ナノワイヤと有機バインダーの混合物を塗布する段階と、
    前記有機バインダーが脱脂されるよう加熱/加圧して半導体ナノワイヤ層を形成する段階と
    を含み、
    前記活性層に含まれた前記半導体ナノワイヤは、前記第1及び第2導電型クラッド層と接続されることを特徴とするナノワイヤ発光素子の製造方法。
  14. 前記半導体ナノワイヤは、前記混合物の全体体積に対して70〜95体積%で含まれたことを特徴とする請求項13に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
  15. 前記混合物は、前記半導体ナノワイヤが均一に分散するように分散剤をさらに含むことを特徴とする請求項13または14に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
  16. 前記半導体ナノワイヤと前記有機バインダーの混合物を塗布する段階は、スピンコーティング工程、スプレー工程、スクリーンプリンティング工程及びインクジェットプリンティング工程で構成された群から選択された工程によって行われることを特徴とする請求項13〜15のいずれか一項に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
  17. 第1導電型クラッド層及び第2導電型クラッド層とその間に活性層を含んだナノワイヤの発光素子製造方法において、
    前記第1導電型クラッド層、前記第2導電型クラッド層及び前記活性層の少なくとも一層(以下、該当層という)を形成する段階は、
    半導体ナノワイヤが分散された伝導性ポリマーを塗布する段階と、
    前記伝導性ポリマーを硬化させる段階と
    を含み、
    前記活性層に含まれた前記半導体ナノワイヤは、前記第1及び第2導電型クラッド層と接続されることを特徴とするナノワイヤ発光素子の製造方法。
  18. 前記半導体ナノワイヤは、前記該当層の全体体積に対して30〜80体積%を有するよう前記伝導性ポリマーに分散されたことを特徴とする請求項17に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
  19. 前記伝導性ポリマーは透明伝導性ポリマーであることを特徴とする請求項17または18に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
  20. 前記透明伝導性ポリマーは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリ(3、4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレン)、ポリチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン) 及び、ポリ(チエニレンビニレン)から成る群より選択されたことを特徴とする請求項19に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
  21. 前記該当層は前記活性層であることを特徴とする請求項13〜20のいずれか一項に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
  22. 前記活性層を構成する半導体ナノワイヤは、互いに異なる波長帯域から発光する少なくとも2種の半導体物質からそれぞれ成る少なくとも2種の半導体ナノワイヤであることを特徴とする請求項21に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
  23. 前記少なくとも2種の半導体ナノワイヤは、各々の波長光が組合されて白色光を生成することを特徴とする請求項22に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
  24. 前記半導体ナノワイヤは、組成式AlxGayIn1-x-yNを満足する窒化物半導体であり、ここで、xは0≦x≦1で、yは0≦y≦1であり、0≦x+y≦1であることを特徴とする請求項13〜23のいずれか一項に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
  25. 前記半導体ナノワイヤは、該当層の厚さより1.5倍以上の長さを有することを特徴とする請求項13〜24のいずれか一項に記載のナノワイヤ発光素子の製造方法。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100818459B1 (ko) * 2007-02-13 2008-04-02 삼성전기주식회사 발광소자 및 그의 제조방법
KR100893260B1 (ko) 2007-05-10 2009-04-17 광주과학기술원 기능성 박막, 그 제조방법 및 이를 이용한 표시장치
US8314544B2 (en) 2008-09-01 2012-11-20 Kyonggi University Industry & Academia Cooperation Foundation Inorganic light-emitting device
KR101048713B1 (ko) * 2008-10-20 2011-07-14 엘지디스플레이 주식회사 유기발광 디바이스 및 그 제조 방법
JP5609008B2 (ja) * 2009-05-12 2014-10-22 コニカミノルタ株式会社 透明導電フィルム、透明導電フィルムの製造方法及び電子デバイス用透明電極
US7906354B1 (en) * 2010-03-30 2011-03-15 Eastman Kodak Company Light emitting nanowire device
KR20130136906A (ko) 2010-06-18 2013-12-13 글로 에이비 나노와이어 led 구조와 이를 제조하기 위한 방법
EP3651212A3 (en) * 2010-08-07 2020-06-24 Tpk Holding Co., Ltd Device components with surface-embedded additives and related manufacturing methods
EA029490B1 (ru) * 2011-11-29 2018-04-30 Силурия Текнолоджиз, Инк. Катализаторы из нанопроволоки и способы их применения и получения
KR101442727B1 (ko) * 2012-02-13 2014-09-23 주식회사 잉크테크 레이저 에칭을 이용한 패턴 형성 방법
