KR101285309B1 - 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents
발광소자 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101285309B1 KR101285309B1 KR1020120028934A KR20120028934A KR101285309B1 KR 101285309 B1 KR101285309 B1 KR 101285309B1 KR 1020120028934 A KR1020120028934 A KR 1020120028934A KR 20120028934 A KR20120028934 A KR 20120028934A KR 101285309 B1 KR101285309 B1 KR 101285309B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- light emitting
- graphite
- graphene
- emitting device
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 25
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 246
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 124
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 124
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 98
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 34
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 121
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims description 31
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 10
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 215
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 7
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000002060 nanoflake Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 반도체 발광소자 제조방법은,
제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 그 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물을 마련하는 단계와, 상기 발광구조물의 적어도 일면 상에 그래파이트층을 형성하는 단계와, 상기 그래파이트층을 산소 플라즈마 처리하여 그래파이트 컨택층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 그 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물을 마련하는 단계와, 상기 발광구조물의 적어도 일면 상에 그래파이트층을 형성하는 단계와, 상기 그래파이트층을 산소 플라즈마 처리하여 그래파이트 컨택층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광 소자(luminous element)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여, 전기 에너지를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시킨 신호를 발신하는데 사용되는 소자이다. 발광 다이오드는 EL의 일종이며, 현재 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 이용한 발광 다이오드가 실용화되고 있다. Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체는 직접천이형 반도체이며, 다른 반도체를 이용한 소자보다 고온에서 안정된 동작을 얻을 수 있어서, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)나 레이저 다이오드(laser diode: LD) 등의 발광 소자에 널리 응용되고 있다.
이러한 발광소자는 광학적 측면에서 광 균일도와 광 출력이 중요한 이슈로 다루어지며, 이를 개선하기 위한 다양한 연구가 시도되고 있다. 발광소자의 광 균일도는 발광구조물 내의 전류 흐름과 밀접한 관련이 있으며, 발광소자의 전류 흐름을 개선하고 광 추출 효율을 향상시키기 위해, 금속 또는 ITO로 이루어진 전극에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
본 발명의 목적 중 하나는, 전류 흐름이 확대되고 전기적 특성이 개선된 발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 중 다른 하나는, 컨택 저항이 감소되고 광 출력이 향상된 발광소자 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은,
제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 그 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물을 마련하는 단계와, 상기 발광구조물의 적어도 일면 상에 그래파이트층을 형성하는 단계와, 상기 그래파이트층을 산소 플라즈마 처리하여 그래파이트 컨택층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광소자 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래파이트층을 형성하는 단계는, 상기 발광구조물 상에 상기 그래파이트층을 전사하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 화학 기상 증착법을 이용하여 금속 표면에 그래파이트를 성장시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래파이트 컨택층을 형성하는 단계 전에, 상기 그래파이트층의 표면 중 일부를 노출시키는 마스크를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마스크는 금속 또는 금속 산화물일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마스크를 형성하는 단계는, 상기 그래파이트층 상에 상기 그래파이트층의 표면 중 적어도 일부를 노출시키는 개구부를 포함하는 포토레지스층을 형성하는 단계와, 상기 개구부에 의해 노출된 그래파이트층과 상기 포토레지스트층 상에 마스크층을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트층을 제거하여 상기 개구부에 대응하는 영역에 마스크를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 포토레지스트층은 리프트 오프에 의해 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 반도체 성장용 기판 상에, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래파이트 컨택층은 상기 제2 도전형 반도체층과 접하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서,상기 그래파이트 컨택층, 제2 도전형 반도체층, 활성층 및 제1 도전형 반도체층의 적어도 일부를 제거하여 노출된 제1 도전형 반도체층 상에 제1 전극을 형성하는 단계와, 상기 그래파이트 컨택층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래파이트 컨택층은 상기 반도체 성장용 기판을 제거하여 노출된 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래파이트 컨택층 상에 제1 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
