KR100982981B1 - ＧａＮ계 반도체 발광소자 - Google Patents

Abstract

격자 부정합으로 인하여 활성층에 발생하는 스트레인을 감소시켜 발광효율을 향상시키는 GaN계 반도체 발광소자가 제안된다. 본 발명에 따른 GaN계 반도체 발광소자는 기판, n형 GaN계 반도체층, 활성층, p형 GaN계 반도체층이 순차 적층된 GaN계 반도체 발광소자로서, n형 GaN계 반도체층 및 활성층 사이에 형성되고, Al_xIn_yGa_1-x-yN(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)을 포함하며, n형 GaN계 반도체층의 격자상수보다 작고, 활성층의 격자상수보다는 큰 격자상수를 갖는 격자부정합 완충층을 포함한다.

격자상수, 스트레인, 완충층

Description

ＧａＮ계 반도체 발광소자{GaN-based semiconductor light emitting device}

본 발명은 GaN계 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 격자 부정합으로 인하여 활성층에 발생하는 스트레인을 감소시켜 발광효율을 향상시키는 GaN계 반도체 발광소자에 관한 것이다.

발광소자는 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 예를 들면, 발광다이오드(Light emitting diode, LED)와 같이 다이오드를 이용하여 반도체를 접합한 형태로 전자/정공 재결합에 따른 에너지를 광으로 변환하여 방출하는 소자가 있다. 이러한 발광소자는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.

특히, 최근 그 개발 및 사용이 활성화된 질화갈륨(GaN)계 발광다이오드를 이용한 휴대폰 키패드, 사이드 뷰어, 카메라 플래쉬 등의 상용화에 힘입어, 최근 발광다이오드를 이용한 일반 조명 개발이 활기를 띠고 있다. 대형 TV의 백라이트 유닛 및 자동차 전조등, 일반 조명 등 그의 응용제품이 소형 휴대제품에서 대형화, 고출력화, 고효율화, 신뢰성화된 제품으로 진행하여 해당 제품에 요구되는 특성을 나타내는 광원을 요구하게 되었다.

질화갈륨계 GaN계 반도체 발광 소자 제조에 있어서, 원하는 발광 스팩트럼을 얻고, 발광 효율을 높이기 위해서는 적어도 두 가지 종류 이상의 질화물 박막이 적층된 다층 질화물계 반도체 박막을 적층하는 것이 바람직하다.

질화갈륨계 GaN계 반도체 발광 소자의 활성층에 사용되는 물질로는 InGaN계인 삼원계 박막 구조를 이용한다. InGaN 박막의 밴드갭에서 방출되는 빛은 파장은 가시광선 영역에서, 근자외선 또는 근적외선 영역까지 해당되는 것으로 알려져 있다. InGaN계 박막에 있어 발광 파장을 길게 하기 위해서는 박막 내 In의 조성을 높이는 방법이 있다. 그러나, InGaN 박막은 In조성이 높아질수록 막질의 특성이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 현상은 InGaN계인 삼원계 물질의 상 분리 현상에 의해 기인하는 것으로 알려져 있다. In의 조성비가 높을수록 InGaN 박막 내에는 다양한 특성이 존재한다. In 함량의 증가로 인한 상 분리가 완료되기 전 2차원 박막 내에 부분적으로 In 조성비가 다른 부분이 발생하게 되는데, 이를 In 편재화(localization)라고 한다. 상 분리 현상은 박막에 가해지는 분위기 온도나 다층 박막 상에서 야기되는 격자 부정합에 의한 스트레인(strain)에 의해 촉진될 수 있다.

그에 따라, 활성층 내에 유발되는 스트레인 스트레인을 줄이기 위하여, 활성층으로 사용된 InGaN보다 In조성비가 낮은 InGaN박막층 혹은 InGaN/GaN의 초격자층이 활성층 하부에 적층되어 격자 부정합을 완충시키는 역할을 하였다. 완충층은 기판 그리고 그 상부에 형성된 GaN 박막층에서 유발되어 활성층으로 전달되는 스트레인을 완화하여 소자의 발광 특성을 향상하였다.

