KR100878979B1 - Light Emitting Diode of having Photonic Crystal Structure - Google Patents
Light Emitting Diode of having Photonic Crystal Structure Download PDFInfo
- Publication number
- KR100878979B1 KR100878979B1 KR20070005716A KR20070005716A KR100878979B1 KR 100878979 B1 KR100878979 B1 KR 100878979B1 KR 20070005716 A KR20070005716 A KR 20070005716A KR 20070005716 A KR20070005716 A KR 20070005716A KR 100878979 B1 KR100878979 B1 KR 100878979B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- photonic crystal
- pattern
- light emitting
- emitting diode
- layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
광결정 구조를 가지는 발광 다이오드가 개시된다. 질화갈륨을 이용한 발광 다이오드에서 기판의 상부에는 광결정 구조가 구비된다. 광결정 구조는 기판과 질화갈륨층 사이에 형성되어 p형 질화박막의 식각 공정이 없기 때문에 용이한 p형 오믹전극의 형성이 실현된다. 또한, 굴곡된 사파이어에 질화갈륨층을 성장함에 따라 수평 성장을 촉진하고 박막 내의 결함을 최소화하여 광효율의 저하를 방지할 수 있다.A light emitting diode having a photonic crystal structure is disclosed. In the light emitting diode using gallium nitride, a photonic crystal structure is provided on the substrate. Since the photonic crystal structure is formed between the substrate and the gallium nitride layer, there is no etching process of the p-type thin nitride film, so that the formation of an easy p-type ohmic electrode is realized. In addition, as the gallium nitride layer is grown on the curved sapphire, it is possible to promote horizontal growth and minimize defects in the thin film to prevent a decrease in light efficiency.
Description
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 광결정 구조를 가지는 발광 다이오드의 형성을 도시한 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating the formation of a light emitting diode having a photonic crystal structure according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드의 광결정 구조를 도시한 평면도이다.2 is a plan view illustrating a photonic crystal structure of a light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 사파이어로 구성된 기판이 0.1um 깊이로 직사각형 배열의 홀들을 형성하였을 때의 포토닉 밴드갭을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing a photonic bandgap when a substrate made of sapphire forms holes in a rectangular array with a depth of 0.1 μm.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 발광 다이오드에 의해 광추출 효율의 증가 여부를 확인하기 위한 Full Wave 시뮬레이션 결과이다.4 is a full wave simulation result for confirming whether light extraction efficiency is increased by a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 기판 140 : 광결정 패턴100
160 : 버퍼층 180 : 도핑되지않은 반도체층160: buffer layer 180: undoped semiconductor layer
200 : 하부 접촉층 210 : n형 클래드층200: lower contact layer 210: n-type cladding layer
220 : 활성층 230 : p형 클래드층220: active layer 230: p-type cladding layer
240 : 상부 접촉층240: upper contact layer
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광결정 구조를 가지는 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly to a light emitting diode having a photonic crystal structure.
일반적인 발광 다이오드의 경우, 내부양자 효율은 거의 100% 에 이르지만(I. Schnitzer 외 4명, Appl. Phys. Lett. 78, 3379) 실제 소자 밖으로 나오는 외부양자효율은 3% 내지 30% 이하이다(M. G. Craford, Semiconductor and semimetals, 64 (Academic press, 2000)). 이것은 다중양자우물 구조에서 생성된 빛이 소자 밖으로 나올 때 소자와 공기사이의 계면에서 굴절률 차이에 의해 일어나는 전반사에 기인한다. 이러한 물리적인 현상으로 인해 종래의 발광 다이오드에서의 광추출 효율은 매우 낮다.In general light emitting diodes, the internal quantum efficiency is almost 100% (I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 78, 3379), but the external quantum efficiency out of the actual device is 3% to 30% or less (MG Craford, Semiconductor and semimetals, 64 (Academic press, 2000)). This is due to the total reflection caused by the difference in refractive index at the interface between the device and the air when the light produced in the multi-quantum well structure comes out of the device. Due to this physical phenomenon, the light extraction efficiency of the conventional light emitting diode is very low.
