JP7378850B2 - 窒化物系多波長発光ダイオードシステム及びその制御方法 - Google Patents
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Description
特許法第３０条第２項適用 令和３年８月１８日に第６１回韓国真空協会の夏季年次会議にて発表
本発明は、窒化物系多波長発光ダイオードシステム及びその制御方法に関する。
窒化物系半導体は、紫外線領域から可視光を含む赤外線領域に該当するバンドギャップを有し、発光ダイオードでフルカラーディスプレイシステムに主に用いられている。このとき、フルカラーを具現するための可視光線領域をカバーするために、発光ダイオードは各色を発光する種々の物質から構成されてもよい。例えば、赤色にはＡｌＧａＩｎＰ、緑色にはＡｌＧａＡｓ、青色にはＩｎＧａＮが代表的な窒化物系発光ダイオード物質として用いられている。このうち、ＩｎＧａＮは、インジウム（Ｉｎ）の組成によって赤外線（０．７ｅＶ）から紫外線（３．４ｅＶ）までの可視光線領域をカバーすることができ、フルカラーディスプレイの具現に適しい。
これによって、最近、ＩｎＧａＮ活性層に基づく発光ダイオードにおいて、インジウム組成率による固まり現象、及び圧電特性による青方偏移現象を用いることで、単一の素子で広い範囲の可視光放出を達成した事例が報告されている。特に、ＩｎＧａＮ活性層に基づく発光ダイオードは、注入電流の強度の増加によってバンド充填現象による短波長化が生じるため、印加されるバイアスによって発光波長を調節可能であり、フルカラーディスプレイに応用することができる。
具体的に、ＩｎＧａＮ活性層に基づく発光ダイオードは、インジウムの組成が高くなるほど、固まり現象によってバンドギャップの組成変動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）が発生するようになる。これによって、電流注入時にキャリアが局所的に形成された低いエネルギーのバンドギャップを充填することで長波長の発光が優先的に始まり、注入電流の強度の増加によって高いエネルギーのバンドギャップを充填するようになることで短波長化が生じる。また、圧電現象を有する分極窒化物系半導体においても、低い電流密度下では少ないキャリア数に起因して圧電現象によるバンド曲がりによって、低いバンドギャップの長波長で発光するようになり、高い電流注入による圧電相殺現象によってバンドが平たく広がることによって、高いエネルギーのバンドギャップを充填することで短波長化が生じる。
また、窒化物系発光ダイオードを製造するにあたって、インジウムの組成の差、成長速度の差などによって発生することで、青方偏移現象が発生し、これに基づいた窒化物系発光ダイオードの多波長発光特性に対して研究が活発に進行されている。
本発明の目的は、注入電流の強度が一定であっても互いに異なる波長の光を放出することができる窒化物系多波長発光ダイオードシステムを提供することである。
本発明の目的は、単一の発光ダイオードでフルカラーディスプレイの具現が可能な窒化物系多波長発光ダイオードシステムを提供することである。
本発明の一実施例によると、 発光ダイオードシステムは、ｎ型にドーピングされた第１半導体層、ｐ型にドーピングされた第２半導体層、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に配置され、ＩｎＧａＮに基づく量子井戸構造の活性層を含む窒化物系多波長発光ダイオード；及び前記窒化物系多波長発光ダイオードに注入電流のパルス幅及びデューティ比のうち少なくとも一方を調節して印加する制御部を含む。
前記制御部は、前記注入電流の強度が同一に維持されるように制御してもよい。
前記制御部は、前記注入電流の強度を調節して印加してもよい。
前記窒化物系多波長発光ダイオードが放出する光の波長は、前記注入電流のパルス幅が増加するにつれ低くなる。
前記窒化物系多波長発光ダイオードが放出する光の波長は、前記注入電流のデューティ比が増加するにつれ低くなる。
前記制御部は、前記窒化物系多波長発光ダイオードが２以上の波長の光を放出するように互いに異なるパルス幅及びデューティ比を有する２以上の注入電流を印加してもよい。