그러나, InGaN 단일 박막층 혹은 초격자층은 또 다른 우물층을 형성하여 활성층으로 전달되는 전류를 차단하는 요인으로 작용한다. 또한 활성층의 발광 파장이 길어질수록 완충층의 InGaN 조성이 증가하여야 하부 박막층으로부터 야기되는 격자 부정합을 충분히 감소시켜 소자의 발광 특성을 유지할 수 있는데, 완충층, InGaN 층의 In 조성비를 높이게 되면 완충층 자체의 결정 특성이 저하되어 활성층의 발광 특성을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다. 그러므로 기존의 완충층은 한정된 발광 파장 영역대의 활성층에 대해서만 격자 부정합 완화 효과가 있게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 격자 부정합으로 인하여 활성층에 발생하는 스트레인을 감소시켜 발광효율을 향상시키는 GaN계 반도체 발광소자를 제공하는데 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 GaN계 반도체 발광소자는 기판, n형 GaN계 반도체층, 활성층, p형 GaN계 반도체층이 순차 적층된 GaN계 반도체 발광소자로서, n형 GaN계 반도체층 및 활성층 사이에 형성되고, Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)을 포함하며, n형 GaN계 반도체층의 격자상수보다 작고, 활성층의 격자상수보다는 큰 격자상수를 갖는 격자부정합 완충층을 포함한다.

격자부정합 완충층에서 Al의 조성인 x는 격자부정합 완충층 내에서 변화할 수 있는데, 예를 들어, x는 n형 GaN계 반도체층과의 계면으로부터 활성층과의 계면까지 증가하거나, n형 GaN계 반도체층과의 계면으로부터 활성층과의 계면까지 감소할 수 있다.

격자부정합 완충층은 2이상의 층을 포함할 수 있다. 2이상의 층 중 적어도 2개의 층은 Al의 조성비가 서로 다른 것이 바람직하다.

Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)은 도프(dope) 또는 언도프(undope)된 것이 바람직한데, 도프된 Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)은 Si가 도프(dope)될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판, n형 GaN계 반도체층, 활성층, p형 GaN계 반도체층이 순차 적층된 GaN계 반도체 발광소자로서, n형 GaN계 반도체층 및 활성층 사이에 형성되고, n형 GaN계 반도체층의 격자상수보다 작고, 활성층의 격자상수보다는 큰 격자상수를 갖는 Al_xIn_yGa_1-x-yN(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)을 포함하는 제1층 및, In_xGa_{1 -x}N(0<x<1), Al_xGa_1-xN(0<x<1) 및 GaN 중 어느 하나를 포함하는 제2층을 포함하는 격자부정합 완충층을 포함하는 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 발광소자가 제공된다.

격자부정합 완충층은 제1층 및 제2층이 각각 적어도 2이상 교호하여 적층될 수 있다.

본 발명에 따른 GaN계 반도체 발광소자는 n형 GaN계 반도체층 및 활성층 사이에 Al_xIn_yGa_1-x-yN(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)을 포함하는 격자부정합 완충층을 포함하여, 격자 부정합으로 인하여 활성층에 발생하는 스트레인을 감소시킬 수 있다.

따라서, 이러한 스트레인에 의해 촉진되는 In 편재화 현상의 심화 및 상분리 현상으로 인한 발광효율 저하를 억제하고, 원하는 발광 스펙트럼의 피크 파장이 주입 전류에 따라 현저한 변화가 없는 GaN계 반도체 발광소자를 구현할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 명세서에 첨부된 도면의 구성요소들은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소되어 도시되어 있을 수 있음이 고려되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 GaN계 반도체 발광소자의 단면도이다. 본발명의 일실시예에 따른 GaN계 반도체 발광소자는 기판(110), n형 GaN계 반도체 층(120), 활성층(140), p형 GaN계 반도체층(150)이 순차 적층된 발광소장이다. n형 GaN계 반도체층(120) 및 활성층(140) 사이에는 Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)을 포함하는 격자부정합 완충층(130)을 포함하는데, 격자부정합 완충층(130)의 격자상수는 n형 GaN계 반도체층(120)의 격자상수보다 작고, 활성층(140)의 격자상수보다는 크다.