CN103746056A (zh) * 2013-12-28 2014-04-23 华中科技大学 一种基于镓掺杂氧化锌纳米线阵列的波长可调节发光二极管及其制备方法
KR101595895B1 (ko) 2014-08-11 2016-02-19 주식회사 엔앤비 광소결로 접합된 은 나노와이어를 포함하는 투명전극용 필름, 광소결을 이용한 은 나노와이어 접합용 분산액 및 은 나노와이어의 접합 방법
WO2016024793A2 (ko) * 2014-08-11 2016-02-18 주식회사 엔앤비 다단 광조사를 이용한 투명 전도성 막의 제조방법
FR3026966B1 (fr) * 2014-10-14 2019-09-27 IFP Energies Nouvelles Composition photocatalytique comprenant des particules metalliques et deux semi-conducteurs dont un en oxyde d'indium
US10480719B2 (en) 2016-08-16 2019-11-19 King Abdullah University Of Science And Technology Ultrabroad linewidth orange-emitting nanowires LED for high CRI laser-based white lighting and gigahertz communications
KR101714342B1 (ko) * 2016-09-09 2017-03-13 충남대학교산학협력단 광전소자에 적용 가능한 유무기 혼성 나노와이어 및 이의 제조방법
EP3886186A1 (en) 2016-12-29 2021-09-29 King Abdullah University of Science and Technology Color-tunable transmission mode active phosphor based on iii-nitride nanowire grown on transparent substrate
CN107039884B (zh) * 2017-05-03 2019-07-12 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种基于张应变Ge纳米线的有源区结构及激光器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100984603B1 (ko) * 2000-12-11 2010-09-30 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하버드 칼리지 나노센서
US20040157358A1 (en) 2001-08-01 2004-08-12 Kazumasa Hiramatsu Group III nitride semiconductor film and its production method
US20030175004A1 (en) 2002-02-19 2003-09-18 Garito Anthony F. Optical polymer nanocomposites
US6784017B2 (en) * 2002-08-12 2004-08-31 Precision Dynamics Corporation Method of creating a high performance organic semiconductor device
KR100693129B1 (ko) * 2002-12-23 2007-03-13 김화목 pn 접합 GaN 나노막대 LED 제조방법
CN100336234C (zh) * 2003-03-03 2007-09-05 诠兴开发科技股份有限公司 裸晶式发光二极管
US20040252488A1 (en) * 2003-04-01 2004-12-16 Innovalight Light-emitting ceiling tile
EP1627436B1 (en) 2003-05-19 2017-03-22 Koninklijke Philips N.V. Tunable radiation emitting semiconductor device
US7265037B2 (en) * 2003-06-20 2007-09-04 The Regents Of The University Of California Nanowire array and nanowire solar cells and methods for forming the same
KR100593264B1 (ko) * 2003-06-26 2006-06-26 학교법인 포항공과대학교 p-타입 반도체 박막과 n-타입 산화아연(ZnO)계나노막대의 이종접합 구조체, 이의 제법 및 이를 이용한소자
KR101132076B1 (ko) 2003-08-04 2012-04-02 나노시스, 인크. 나노선 복합체 및 나노선 복합체로부터 전자 기판을제조하기 위한 시스템 및 프로세스
US7122827B2 (en) * 2003-10-15 2006-10-17 General Electric Company Monolithic light emitting devices based on wide bandgap semiconductor nanostructures and methods for making same
JP3987932B2 (ja) * 2003-11-07 2007-10-10 独立行政法人物質・材料研究機構 リン化インジウムで被覆された窒化インジウムナノワイヤーの製造方法
KR100644166B1 (ko) * 2004-02-12 2006-11-10 학교법인 포항공과대학교 질화물 반도체의 이종접합 구조체, 이를 포함하는나노소자 또는 이의 어레이
WO2005083751A2 (en) * 2004-02-20 2005-09-09 University Of Florida Research Foundation, Inc. Semiconductor device and method using nanotube contacts
CN100550446C (zh) * 2005-08-19 2009-10-14 浦项工科大学 以传导纳米棒作为透明电极的发光装置

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