本発明の一実施例によると、発光ダイオードシステムの制御方法は、ｎ型にドーピングされた第１半導体層、ｐ型にドーピングされた第２半導体層、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に配置され、ＩｎＧａＮに基づく量子井戸構造の活性層を含む窒化物系多波長発光ダイオードに注入電流のパルス幅及びデューティ比のうち少なくとも一方を調節して印加するステップを含む。
前記印加するステップは、前記注入電流の強度が同一に維持されるように制御するステップを含んでもよい。
前記印加するステップは、前記注入電流の強度を調節して印加するステップを含んでもよい。
前記印加するステップは、前記窒化物系多波長発光ダイオードが２以上の波長の光を放出するように互いに異なるパルス幅及びデューティ比を有する２以上の注入電流を印加するステップを含んでもよい。
本発明の一実施例によると、注入電流のパルス条件の変化による波長変化を通じて様々な色を発光する窒化物系発光ダイオードを提供することができる。
本発明の一実施例によると、注入電流のパルス条件及び電流強度を制御することで、単一の発光ダイオードでフルカラーディスプレイの具現が可能であると期待される。
本発明の一実施例によると、２以上のパルス条件を用いて様々な混合色を作成できるのみならず、青色－緑色－赤色の発光を通じて白色光源も可能であると期待される。
以下、本発明による好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳しく説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明しようとするものであり、本発明が実施できる唯一の実施形態を意味しようとするものではない。図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省省略することができ、明細書全体を通じて同一又は類似の構成要素に対しては同一の参照符号を使用できる。
図１は、本発明の一実施例による窒化物系多波長発光ダイオードシステムを示す概略図である。
本発明の一実施例による窒化物系多波長発光ダイオードシステム（１）（以下、システム（１）という）は、窒化物系多波長発光ダイオード（１００）（以下、発光ダイオード（１００）という）及び制御部（２００）を含む。
本発明の一実施例によると、発光ダイオード（１００）は、第１半導体層（１１０）、第２半導体層（１２０）、及び第１半導体層（１１０）と第２半導体層（１２０）との間に配置される活性層（１３０）を含み、第１半導体層（１１０）上に第１電極（１４１）、第２半導体層（１２０）上に第２電極（１４２）がそれぞれ配置される。
本発明の一実施例によると、第１半導体層（１１０）、第２半導体層（１２０）、及び活性層（１３０）は、それぞれ窒化物半導体を含むものであってもよい。例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＡｌＧａＮ及びＢＩｎＡｌＧａＮからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含むものであってもよい。このとき、発光ダイオード（１００）は、成長方法及び製造方法によって、分極、無分極及び半分極の窒化物系発光ダイオードのいずれかであってもよい。
本発明の一実施例によると、第１半導体層（１１０）がｎ型物質にドーピングされた場合、第２半導体層（１２０）はｐ型物質にドーピングされてもよい。また、活性層（１３０）は、電子－正孔の再結合によって光を発光する層であり、単一又は多重の量子井戸（Ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）層を含む。量子井戸層については図２に関して具体的に説明する。
また、第１電極（１４１）はｎ型伝導性物質から形成され、第２電極（１４２）はｐ型伝導性物質とから形成されてもよい。
例えば、第１電極（１４１）及び第２電極（１４２）は、Ｐｔ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｎｉ及びＴｉからなる群より選択される少なくともいずれか１つを含むものであってもよい。
本発明の一実施例による制御部（２００）は、発光ダイオード（１００）を駆動する駆動回路を含み、その構成及び構造に限定されない。制御部（２００）は、発光ダイオード（１００）に注入電流のパルス条件、電流条件などを調節して印加することで、発光ダイオード（１００）で発光する光の波長を調節する役割をする。