기판(110)은 GaN계 반도체 발광소자(100)의 성장 또는 지지를 위한 기판이다. 기판(110)은 사파이어 기판과 같은 부도전성 성장기판이거나, 금속 또는 반도체 기판과 같은 도전성 지지기판일 수 있다.

n형 GaN계 반도체층(120) 및 p형 GaN계 반도체층(150)은 GaN계 화합물 반도체를 포함할 수 있는데, n형 GaN계 반도체층(120)의 불순물로는 예를 들어, Si, Ge, 및 Sn 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 한편, p형 GaN계 반도체층(150)의 불순물로는, Mg, Zn, 및 Be 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

활성층(140)은 발광을 활성화시키는 층으로서, n형 GaN계 반도체층(120) 및 p형 GaN계 반도체층(150)의 에너지 밴드 갭보다 적은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질을 이용하여 형성한다. n형 GaN계 반도체층(120) 및 p형 GaN계 반도체층(150)이 GaN계 화합물 반도체인 경우, GaN의 에너지 밴드 갭보다 적은 에너지 밴드 갭을 갖 는 InGaN계 화합물 반도체를 이용하여 활성층(140)을 형성할 수 있다. 즉, 활성층(140)은 In_xGa_(1-x)N(0<x<1)을 포함할 수 있다.

이때, 활성층(140)의 특성상, 불순물은 도핑되지 않는 것이 바람직하며, 구성물질의 몰비를 조절하여 발광하는 빛의 파장을 조절할 수도 있다. 따라서, GaN계 반도체 발광소자(100)는 활성층(140)의 특성에 따라 적외선, 가시광선, 및 자외선 중 어느 하나의 빛을 발광할 수 있다.

격자부정합 완충층(130)은 n형 GaN계 반도체층(120) 및 활성층(140) 사이에 형성되어, n형 GaN계 반도체층(120)과 활성층(140)과의 격자상수가 일치하지 않아 발생할 수 있는 스트레인을 감소시키는 완충층 역할을 한다. 격자부정합 완충층(130)은 Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)을 포함한다. 격자부정합 완충층(130)의 격자상수는 n형 GaN계 반도체층(120)의 격자상수보다 작고, 활성층(140)의 격자상수보다는 크다.

n형 GaN계 반도체층(120) 및 활성층(140)의 구성에 따라 격자부정합 완충층(130)의 그 격자상수의 부정합을 감소시킬 수 있도록 각 성분의 조성비를 조절할 수 있다. 바람직하게는 격자부정합 완충층(130) 중 In의 조성비는 고정시키고, Al의 조성비를 조절하여 격자상수를 변화시킬 수 있다. 이 경우, 스트레인 변화는 최 소화하면서 전자의 이동은 원활히 할 수 있다.

격자부정합 완충층(130)은 4성분계의 Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)을 포함하여, 완충층 자체의 결정성 저하를 억제한다. 따라서, 보다 넓은 파장대의 활성층에 대하여 격자상수의 부정합을 완충할 수 있다.

격자부정합 완충층(130)의 Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)은 도프(dope) 또는 언도프(undope)될 수 있다. 도프된 경우, Si가 도프될 수 있다.