이러한 문제점을 극복하기 위하여, p형 질화갈륨에 마스크없이 비선택 식각공정을 통하여 표면 거칠기를 형성시켜 윗면으로 진행하는 빛이 거친 표면에 도달하였을 때 입사각을 임계각 보다 작게 하여 빛이 발광 다이오드 외부로 쉽게 빠져 나올 수 있게 함으로써 광추출 효율을 증대시킨 예가 있다. 그리고 p형 질화갈륨을 마스크를 사용하여 건식 식각하여 돌출부를 형성시킴으로써 윗면으로 진행하는 돌출부에 도달하였을 때 입사각을 임계각보다 작게 하여 빛이 발광 다이오드 외부로 쉽게 빠져 나올 수 있게 함으로써 광추출 효율을 증대시킨 예가 있다.In order to overcome this problem, the surface roughness is formed on the p-type gallium nitride through a non-selective etching process without a mask so that when the light traveling upward reaches the rough surface, the incident angle is smaller than the critical angle so that the light is easily directed to the outside of the light emitting diode. There is an example of increasing the light extraction efficiency by allowing it to exit. In addition, p-type gallium nitride was dry-etched using a mask to form protrusions, and when the protrusions proceeded upward, the incident angle was smaller than the critical angle so that light could easily escape to the outside of the light emitting diode, thereby increasing light extraction efficiency. There is an example.
또한, 미국 특허 US6,842,403호에서는 발광 다이오드의 p형 질화갈륨 표면에 주기적인 굴절률의 차이를 줌으로써 포토닉 밴드갭이 형성된 광결정을 만들어줌으 로써 빛이 질화갈륨화합물의 내부에 갇히는 빛의 모드를 바꾸어 주어 빛이 안에 갇히지 않고 밖으로 빠져나올 수 있게 하여 빛의 광추출 효율을 향상시킬 뿐 아니라 발광 다이오드 측면에서 나오는 빛을 제어할 수 있도록 하였다. 하지만 실제로 이런 구조를 응용한 논문 Appl. Phys. Lett 87, 203508(2005)에 따르면 그 구조는 p형 질화갈륨 박막을 식각하여야 하기 때문에 p형 오믹층을 형성시키는 면적이 작아져서 시리즈 저항이 커지는 문제를 보고하고 있다. In addition, US Pat. No. 6,842,403 also provides a photonic bandgap photonic crystal by changing the refractive index of the p-type gallium nitride surface of the light emitting diode to change the mode of light trapped inside the gallium nitride compound. By allowing the light to escape from the outside without being trapped inside, it improves the light extraction efficiency of the light and controls the light from the light emitting diode side. But the paper Appl. Phys. According to Lett 87, 203508 (2005), the structure is required to etch the p-type gallium nitride thin film, so that the area for forming the p-type ohmic layer is reduced, and the series resistance is increased.
그리고, X. A. Cao는 p형 박막을 건식 식각할 때 플라즈마 데미지에 의해 p형 질화갈륨 박막이 n형으로 전환되는 문제점을 보고하였다(Appl. Phys. 75, 2569 (1999)). 이는 반도체 발광다이오드의 오믹 전극 형성 및 전류의 균일한 주입시 문제점을 야기할 수 있으며 소자의 발광 효율을 감소시킬 수 있다. 한편, 그 구조들은 광결정을 오직 p형 질화갈륨에 형성하였기 때문에 측면에 갇히는 빛을 꺼낼 수 있는 공간도 오직 p형 질화갈륨 박막의 두께에 국한되므로, 실제 광추출 효율의 증가는 크지 않다. In addition, X. A. Cao reported a problem that p-type gallium nitride thin film is converted to n-type by plasma damage when dry etching the p-type thin film (Appl. Phys. 75, 2569 (1999)). This may cause problems in forming the ohmic electrode of the semiconductor light emitting diode and injecting the current uniformly, and may reduce the luminous efficiency of the device. On the other hand, since the structures are formed only on the p-type gallium nitride, the space for extracting light trapped in the side is limited only to the thickness of the p-type gallium nitride thin film, so that the increase in the actual light extraction efficiency is not significant.