本発明の一実施例によると、発光ダイオード（１００）はウエハ（１５０）上で成長する。このとき、ウエハ（１５０）は、絶縁性基板又は導電性基板であってもよい。ウエハ（１５０）は、例えば、サファイア基板、ガラス基板、シリコンカーバイド基板、シリコン基板、金属基板及びセラミック基板からなる群より選択される少なくともいずれか１つを含むものであってもよい。
本発明の一実施例によると、発光ダイオード（１００）は、メサ構造を含むフラット構造として示されているが、これらに限定されず、ウエハ（１５０）にｎ－ＧａＮ又はｎ－Ｓｉなどの伝導性基板を用いることで、第１電極（１４１）をウエハ（１５０）の下部に配置するメサ構造を含んでいないフラット構造、あるいは第１電極（１４１）を降伏伝導性チャネルを形成させたｐ＊電極で具現することで、第２半導体層（１２０）の上部に第１電極（１４１）及び第２電極（１４２）の両方が配置させるメサ構造を含んでいないフラット構造も具現可能であろう。
また、図１には示されていないが、本発明の一実施例による発光ダイオード（１００）は、別のウエハに転写されてディスプレイで具現されてもよい。
図２は、本発明の一実施例による注入電流のパルス条件による波長変化を示す図である。
前述したように、発光ダイオード（１００）は、成長方法及び製造方法によって、分極、無分極及び半分極の窒化物系発光ダイオードであってもよい。このうち、半分極（１１－２２）面のＧａＮ薄膜は、無分極（１０－１０）面のＧａＮ薄膜に比べ、インジウムの注入効率が高く、長波長化、発光効率の向上に有利である。
半分極（１１－２２）面のＧａＮ薄膜は、異種基板であるｍ－サファイア（ｍ－ｓａｐｐｈｉｒｅ）の上で成長すると高い欠陥が発生し、欠陥を減少するためにＥＬＯ（ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｌａｔｅｒａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）工程が用いられる。
そのうちでも、六角パターン（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｐａｔｔｅｒｎ）のＥＬＯを用いると、六角パターン内における６方向のそれぞれ異なる側面成長速度によって様々な形態が現れ、このような成長速度の差により、矢じり状の構造が現れる。
本発明の一実施例による発光ダイオード（１００）は、矢じり状の構造を有することで、矢じり構造の結晶成長面による位置毎のインジウムの組成に差があり得る。例えば、矢じり状の頂点部分である（２０－２１）面が最も高いインジウム組成率を有し、側面である（１０－１１）面、上段平面である（１１－２２）面の順にインジウム組成率が減少し得る。インジウムの組成が結晶面ごとに変わることによって強い青方偏移現象が発生する。
本発明の一実施例による活性層（１３０）は、図２に示されているように、青方偏移現象が大きく形成できる厚い量子井戸層構造を含む。例えば、２．５ｎｍ以上の量子井戸層を含んでもよい。
本発明の一実施例による発光ダイオード（１００）は、インジウムの局所化を増加させ、赤色発光効率を高めるためにインジウム含量が高くてもよい。例えば、全体組成比のうち、インジウム含量が２０％以上であってもよい。また、インジウムのモル分率を増加させることができる結晶面、Ｖ状欠陥を含む構造を有してもよい。
本発明の一実施例によると、発光ダイオード（１００）は、図２に示されているように、インジウムの組成が高くなるほど、固まり現象によってバンドギャップの組成変動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）が発生するようになる。図２の左側（２１０）、中間（２２０）、右側（２３０）に行くほど、キャリアが局所的に形成された低いエネルギーのバンドギャップを充填することで長波長の発光が優先的に始まり、注入されるキャリアの量が増加するにつれ、高いエネルギーのバンドギャップを充填することで短波長化が生じる。
本発明の一実施例によると、量子井戸層構造を有する発光ダイオード（１００）において、注入されるキャリアの量を注入電流のパルス条件に基づいて制御して波長を調節する方法を提案する。このとき、パルス条件はパルス幅及びデューティ比を含む。本発明の一実施例によると、パルス幅が増加し、デューティ比が増加するにつれキャリアの量が増加し、短波長化が生じられる。