격자부정합 완충층(130)은 단일 조성을 갖는 사성분계인 Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)계 반도체층만을 포함할 수 있고, 이외에, 이성분계인 GaN계 반도체층 및 삼성분계인 InGaN 혹은 AlGaN 반도체층 중 적어도 하나의 층을 더 포함할 수 있다. 격자부정합 완충층(130)이 2이상의 층을 포함하는 경우, 격자상수의 조절이 더 용이하다. 이에 대하여는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1에는 GaN계 반도체 발광소자(100)에 전압을 인가하기 위한 전극이 도시되어 있지 않으나 GaN계 반도체 발광소자(100)는 n형 전극 및 p형 전극을 구비할 수 있다. 전극은 금속으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, n형 전극으로는 Ti를, p 형 전극으로는 Pd 또는 Au를 사용할 수 있다.

도 2는 도 1의 GaN계 반도체 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램이다. 도 2에는 n형 GaN계 반도체층(120), 격자부정합 완충층(130), 활성층(140) 및 p형 GaN계 반도체층(150)의 에너지 밴드가 나타나 있다. 활성층(140)은 장벽층(141, 143) 및 그 사이의 우물층(142)으로 구성된 것으로 도시되었다. 본 명세서에서, 활성층은 하나의 우물층만을 포함하는 것으로 도시되었으나, 복수개의 우물층을 포함할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자라 함)에게 자명하다 할 것이다.

격자부정합 완충층(130)은 n형 GaN계 반도체층(120) 및 활성층(140) 사이에 위치한다. 격자부정합 완충층(130)의 에너지 밴드는 n형 GaN계 반도체층(120)보다 낮고, 활성층(140)의 우물층(142)보다 높다. GaN계 반도체는 에너지 밴드의 높이를 일치시키면 격자상수가 일치되는 특성이 있다. 따라서, n형 GaN계 반도체층(120)의 에너지 밴드와 활성층(140)의 우물층(142)의 에너지 밴드 사이의 에너지 밴드를 갖는 격자부정합 완충층(130)은 그 격자상수가 두 층의 격자상수 사이 내에 있다.

격자부정합 완충층(130)의 Al 조성비를 조절하여 에너지 밴드의 높이를 조절할 수 있고, 따라서 주위의 n형 GaN계 반도체층(120) 및 활성층(140)의 에너지 밴드를 고려하여 적절히 조절하여 격자상수로 인한 스트레인을 감소시킨다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 GaN계 반도체 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램들이다. 도 3에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 격자부정합 완충층(230)의 다양한 형태를 나타내고 있다. 도 3a 내지 도 3e에서 n형 GaN계 반도체층(220), 격자부정합 완충층(230), 활성층(240) 및 p형 GaN계 반도체층(250)의 에너지 밴드가 나타나 있다. 활성층(240)은 장벽층(241, 243) 및 그 사이의 우물층(242)으로 구성된 것으로 도시되었다.

도 3a 및 도 3b는 격자부정합 완충층(230)이 단일조성의 Al_xIn_yGa_{1 -x- y}N를 포함하는 하나의 층으로 도시되어 있다. Al의 조성비인 x는 격자부정합 완충층 내에서 변화시킬 수 있다. 예를 들어, x는 점점 증가하거나 감소하도록 할 수 있다. 예를 들어, x는 n형 GaN계 반도체층(220)의 계면로부터 활성층(240)과의 계면까지 증가하거나(도 3a 및 도 3b), 감소할 수 있다. 도 3a에서는 격자부정합 완충층(230)의 에너지 밴드는 n형 GaN계 반도체층(220)보다 낮고, 에너지 밴드는 활성층(240)으로 향할수록 더 낮아지고 있다.

도 3b에서는 격자부정합 완충층(230)은 n형 GaN계 반도체층(220)의 에너지 밴드와 동일한 높이에서 시작하여 활성층(240)으로 향할수록 낮아지고 있다. 비록, 본 도면들에서는 격자부정합 완충층(230)의 에너지 밴드가 활성층(240)으로 갈수록 낮아지는 것으로 표현되었으나, 활성층(240)으로 갈수록 에너지 밴드가 높아지도록 구성될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

격자부정합 완충층(230)은 도 3c, 도 3d 및 도 3e와 같이 2이상의 층을 포함할 수 있다. 2이상의 층 중 적어도 2개의 층은 Al의 조성비를 서로 다르게 하여 도면에서와 같이 서로 다른 에너지 밴드 즉, 격자상수를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른 GaN계 반도체 발광소자의 단면도이고, 도 5는 도 4의 GaN계 반도체 발광소자 및 본 발명의 다른 실시예들에 따른 GaN계 반도체 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램들이다.

