JP6096285B2 - 透明電極形成方法及びそれを用いて製造された光半導体装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の一実施例によれば、前記透明電極は、フォーミング工程が実施され、内部に導電性のフィラメントが形成される。フォーミング工程を介して導電性のフィラメントが透明電極内部に形成されれば、導電性のフィラメントを介して電流が流れるようになり、抵抗が小さくなり、良好なオーミック特性が示される。
また、本発明の一実施例によれば、前記工程(b)において、前記透明電極は、フォーミングが実施される絶縁物質の内部に導電性のフィラメントが形成される。フォーミング工程を通して導電性のフィラメントが透明電極内部に形成されれば導電性のフィラメントを介して電流が流れるようになり、抵抗が小さくなり、良好なオーミック特性が示されるようになる。
但し、本発明は、半導体層と接触する全ての透明電極(OLED用透明電極、太陽電池用透明電極、LED用透明電極等)に適用されるものであり、以下で説明される内容は、本発明の技術的思想を説明するための一実施例に過ぎないものと理解しなければならない。
一方、半導体層10の導電性を向上させるために、半導体層10の透明電極20と接触する表面にはp型又はn型にドープされることが好ましい。
図4を参照して、本発明の好ましい実施例に従って、透明電極を形成する方法を説明すれば、まず、前述したような半導体層10上に、透明電極20を形成する(図4(b))。透明電極20は半導体層10上に前述した抵抗変化物質を蒸着して形成することができる。
本発明の透明電極は、半導体層と接触する全ての透明電極に適用されることは前述同様であり、本発明の透明電極が適用される半導体装置に応じて様々な変形が可能であることを当業者は理解できるだろう。
図5a及び図5bに示された例では、透明電極20の電流拡散特性を向上させるために、透明電極20に形成された導電性のフィラメント22を相互連結するCNT(Carbon Nano Tube)層又はグラフェン(graphene)層60を、透明電極20の一面に形成した。図5aでは、CNT層又はグラフェン層60を透明電極20が半導体層10と接触する面の反対面に形成した例を示し、図5bでは、CNT層又はグラフェン層60を、透明電極20層と半導体層10との間に形成した例を示した。
図6a〜図6eには、p−GaN半導体層上に、AlN物質を用いて透明電極を形成した例の透過度特性、フォーミング工程実施前のオーミック特性、フォーミング工程実施前の接触抵抗特性、フォーミング工程実施後のオーミック特性、フォーミング工程実施後の接触抵抗特性を、それぞれ示した。
図7aに示されたグラフを参照すれば、示された例のGa2O3透明電極は、波長が264nm以上の紫外線領域の光に対して80%以上の透過度を示していることが分かる。これは、図1に示された20%の透過度を示す従来のITO基盤の透明電極に比べて、透過度が顕著に改善されていることが分かる。
図7bを参照すれば、測定電極間の距離が2μmの場合を基準に、フォーミング工程実施前には印加される電圧と関係がなく、透明電極に1.0×10−11A内外の電流が流れることが分かり、全くオーミック特性を示さないことが分かる。また、図7cを参照すれば、また、オーミック接触抵抗特性も全く線形性を示さないことが分かる。
図8aに示されたグラフを参照すれば、本発明のAlN透明電極は、波長が257nm以上の紫外線領域の光に対して80%以上の透過度を示していることが分かる。これは、図1に示された20%の透過度を示す従来のITO基盤の透明電極に比べて、透過度が顕著に改善されていることが分かる。
下記表1には、ITOと共に従来技術で用いられる透明電極の透過度及び接触抵抗特性を記載し、表2には本発明の好ましい実施に係る透明電極の透過度及び接触抵抗特性を記載した。
Claims (22)
- 半導体層と、
前記半導体層に一面が接触した透明電極であって、電界の印加により形成された導電性のフィラメントを内部に含むことにより、抵抗状態が高抵抗状態すなわち絶縁性から低抵抗状態すなわち導電性に変化した透明電極と、
を含むことを特徴とする光半導体装置。 - 前記透明電極が、更に、前記半導体層と接触する一面の反対面に金属で形成された金属電極パッドを含むことを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
- 前記透明電極は、固有の臨界電圧以上の電圧が印加され、導電性のフィラメントを内部に形成させるためのフォーミングが実施されれば、導電性を示す広バンドギャップを有する透明材質の絶縁物質で形成されたことを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
- 前記透明電極は、前記半導体層とオーミック接触されることを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
- 前記半導体層は、n型又はp型にドープされたことを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
- 前記透明電極は、透明な酸化物系の物質、透明な窒化物系の物質、透明なポリマー系の物質、及び透明なナノ物質のいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
- 更に、前記透明電極の前記半導体層と接触する面の反対面に形成されたCNT層又はグラフェン層を含むことを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
- 更に、前記透明電極と前記半導体層との間に形成されたCNT層又はグラフェン層を含むことを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
- (a)印加される電界によって抵抗状態が高抵抗状態すなわち絶縁性から低抵抗状態すなわち導電性に変わる透明材質の物質で透明電極を形成する工程と、
(b)前記透明電極に電圧を印加して導電性のフィラメントを内部に形成させることにより、前記透明電極の抵抗状態を低抵抗状態に変えるフォーミング工程と、
を含むことを特徴とする透明電極形成方法。 - 更に、(c)フォーミングが実施された前記透明電極上に、CNT層又はグラフェン層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
- 前記工程(a)において、前記透明電極は、半導体層上に形成されたCNT層又はグラフェン層上に形成されることを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
- 更に、(d)フォーミングが実施された前記透明電極上に、半導体層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
- 更に、(e)フォーミングが実施された前記透明電極上に、CNT層又はグラフェン層を形成し、前記CNT層又はグラフェン層上に、半導体層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
- 前記工程(a)において、前記透明電極は、CNT層又はグラフェン層上に形成されることを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
- 更に、(f)前記透明電極上に、金属電極パッドを形成する工程を含むことを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
- 前記工程(a)において、前記透明電極は、半導体層上に形成されることを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
- 前記透明電極は、固有の臨界電圧以上の電圧が印加され、フォーミングが実施されれば、導電性を示す広バンドギャップを有する透明材質の絶縁物質で形成されたことを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
- 前記透明電極は、前記半導体層とオーミック接触されるよう形成されることを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
- 前記半導体層は、n型又はp型にドープされたことを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
- 前記工程(b)は
前記透明電極上に金属電極を形成し、前記金属電極に前記透明電極の固有の臨界電圧以上の電圧を印加し、フォーミングを実施することを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。 - 前記工程(b)は、
(b1)前記透明電極上にフォトレジストを形成する工程と、
(b2)前記フォトレジスト上に、前記一対の電極に対応されるパターンを形成する工程と、
(b3)前記フォトレジストパターンを用い、前記一対の電極を形成する工程と、
(b4)前記フォトレジストパターンを除去し、前記一対の電極に前記透明電極の固有の臨界電圧以上の電圧を印加し、フォーミングを実施する工程と、
を含むことを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。 - 前記透明電極は、透明な酸化物系の物質、透明な窒化物系の物質、透明なポリマー系の物質、及び透明なナノ物質のいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項9に記載の透明電極形成方法。
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