図３は、本発明の一実施例によるキャリアの挙動メカニズムを示すグラフである。
より具体的に、発光ダイオードに注入されるキャリアの量を制御するために一定の電流で互いに異なるパルス条件を有する注入電流を印加するときにおけるキャリアの挙動メカニズムを図３に示した。
図３を参照すると、同時間内、同一のパルス幅の条件下におけるデューティ比の増加は、平均注入キャリア量の増加を意味する。また、同時間内、同一のデューティの比条件下におけるパルス幅の増加は、注入されるキャリアの速度の減少を意味する。したがって、同一の注入電流下でパルス幅及びデューティ比が増加した場合、バンド充填現象によって短波長化が生じるようになる。このように注入電流印加時におけるパルス条件の変更を通じて、電流量を変化することなく発光ダイオードにおける波長の変化を達成することができる。
本発明では、図３に示す方式でＩｎＧａＮ活性層に基づく窒化物系発光ダイオードに同一の電流を印加するとき、印加される注入電流のパルス幅とデューティ比を調節して発光波長を制御する方法を開発した。
以下、下記実施例及び比較例を参照して本発明を詳しく説明する。しかし、本発明の技術的思想がそれによって制限又は限定されるのではない。また、電流印加の主体は、前述したように制御部（２００）によって行われるであろう。
［実施例１］
実施例１では、注入電流のデューティ比の調節によって互いに異なる波長の光を放出することを実験した。
実施例１では、注入電流のデューティ比の調節によって互いに異なる波長の光を放出することを実験した。
実施例１では、本発明の一実施例による発光ダイオード（１００）に注入電流の強度を１ｍＡ、及びパルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）を０．１μｓに固定し、デューティ比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）を０．１％から１０％まで調節して印加した。
図４は、実施例１による注入電流のデューティ比の調節によって現れるエレクトロルミネッセンスのピーク波長（ＥＬ ｐｅａｋ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の変化を測定したグラフ（４１０）と、相対的な発光強度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ ＥＬ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の変化を測定したグラフ（４２０）を示す。
図４のグラフ（４１０）を参照すると、デューティ比が増加するにつれエレクトロルミネッセンスのピーク波長が５８６ｎｍから５５７ｎｍに約３０ｎｍ短波長化することが確認され、グラフ（４２０）を参照すると、デューティ比が増加するにつれ発光強度が増加することが確認される。
これは、前述したように、同時間下におけるデューティ比の増加が平均注入キャリア量の増加をもたらし、放出される光の波長が短い方に変化することが分かる。波長の変化によって放出される光の色が変わる。例えば、波長が短いほど青色光が現れ、波長が長いほど赤色光が現れる。
［実施例２］
実施例２では、本発明の一実施例による発光ダイオードに注入電流の強度を１ｍＡ、及びパルス幅を０．１μｓから１μｓに変更し、デューティ比を１％から１００％まで増加させた場合について説明する。
実施例２では、本発明の一実施例による発光ダイオードに注入電流の強度を１ｍＡ、及びパルス幅を０．１μｓから１μｓに変更し、デューティ比を１％から１００％まで増加させた場合について説明する。
図５は、実施例２による注入電流のデューティ比の調節によって現れるエレクトロルミネッセンスのピーク波長（ＥＬ ｐｅａｋ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の変化を測定したグラフ（５１０）と、相対的な発光強度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ ＥＬ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の変化を測定したグラフ（５２０）を示す。