본 발명의 다른 측면에 따른 GaN계 반도체 발광소자(300)는 기판(310), n형 GaN계 반도체층(320), 활성층(340), p형 GaN계 반도체층(350)이 순차 적층된 발광소자이다. n형 GaN계 반도체층(320) 및 활성층(340) 사이에는 n형 GaN계 반도체층(320)의 격자상수보다 작고, 활성층(340)의 격자상수보다는 큰 격자상수를 갖는 Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)을 포함하는 제1층 및, In_xGa_{1 -x}N(0<x<1), Al_xGa_{1 -x}N(0<x<1) 및 GaN 중 어느 하나를 포함하는 제2층을 포함하는 격자부정합 완충층(330)을 포함한다. 기판(310), n형 GaN계 반도체층(320), 활성층(340), 및 p형 GaN계 반도체층(350)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 동일하므로 설명은 생략하기로 한다. 활성층(340)은 장벽층(341, 343) 및 그 사이의 우물층(342)으로 구성된 것으로 도시되었다.

격자부정합 완충층(330)은 전술한 바와 같이 단일 조성을 갖는 사성분계 질화물 반도체층, AlInGaN으로 형성될 수도 있고, 사성분계 반도체와 이성분계 반도체의 초격자층, 사성분계와 삼성분계의 초격자층으로 이루어질 수 있다. 즉 격자부정합 완충층(330)은 제1층 및 제2층을 포함할 수 있는데, 제1층은 n형 GaN계 반도체층(320)의 격자상수보다 작고, 활성층(340)의 격자상수보다는 큰 격자상수를 갖는 Al_xIn_yGa_{1 -x-y}N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)을 포함한다. 제2층은 삼성분계인 In_xGa_{1 -x}N(0<x<1) 및 Al_xGa_{1 -x}N(0<x<1)과, 이성분계인 GaN 중 어느 하나를 포함한다.

각 층의 조성은 성장 파라미터 및 활성층(340)의 발광 파장 영역에 따라 결정된다. 기판(310)이 사파이어 기판인 경우, 활성층(340) 하부에 형성되는 n형 GaN계 반도체층(320)의 총 두께에 의해 격자부정합 완충층(330)의 각층의 조성이 결정될 수 있다.

격자부정합 완충층(330)은 제1층 및 제2층이 각각 적어도 2이상 교호하여 적층될 수 있다. 도 4에서 격자부정합 완충층(330)은 7개의 층(331 내지 337)으로 구성된 것으로 도시되어 있다. 도 5a를 함께 참조하면, n형 GaN계 반도체층(320)의 에너지 밴드보다 낮은 에너지 밴드를 갖는 제1층(331, 333, 335, 337)과 그보다 높은 에너지 밴드를 갖는 제2층(332, 334, 336)이 서로 교호하여 반복하여 적층되어 있다.

도 5b 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따라 격자부정합 완충층(330)이 다양하게 구성된 것을 나타내는 도면이다. 도 5b에서는 Al_xIn_yGa_{1 -x- y}N을 포함하는 제1층 각각의 에너지 밴드가 감소하는 방식으로 구성되어 있고, 도 5c에서는 제1층의 에너지 밴드가 점차 감소하다 3번째 및 4번째에서는 에너지 밴드가 동일하고, 도 5d에서는 제1층 각각의 에너지 밴드가 점차 증가하다 3번째 및 4번째에서는 에너지 밴드가 동일하고, 도 5e에서는 가운데 두 개의 제1층의 에너지 밴드가 가장 낮은 형태로 구성되어 있다. 이러한 격자부정합 완충층(330)의 구성방법은 n형 GaN계 반도체층(320), 및 활성층(340)의 조성과 완충하고자 하는 격자 부정합 크기 등에 따라 적절히 조절하여 구성할 수 있다.