일본 공개 특허 제2006-165583호는 기판과 질화갈륨층 사이에 요철 구조를 형성시킴으로써 광추출 효율을 증가시켰다. 또한 일본 공개 특허 제2004-153090는 사파이어 기판에 요철을 형성시키고, 이 위에 질화갈륨층이나 질화갈륨과 비슷한 굴절률이 갖은 층을 삽입함으로써 광추출 효율을 향상하였다. 하지만 상기의 특허들은 단순 요철 구조를 사용하여 내부 반사를 억제함으로써 빛의 광추출 효율을 증가시킬 수 있지만, 측면으로 발광되는 빛을 꺼낼 수 없어 여전히 낮은 광효율을 극복할 수 없는 문제가 있다. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-165583 increases the light extraction efficiency by forming an uneven structure between the substrate and the gallium nitride layer. In addition, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-153090 improves light extraction efficiency by forming irregularities on a sapphire substrate and inserting a layer having a refractive index similar to gallium nitride or gallium nitride thereon. However, the above patents can increase the light extraction efficiency of light by suppressing internal reflection by using a simple uneven structure, there is a problem that can not overcome the low light efficiency still can not extract the light emitted to the side.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 광결정 구조를 가지며, p형 질화갈륨 박막이 n형으로 전환되지 않으며 오믹 전극을 용이하게 형성하여 광추출 효율을 증가시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a light emitting diode having a photonic crystal structure, p-type gallium nitride thin film is not converted to n-type and can easily form an ohmic electrode to increase the light extraction efficiency have.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판; 상기 기판 상에 형성된 n형의 하부 접촉층; 상기 하부 접촉층 상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층 상에 형성된 상부 접촉층을 포함하고, 상기 기판 상에는 규칙적인 패턴이 형성된 광결정 패턴이 구비된 것을 특징으로 하는 광결정 구조을 가지는 발광 다이오드를 제공한다.The present invention for achieving the above object, a substrate; An n-type lower contact layer formed on the substrate; An active layer formed on the lower contact layer; And an upper contact layer formed on the active layer, and a photonic crystal pattern having a regular pattern formed thereon is provided on the substrate.
본 발명의 상기 목적은, 기판; 상기 기판 상에 규칙적인 패턴이 형성된 광결정 패턴; 상기 광결정 패턴의 홀과 상부를 매립하는 도핑되지 않은 반도체층; 상기 도핑되지 않은 반도체층 상에 형성된 n형의 하부 접촉층; 상기 하부 접촉층 상에 형성된 n형 클래드층; 상기 n형 클래드층 상에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 형성된 p형 클래드층; 및 상기 p형 클래드층 상에 형성된 p형의 상부 접촉층을 포함하고, 상기 광결정 패턴의 규칙적으로 배열된 상기 원형의 홀들의 배치는 직사각형 또는 육각형 배열을 가지는 것을 특징으로 하는 광결정 구조를 가지는 발광 다이오드의 제공을 통해서도 달성되나.The object of the present invention, the substrate; A photonic crystal pattern having a regular pattern formed on the substrate; An undoped semiconductor layer filling a hole and an upper portion of the photonic crystal pattern; An n-type lower contact layer formed on the undoped semiconductor layer; An n-type clad layer formed on the lower contact layer; An active layer formed on the n-type cladding layer; A p-type cladding layer formed on the active layer; And a p-type upper contact layer formed on the p-type cladding layer, wherein the regularly arranged circular holes of the photonic crystal pattern have a rectangular or hexagonal arrangement. Is it achieved through the provision of?
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시예Example
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 광결정 구조를 가지는 발광 다이오드의 형성을 도시한 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating the formation of a light emitting diode having a photonic crystal structure according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 기판(100) 상에 마스크 패턴(120)을 형성한다. 상기 기판(100)은 질화갈륨, SiC, GaAs, Si, ZnO 또는 사파이어로 구성된다. 또한, 마스크 패턴(120)은 크롬 또는 포토레지스트를 사용함이 바람직하다. Referring to FIG. 1A, a