図５のグラフ（５１０）を参照すると、デューティ比の増加によってエレクトロルミネッセンスのピーク波長が５６２ｎｍから５２２ｎｍに約３０ｎｍ短波長化することが確認され、グラフ（５２０）を参照すると、発光強度が増加することが確認される。
このとき、実施例１と実施例２を比較すると、実施例２で用いた注入電流のパルス幅が１μｓと高い。
パルス幅が０．１μｓから１μｓに増加することは、注入されるキャリア量の増加を示す。したがって、パルス幅が０．１μｓの場合より１μｓの場合の方が、注入されたキャリアの蓄積量が増加し、より短い波長領域で短波長化が達成される。
これは、実施例２でデューティ比が実施例１と同様に１０％まで増加した場合と比較すると、実施例１は５８６ｎｍから５５７ｎｍに波長が変化し、実施例２は５６２ｎｍから５４４ｎｍに波長が変化したことを通じて確認することができる。
各実施例１と実施例２を通じては、注入電流のデューティ比の制御により発光ダイオードに注入されるキャリア量を調節することで波長変化を生じさせることが確認される。また、実施例１と実施例２を比較することで、注入電流のパルス幅の制御によっても波長変化を生じさせることが確認される。
［実施例３］
実施例３では、注入電流のデューティ比だけでなく、パルス幅の調節によっても発光ダイオードから放出される光の波長変化が可能であることを実験した。
実施例３では、注入電流のデューティ比だけでなく、パルス幅の調節によっても発光ダイオードから放出される光の波長変化が可能であることを実験した。
実施例３では、本発明の一実施例による発光ダイオードに注入電流の強度を１ｍＡ、及びデューティ比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）を１％に固定し、パルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）を０．１μｓから１００μｓに調節して印加した場合と、注入電流の強度を１ｍＡ、及びデューティ比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）を５％に固定し、パルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）を０．１μｓから３００μｓまで調節して印加した場合を説明する。
図６は、実施例３によるデューティ比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）が１％の場合、注入電流のパルス幅の調節によって現れるエレクトロルミネッセンスのピーク波長（ＥＬ ｐｅａｋ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の変化を測定したグラフ（６１０）と、デューティ比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）が5％の場合、注入電流のパルス幅の調節によって現れるエレクトロルミネッセンスのピーク波長（ＥＬ ｐｅａｋ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の変化を測定したグラフ（６２０）を示す。
図６のグラフ（６１０）を参照すると、パルス幅が０．１μｓから１００μｓまで増加するにつれ、エレクトロルミネッセンスのピーク波長が５７６ｎｍから５３４ｎｍに約４０ｎｍ短波長化し、グラフ（６２０）を参照すると、パルス幅が０．１μｓから３００μｓまで増加するにつれ、エレクトロルミネッセンスのピーク波長が５６６ｎｍから５２４ｎｍに約４０ｎｍ短波長化することが確認される。
本発明の一実施例によると、同時間、同一のデューティ比下におけるパルス幅の増加は、注入されるキャリアの量が増加することから、バンド充填現象による青方偏移現象であると判断される。
また、グラフ（６１０）とグラフ（６２０）は同一の傾向を現しており、単にデューティ比が１％から５％に増加することは、前述したように同時間内に注入されるキャリア量の増加を意味する。したがって、高いデューティ比を有するグラフ（６２０）においてより短い波長領域で短波長化が達成されることが分かり、これは、パルス幅とデューティ比の変化だけで波長が変化できることを示す。
［実施例４］
実施例４では、実施例１、実施例２、実施例３で実験したように、互いに異なるデューティ比、パルス幅、電流強度の条件を有する注入電流を発光ダイオードに印加した場合、発光する色を観測した。