도 6은 종래기술 및 본 발명의 일실시예에 따른 GaN계 반도체 발광소자들의 입력전류에 따른 EL 스펙트럼 피크 이동정도를 도시한 그래프이고, 도 7은 종래기술 및 본 발명의 일실시예에 따른 GaN계 반도체 발광소자들의 입력전류에 따른 EL강도를 도시한 그래프이다.

도 6 및 도 7에서 본 발명의 일실시예예 따른 GaN계 반도체 발광소자는 격자부정합 완충층으로 AlInGaN과 GaN을 5회 반복하여 적층하여 사용하였고, 종래기술에 따른 GaN계 반도체 발광소자의 격자부정합 완충층은 InGaN과 GaN을 10회 반복하여 적층하여 사용하였다. 이외에, 양 GaN계 반도체 발광소자의 활성층에 우물층의 두께는 4nm, 장벽층의 두께는 10nm였다.

도 6에서, 종래기술에 따른 GaN계 반도체 발광소자는 주입전류의 변화에 따라 본 발명에 따른 GaN계 반도체 발광소자보다 파장변화 면에서 불량한 특성을 나타내었다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 GaN계 반도체 발광소자는 주입 전류가 증가할수록 발광 효율이 우수한 특징을 나타내었다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 GaN계 반도체 발광소자의 단면도이다.

도 2는 도 1의 GaN계 반도체 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램이다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 GaN계 반도체 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램들이다.

도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른 GaN계 반도체 발광소자의 단면도이다.

도 5a 내지 도 5e는 도 4의 GaN계 반도체 발광소자 및 본 발명의 다른 실시예들에 따른 GaN계 반도체 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램들이다.

도 6은 종래기술 및 본 발명의 일실시예에 따른 GaN계 반도체 발광소자들의 입력전류에 따른 EL 스펙트럼 피크 이동정도를 도시한 그래프이다.

도 7은 종래기술 및 본 발명의 일실시예에 따른 GaN계 반도체 발광소자들의 입력전류에 따른 EL강도를 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 GaN계 반도체 발광소자 110 기판

120 n형 GaN계 반도체층 130 격자부정합 완충층

140 활성층 150 p형 GaN계 반도체층

Claims (10)

1. 기판, n형 GaN계 반도체층, 활성층, p형 GaN계 반도체층이 순차 적층된 GaN계 반도체 발광소자로서,

   상기 n형 GaN계 반도체층 및 상기 활성층 사이에 형성되고,

   Al_xIn_yGa_1-x-yN(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)을 포함하며, 상기 n형 GaN계 반도체층의 격자상수보다 작고, 상기 활성층의 격자상수보다는 큰 격자상수를 갖는 제1층 및 In_xGa_1-xN(0<x<1), Al_xGa_1-xN(0<x<1) 및 GaN 중 어느 하나를 포함하는 제2층을 포함하는 격자부정합 완충층을 포함하는 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 발광소자.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1층의 x는 상기 n형 GaN계 반도체층과의 계면으로부터 상기 활성층과의 계면까지 증가하는 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 발광소자.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1층의 x는 상기 n형 GaN계 반도체층과의 계면으로부터 상기 활성층과의 계면까지 감소하는 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 발광소자.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1층 및 Al_xGa_1-xN(0<x<1)을 포함하는 제2층 중 적어도 2개의 층은 Al의 조성비가 서로 다른 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 발광소자.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1층은 도프(dope) 또는 언도프(undope)된 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 발광소자.
8. 제7항에 있어서,

   상기 도프된 제1층은 Si가 도프(dope)된 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 발광소자.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,

    상기 격자부정합 완충층은 상기 제1층 및 상기 제2층이 각각 적어도 2이상 교호하여 적층된 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 발광소자.

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