먼저, 크롬으로 기판(100)의 전면을 도포한 다음, 크롬의 상부에 포토레지스트를 도포한다. 계속해서 통상적인 포토리소그래피 공정을 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 크롬으로 형성된 마스크 패턴(120)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(120)의 형성은 습식 식각을 통해 이루어짐이 바람직하다. 습식 식각시의 식각 용액은 질산 등을 사용할 수 있다. 또한, 습식 식각은 기판(100)의 표면의 일부가 노출될 때까지 수행된다.First, the entire surface of the
계속해서 마스크 패턴(120)이 형성되면, 마스크 패턴(120) 상부에 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거한다.Subsequently, when the
상술한 과정을 통한 마스크 패턴(120)의 형성 이외에도, 다른 방법을 통해 마스크 패턴(120)을 형성할 수 있다. 즉, 기판(100) 상에 포토레지스트를 도포하고, 통상의 포토리소그래피 공정을 통해 마스크 패턴(120)을 형성할 수도 있다.In addition to the formation of the
도 1b를 참조하면, 마스크 패턴(120)을 식각 마스크로 이용하여 광결정 패턴(140)을 형성한다. 상기 광결정 패턴(140)은 이방성 건식 식각을 통해 형성함이 바람직하다. 또한, 건식 식각시의 에천트(etchant)는 BCl3 또는 Cl2일 수 있다. 광 결정 패턴(140)이 형성되면, 상부에 존재하는 마스크 패턴(120)을 제거한다.Referring to FIG. 1B, the
도 1c를 참조하면, 돌출된 광결정 패턴(140)의 상부 및 하부의 이격 공간에 버퍼층(160)을 형성한다. 또한, 상기 버퍼층(160) 상부에는 도핑되지 않은 반도체 층(180)이 형성된다. 예컨대, 기판(100)이 사파이어인 경우, 상기 버퍼층(160)은 질화 갈륨으로 형성된다. 질화 갈륨으로 형성된 버퍼층(160)은 도핑되지 않은 반도체 층(180)이 에피텍셜 성장할 수 있는 결정성 씨드로서 역할을 수행한다. 따라서, 버퍼층(160) 상부에는 도핑되지 않은 반도체층(180)이 구비된다. 만일, 버퍼층(160)이 질화 갈륨을 가지는 경우, 상기 도핑되지 않은 반도체층(180)은 질화 갈륨으로 구성된다.Referring to FIG. 1C, a
상기 도핑되지 않은 반도체층(180) 상부에는 하부 접촉층(200)이 구비된다. 상기 하부 접촉층(200)은 n형으로 구성된다. 또한, 상기 도핑되지 않은 반도체층(180)이 질화 갈륨으로 구성된 경우, 하부 접촉층(200)은 질화 갈륨을 포함한 구성을 가진다.The
또한, 상기 버퍼층(160) 및 도핑되지 않은 반도체층(180)은 생략될 수 있다. 즉, 하부 접촉층(200)은 광결정 패턴(140) 상부에 직접 형성될 수도 있다.In addition, the
또한, 상기 버퍼층(160) 및 도핑되지 않은 반도체층(180)이 질화 갈륨을 포함하는 경우, 이들은 Ga1-x-yInxAlyN(0≤x,y≤1, x+y<1)로 이루어지며 기판(100) 상에 순차적으로 형성된며, 하부 접촉층(200)은 n형 AlxGayInZN(0 ≤ x, y, z ≤ 1)로 이루어짐이 바람직하다.In addition, when the
도 1d를 참조하면, 형성된 하부 접촉층(200) 상에 n형 클래드층(210), 활성층(220), p형 클래드층(230) 및 상부 접촉층(240)이 순차적으로 형성된다. 또한, 하부 접촉층(200) 상에는 n형 전극(250)이 형성되고, 상부 접촉층(240) 상에는 p형 전극(260)이 형성된다.Referring to FIG. 1D, an n-
또한, 상기 n형 클래드층(210)과 p형 클래드층(230)은 생략될 수 있는 구성이다.In addition, the n-
상기 n형 클래드층(210)은 Al-질화갈륨을 가지며, 활성층(220)은 AlxGayInZN(0 ≤ x, y, z ≤ 1)로 이루어지는 장벽층과 AlxGayInZN(0 ≤ x, y, z ≤ 1)로 이루어지는 우물층의 단일 또는 다중양자 우물구조로 이루어짐이 바람직하다. 또한, p형 클래드층(230)은 Al-질화갈륨을 가지며, 상기 n형 클래드층(210)과 p형 클래드층(230)은 질화갈륨과 AlxGa1 - xN(0≤x≤1)으로 이루어진 초격자층으로 형성될 수도 있다.The n-
광결정은 발광되는 빛의 반파장 정도의 간격을 가지고, 공간적으로 반복되는 두가지 이상의 유전체로 이루어진 격자의 구조를 지칭한다. 통상적으로, 반파장 정도 이격거리를 가진 공간을 빛이 진행하는 경우, 강한 간섭 현상이 발생하며, 파동의 특성이 변경된다. 즉, 빛은 광결정을 통과할 때, 광결정을 새로운 광학적 매질로 인식하게 된다. 따라서, 광결정을 이용하는 경우, 빛의 인위적인 조작 및 제어가 가능하고, 광소자에서는 수평 방향으로 진행하는 빛을 수직방향으로 제어할 수 있다. 따라서, 광소자인 발광 다이오드의 광효율은 극대화된다. Photonic crystals refer to a structure of a lattice composed of two or more dielectrics that are spatially repeated at half-wavelength intervals of emitted light. Typically, when light propagates through a space having a half wavelength separation distance, strong interference occurs, and the characteristics of the wave are changed. That is, when light passes through the photonic crystal, the photonic crystal is recognized as a new optical medium. Therefore, in the case of using the photonic crystal, artificial manipulation and control of the light is possible, and in the optical device, light traveling in the horizontal direction can be controlled in the vertical direction. Therefore, the light efficiency of the light emitting diode which is an optical element is maximized.