実施例４では、実施例１、実施例２、実施例３で実験したように、互いに異なるデューティ比、パルス幅、電流強度の条件を有する注入電流を発光ダイオードに印加した場合、発光する色を観測した。
図７は、実施例４による注入電流の条件によって変わる光を放出する発光ダイオードを撮影した写真である。
図７の写真（７１０）と写真（７２０）に示されたように、０．２ｍＡの電流、１μｓのパルス幅、及び１％のデューティ比を有する注入電流を印加すると、発光ダイオードは橙色光を発光し、０．２ｍＡの同一の電流で１００μｓのパルス幅、及び５０％のデューティ比に増加した注入電流を印加すると、発光ダイオードは緑色光を発光する。これは、同一の発光ダイオードで橙色から緑色まで波長を制御できることを意味する。
また、図７の写真（７３０）と写真（７４０）に示されたように、注入電流の電流強度を５ｍＡに増加させる場合、１μｓのパルス幅、及び１％のデューティ比を有する注入電流を印加すると、発光ダイオードは緑色光を発光し、５ｍＡの同一の電流で１００μｓのパルス幅、及び５０％のデューティ比に増加した注入電流を印加すると、発光ダイオードは青色に対応する波長まで発光波長が減少することが確認される。
さらに、図７の写真（７５０）と写真（７６０）に示されたように、注入電流の電流強度をより高く維持してパルス条件を制御すると、青緑色、濃い青色まで発光できることを示す。これに基づき、パルス条件だけでも発光波長を制御できるが、電流量、パルス幅、及びデューティ比を制御すると、橙色から濃い青色まで様々な色を具現できることを示す。
図８は、互いに異なる波長を発生させる注入電流を示すグラフである。
前述した実施例１、実施例２、実施例３、実施例４より分かるように、注入電流のデューティ比、パルス幅及び電流をそれぞれ変化させると互いに異なる波長が発生するであろう。よって、注入電流の注入条件を組み合わせると、２以上の波長の光が生じられることが分かる。
グラフ（８１０）は、デューティ比が互いに異なる注入電流の波形を示す。この場合、デューティ比が低い区間では短波長の光が発生し、デューティ比が高い区間では長波長の光が発生するであろう。
グラフ（８２０）は、パルス幅が互いに異なる注入電流の波形を示す。この場合、パルス幅が狭い区間では長波長の光が、パルス幅が広い区間では短波長の光が交互に発生するであろう。
最後に、グラフ（８３０）は、パルス幅と電流の強度が互いに異なる注入電流の波形を示す。この場合、パルス幅が狭く電流の強度が低い区間では長波長の光が発生し、パルス幅が広く電流の強度が高い区間では短波長の光が発生するであろう。
また、グラフ（８１０、８２０、８３０）に示された互いに異なるパルス幅、デューティ比及び注入電流の強度を有する注入電流を印加すると、２つ以上の発光スペクトルが同時に発生する二色性及び三色性モノリシック発光ダイオードを具現できるであろう。これについては、図９を参照してより具体的に説明する。
図９は、２以上の異なる注入電流条件による二色性及び三色性モノリシック発光ダイオードの発光スペクトルを示すグラフである。
図９のグラフ（９１０）は、同一の発光ダイオードに電流の強度３ｍＡ、パルス幅５μｓ、及びデューティ比０．５％の注入電流を印加したとき、約５５０ｎｍで緑色光が得られ、電流の強度５０ｍＡ、パルス幅０．１μｓ、及びデューティ比０．０１％の注入電流を印加したとき、約４５０ｎｍで青色光が得られる。
２つのスペクトルの注入電流の強度及びパルス条件の調節によって同一の発光強度が得られ、２つのパルス条件を同時に用いた場合に青色と緑色が同時に発光する二色性発光ダイオードが得られた。
また図９のグラフ（９２０）は、赤色光を得るために電流強度が０．０５ｍＡの注入電流を連続して注入し、電流の強度３ｍＡ、パルス幅５μｓ、及びデューティ比０．５％の注入電流を印加したときに緑色光が得られた。
このように、連続注入とパルス条件の調節を同時に用いることで、２つの色がすべて発生する橙色が得られた。
図９のグラフ（９３０）は、赤色光を得るために電流強度が０．０５ｍＡの注入電流を連続して注入し、電流の強度５０ｍＡ、パルス幅０．１μｓ、及びデューティ比０．０１％の注入電流を印加したときに青色光が得られた。これも、連続注入とパルス条件の調節を同時に用いると紫色の発光が得られることを示した。