한편, 상기 도 1a 내지 도 1d에서 도시된 발광 다이오드에서 녹색, 청색 또는 자외선 발광을 위한 다중양자 우물구조로는 우물층으로 질화인듐갈륨층이 사용되고, 장벽층으로는 질화갈륨이 사용된다. 이는 질화인듐갈륨의 밴드갭이 인듐의 도핑량에 의해 0.7eV(적외선)에서 가시광선을 거쳐 3.4eV(자외선)까지 변화할 수 있기 때문이다.Meanwhile, in the light emitting diodes illustrated in FIGS. 1A to 1D, an indium gallium nitride layer is used as a well layer, and gallium nitride is used as a barrier layer as a multi-quantum well structure for emitting green, blue, or ultraviolet light. This is because the bandgap of indium gallium nitride can change from 0.7 eV (infrared) to 3.4 eV (ultraviolet) through visible light by the amount of doping of indium.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드의 광결정 패턴을 도시한 평면도이다.2 is a plan view illustrating a photonic crystal pattern of a light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 광결정 패턴은 원형의 홀(300) 및 홀의 주위를 감싸는 주변부(320)로 구성된다. 상기 도 1d에서 홀은 사파이어 기판(100) 상에서 패턴화된 구조에서 식각된 부분에 해당하며, 주변부는 기판(100) 표면에서 식각되지 아니한 부분에 해당한다.Referring to FIG. 2, the photonic crystal pattern includes a
원형의 홀(300)은 도핑되지 않은 반도체층(180)으로 채워지거나, 하부 접촉층(200)으로 채워진다. 즉, 홀(300)을 매립하는 물질 및 식각에 의해 잔류하는 기판에 의해 광결정은 형성된다.The
또한, 기판(100) 상에 형성된 광결정 패턴은 직사각형(cubic) 배열 또는 육각형(hexagonal) 배열이 될 수 있다. 광결정 패턴에 따라, 형성되는 광결정의 포토닉 밴드갭이 달라지며, 인접한 홀 사이의 거리 a 및 홀의 반경 r도 변경된다.In addition, the photonic crystal pattern formed on the
도 3은 사파이어로 구성된 기판이 0.1um 깊이로 직사각형 배열의 홀들을 형성하였을 때의 포토닉 밴드갭을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing a photonic bandgap when a substrate made of sapphire forms holes in a rectangular array with a depth of 0.1 μm.
도 3을 참조하면, 패턴이 형성된 사파이어 기판의 외곽은 질화갈륨층으로 매 립된다. 이때, 사파이어의 굴절율은 1.7, 질화갈륨층의 굴절율은 2.4이다. 상기 도 3에서 Frequency는 패턴 사이의 이격거리 a /발광파장 λ을 나타내며, Ratio는 패턴의 반경 r/패턴 사이의 이격거리 a를 나타낸다.Referring to FIG. 3, the periphery of the patterned sapphire substrate is embedded with a gallium nitride layer. At this time, the refractive index of sapphire is 1.7, and the refractive index of a gallium nitride layer is 2.4. In FIG. 3, Frequency represents a distance a between the patterns / emission wavelength λ, and Ratio represents a distance a between the radius r of the pattern and the pattern.
만약 Ratio 가 0.3 이고 파장이 460 nm(청색 발광)인 경우, 그때 Freqency 영역은 0.615 ~ 0.635 가 되고 계산을 통해 얻어진 바람직한 주기와 홀의 반지름은 각각 287± 5, 86± 2 이다. 이처럼 광결정은 특정 파장에 대해서 특정 주기와 홀의 반지름이 구현되었을 때 수평으로 갇히는 빛을 수직으로 제어하여 광추출 효율을 꺼낼수 있어 광효율이 증대될 수 있다.If the ratio is 0.3 and the wavelength is 460 nm (blue emission), then the Freqency region is 0.615 ~ 0.635, and the preferred period and the radius of the hole obtained through the calculation are 287 ± 5 and 86 ± 2, respectively. In this way, the photonic crystal can extract the light extraction efficiency by vertically controlling the light trapped horizontally when a specific period and the radius of the hole is implemented for a specific wavelength can increase the light efficiency.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 발광 다이오드에 의해 광추출 효율의 증가 여부를 확인하기 위한 Full Wave 시뮬레이션 결과이다.4 is a full wave simulation result for confirming whether light extraction efficiency is increased by a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 사파이어 기판 상에 형성된 홀의 깊이는 0.1um 이며, 직사각형(cubic) 배열의 홀들이 형성되며, 홀 사이의 거리는 290nm, 반경은 87nm이다. 시뮬레이션 방법으로는 genetic algorithm을 적용한 finite difference time domain 계산툴을 이용하였고, 이로서 광결정이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우의 광추출 효율 증가의 결과를 예측할 수 있다.Referring to FIG. 4, a hole formed on the sapphire substrate has a depth of 0.1 μm, and holes of a cubic array are formed, and a distance between the holes is 290 nm and a radius is 87 nm. As a simulation method, a finite difference time domain calculation tool using a genetic algorithm was used. Thus, the result of the increase in the light extraction efficiency of the photonic crystals with and without photonic crystals can be predicted.
상기 도 4에서, 본 발명에 따른 발광 다이오드는 빛이 발광 다이오드 내부에서 공기로 수직 성분과 수평 성분 각각 도파디는 빛을 보여준다. 적색으로 치우칠 수록 빛의 강도가 크며, 청색으로 치우칠수록 빛의 강도가 낮음을 알 수 있다. 또한, 백색은 빛이 가장 강한 부분이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광결정이 사파이어 기판 상에 형성된 구조의 경우는 수직성분으로 도파되는 빛의 양(수직성분의 백 색 영역)이 크게 증가하는 것을 알 수 있다.In FIG. 4, the light emitting diode according to the present invention shows light in which light is doped in the vertical and horizontal components, respectively, into the air inside the light emitting diode. It can be seen that the more the intensity of light is inclined toward the red, and the less the intensity of the light is toward the blue. White is also the strongest part of light. As shown in FIG. 4, in the case of the structure in which the photonic crystal is formed on the sapphire substrate, it can be seen that the amount of light guided by the vertical component (white region of the vertical component) is greatly increased.
이는 광결정이 측면으로 갇히는 빛을 수직으로 전환시키기 때문이다. 이값을 하부의 그래프에서 정량적으로 측정하였다. 상기 도 4에서 녹색은 하부도 도파되는 빛의 세기를 나타내며, 청색은 상부로 도파되는 빛의 세기를 나타낸다. 따라서, 정량적으로 측정한 경우, 광결정이 없는 구조(b)에 비해 하부로 도파되는 빛의 세기가 3배 이상 증가함을 그래프를 통해 확인할 수 있다. 따라서, 광결정을 사용하여 광추출 효율은 크게 증가된다.This is because the photonic crystal converts light trapped laterally vertically. This value was measured quantitatively in the graph below. In FIG. 4, green represents the intensity of light guided downward, and blue represents the intensity of light guided upward. Therefore, when measured quantitatively, it can be confirmed through the graph that the intensity of light guided downward is increased by three times or more compared with the structure (b) without the photonic crystal. Therefore, the light extraction efficiency is greatly increased by using the photonic crystal.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 광결정 구조의 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 활성층이나 p형 질화갈륨 박막이 건식 식각에 의해 손상을 입지 않으므로 종래의 발광 다이오드의 전기적 및 광학적 특성이 저하되는 문제를 해결할 수 있고, 고효율 및 고출력 발광 소자를 구현할 수 있다. 즉, 종래의 경우, 하부 접촉층 상에 광결정 구조를 형성하는 경우, p형의 질화갈륨층이 식각에 의해 손상되거나, n형으로 도전형이 변경되는 문제가 발생되었으나, 본 발명에 개시된 바와 같이 기판 상에 직접 광결정 구조를 형성하는 경우, 이러한 문제를 해결할 수 있다.According to the present invention as described above, since the active layer or the p-type gallium nitride thin film of the single or multiple quantum well structure of the photonic crystal structure is not damaged by dry etching, it is possible to solve the problem of deterioration of the electrical and optical characteristics of the conventional light emitting diode. It is possible to implement a high efficiency and high output light emitting device. That is, in the conventional case, when the photonic crystal structure is formed on the lower contact layer, the p-type gallium nitride layer is damaged by etching, or the conductivity type is changed to n-type, but as disclosed in the present invention, This problem can be solved when forming the photonic crystal structure directly on the substrate.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20070005716A KR100878979B1 (en) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | Light Emitting Diode of having Photonic Crystal Structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20070005716A KR100878979B1 (en) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | Light Emitting Diode of having Photonic Crystal Structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080068243A KR20080068243A (en) | 2008-07-23 |