赤色長波長スペクトルは、低いバンドギャップで発光を示さなければならないため、注入キャリアの量が少ないように注入電流の強度が低い。よって、連続注入を通じて赤色発光を得て、青色－緑色スペクトルの発光強度と赤色スペクトルの発光強度を合わせのために、緑色から青色に行くほど、より低いパルス幅とデューティ比を用いることで緑色と青色を得ることができる。
図９のグラフ（９４０）のように、パルス注入条件を３つにすることにより３つの発光スペクトルを得ることができる。発光ダイオードに連続注入条件で０．０５ｍＡと、パルス条件で電流の強度３ｍＡ、パルス幅５μｓ、デューティ比０．５％及び電流の強度５０ｍＡ、パルス幅０．１μｓ、デューティ比０．０１％の３つの条件で注入電流を印加すると、それぞれ赤色、緑色及び青色光が得られ、これは、スペクトルを示すグラフ（９４０）のように白色光を得ることができることを示す。
このようにそれぞれの青色－緑色－赤色の発光ダイオードは、フルカラーＬＥＤディスプレイの光源として使用できると期待される。
１：窒化物系多波長発光ダイオードシステム
１００：窒化物系多波長発光ダイオード
１１０：第１半導体層
１２０：第２半導体層
１３０：活性層
２００：制御部
１００：窒化物系多波長発光ダイオード
１１０：第１半導体層
１２０：第２半導体層
１３０：活性層
２００：制御部
Claims (8)
- ｎ型にドーピングされた第１半導体層、ｐ型にドーピングされた第２半導体層、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に配置され、ＩｎＧａＮに基づく量子井戸構造の活性層であって、結晶成長面による位置毎のインジウム（Ｉｎ）の組成に差を有する前記活性層を含む窒化物系多波長発光ダイオード；及び
前記活性層内のインジウムの組成の差により形成された互いに異なる大きさのエネルギーのバンドギャップを充填しながら波長の変化を発生させるように、前記窒化物系多波長発光ダイオードに注入電流の強度を同一に制御しながら前記注入電流のパルス幅及びデューティ比のうち少なくとも一方を調節して印加する制御部を含む、発光ダイオードシステム。 - 前記窒化物系多波長発光ダイオードが放出する光の波長は、前記注入電流のパルス幅が増加するにつれ低くなることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードシステム。
- 前記窒化物系多波長発光ダイオードが放出する光の波長は、前記注入電流のデューティ比が増加するにつれ低くなることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードシステム。
- 前記制御部は、前記窒化物系多波長発光ダイオードが２以上の波長の光を放出するように互いに異なるパルス幅及びデューティ比を有する２以上の注入電流を印加する、請求項１に記載の発光ダイオードシステム。
- ｎ型にドーピングされた第１半導体層、ｐ型にドーピングされた第２半導体層、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に配置され、ＩｎＧａＮに基づく量子井戸構造の活性層であって、結晶成長面による位置毎のインジウム（Ｉｎ）の組成に差を有する前記活性層を含む窒化物系多波長発光ダイオードに前記活性層内のインジウムの組成の差により形成された互いに異なる大きさのエネルギーのバンドギャップを充填しながら波長の変化を発生させるように、注入電流の強度を同一に制御しながら前記注入電流のパルス幅及びデューティ比のうち少なくとも一方を調節して印加するステップを含む、発光ダイオードシステムの制御方法。
- 前記窒化物系多波長発光ダイオードが放出する光の波長は、前記注入電流のパルス幅が増加するにつれ低くなることを特徴とする、請求項５に記載の発光ダイオードシステムの制御方法。
- 前記窒化物系多波長発光ダイオードが放出する光の波長は、前記注入電流のデューティ比が増加するにつれ低くなることを特徴とする、請求項５に記載の発光ダイオードシステムの制御方法。
- 前記印加するステップは、
前記窒化物系多波長発光ダイオードが２以上の波長の光を放出するように互いに異なるパルス幅及びデューティ比を有する２以上の注入電流を印加するステップを含む、請求項５に記載の発光ダイオードシステムの制御方法。
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