KR100878979B1 true KR100878979B1 (en) | 2009-01-14 |
Family
ID=39822097
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR20070005716A KR100878979B1 (en) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | Light Emitting Diode of having Photonic Crystal Structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100878979B1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100992728B1 (en) | 2008-10-20 | 2010-11-05 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device and method for fabricating the same |
KR20120092325A (en) * | 2011-02-11 | 2012-08-21 | 서울옵토디바이스주식회사 | Light emitting diode having photonic crystal structure and method of fabricating the same |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030093265A (en) * | 2001-03-21 | 2003-12-06 | 미츠비시 덴센 고교 가부시키가이샤 | Semiconductor light-emitting device |
KR20040019352A (en) * | 2001-07-24 | 2004-03-05 | 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 | Semiconductor Light Emitting Device Comprising Uneven Substrate |
-
2007
- 2007-01-18 KR KR20070005716A patent/KR100878979B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030093265A (en) * | 2001-03-21 | 2003-12-06 | 미츠비시 덴센 고교 가부시키가이샤 | Semiconductor light-emitting device |
KR20040019352A (en) * | 2001-07-24 | 2004-03-05 | 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 | Semiconductor Light Emitting Device Comprising Uneven Substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20080068243A (en) | 2008-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101341374B1 (en) | Photonic crystal light emitting device and manufacturing method of the same | |
TWI401729B (en) | Method for interdicting dislocation of semiconductor with dislocation defects | |
KR20140082852A (en) | Semiconductor light emitting element | |
KR20070110688A (en) | Light emitting device with multi-pattern | |
EP1800354A1 (en) | Textured light emitting diodes | |
Gao et al. | Improvement of the performance of GaN-based LEDs grown on sapphire substrates patterned by wet and ICP etching | |
KR20120010437A (en) | Light emitting device and method of manufacturing the same | |
KR20090010284A (en) | Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof | |
US8314439B2 (en) | Light emitting diode with nanostructures and method of making the same | |
KR101258582B1 (en) | Nano rod light emitting device | |
KR20120058137A (en) | Nano rod light emitting device and method of manufacturing the same | |
JP2010114159A (en) | Light emitting device and method of manufacturing the same | |
JP5435523B1 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
KR20110107618A (en) | Nitride based semiconductor light emitting device and method for fabricating thereof | |
KR20130025856A (en) | Nano rod light emitting device | |
JP4362125B2 (en) | Side light emitting semiconductor device and method for manufacturing side light emitting semiconductor device | |
KR100794121B1 (en) | Light emitting diode | |
KR20130099574A (en) | Light emitting diode having gallium nitride substrate | |
KR100878979B1 (en) | Light Emitting Diode of having Photonic Crystal Structure | |
KR20070040260A (en) | Nitride based semiconductor light emitting devices and manufacturing methods | |
TWI482308B (en) | Method of forming fine patterns and method of manufacturing semiconductor light emitting device using the same | |
JP2011238884A (en) | Substrate for epitaxial growth, growth method of gan-based semiconductor crystal, semiconductor structure, and gan-based led element | |
KR20100044403A (en) | Nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same | |
KR20080085519A (en) | Substrate for light emitting device and method of fabricating the same | |
JP2007184433A (en) | Semiconductor laminated structure, and semiconductor element formed thereon |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130102 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140102 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150102 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160204 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170705 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180212 Year of fee payment: 10 |