제1 도전형 그래핀층, 제2 도전형 그래핀층 및 그 사이에 배치되며 다수의 그래핀 양자점을 구비하는 그래핀 양자점층을 포함하는 발광구조물을 마련하는 단계와, 상기 발광구조물의 적어도 일면 상에 그래파이트층을 형성하는 단계와, 상기 그래파이트층 표면 중 적어도 일부를 덮도록 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크를 형성한 후에 상기 그래파이트층을 산소 플라즈마 처리하는 단계와, 상기 산소 플라즈마 처리 후에 상기 그래파이트층으로부터 상기 마스크를 제거하여 그래파이트 컨택층을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 발광소자 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서,상기 그래핀 양자점은 흑연(graphite)이 포함된 용액에 초음파를 인가하여 상기 흑연을 분쇄하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래핀 양자점층은 상기 제1 도전형 그래핀층 상에 상기 그래핀 양자점을 스핀 코팅하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래핀 양자점층은 상기 제1 도전형 그래핀층 상에 그래핀을 형성하고, 상기 그래핀에 플라즈마 충격을 가하여 상기 그래핀이 다수의 그래핀 양자점으로 분쇄되게 하여 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은,
제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 그 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물과, 상기 발광구조물의 적어도 일면 상에 형성되며 산소 플라즈마 처리된 그래파이트 컨택층을 포함하는 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은,
제1 도전형 그래핀층, 제2 도전형 그래핀층 및 그 사이에 배치되며 다수의 그래핀 양자점을 구비하는 그래핀 양자점층을 포함하는 발광구조물을 마련하는 단계와, 상기 발광구조물의 적어도 일면 상에 형성되며 산소 플라즈마 처리된 그래파이트 컨택층을 포함하는 그래핀 발광소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 다수의 그래핀 양자점은 상기 제1 도전형 그래핀층 상에 규칙 또는 불규칙적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전류 흐름이 확대되고 전기적 특성이 개선된 발광소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 컨택 저항이 감소되고 광 출력이 향상된 발광소자 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 6은 그래파이트 컨택층의 두께 증가에 따른 면 저항을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 그래파이트층 및 ITO의 인장력을 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 제조된 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 그래핀 발광소자 제조방법에 의해 제조된 그래핀 발광소자의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10은 제1 도전형 그래핀층 상에 형성된 다수의 그래핀 양자점과 그 확대도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 그래파이트 컨택층의 두께 증가에 따른 면 저항을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 그래파이트층 및 ITO의 인장력을 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 제조된 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 그래핀 발광소자 제조방법에 의해 제조된 그래핀 발광소자의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10은 제1 도전형 그래핀층 상에 형성된 다수의 그래핀 양자점과 그 확대도를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
본 실시형태에 따른 반도체 발광소자 제조방법은, 제1 도전형 반도체층(21), 제2 도전형 반도체층(23) 및 그 사이에 배치되는 활성층(22)을 포함하는 발광구조물(20)을 마련하는 단계와, 상기 발광구조물(20)의 일면 상에 그래파이트 컨택층(31)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 도전형 반도체층(21, 23)과 그 사이에 배치되는 활성층(22)을 포함하는 발광구조물(20)을 마련할 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 발광구조물(20)은 반도체 성장용 기판(10) 상에 제1 도전형 반도체층(21), 활성층(22) 및 제2 도전형 반도체층(22)을 순차적으로 성장시켜 형성할 수 있다.
제1 및 제2 도전형 반도체층(21, 23)은 각각 n형 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 따라서, 이에 제한되는 것은 아니지만, 본 실시 형태의 경우 제1 및 제2 도전형은 각각 n형 및 p형을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(21, 23)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 가지며, 예컨대, GaN, AlGaN, InGaN 등의 물질이 이에 해당될 수 있다.
제1 및 제2 도전형 반도체층(21, 23) 사이에 형성되는 활성층(22)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, InGaN/GaN 구조가 사용될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 도전형 반도체층(21, 23)과 활성층(22)은 당 기술 분야에서 공지된 MOCVD, MBE, HVPE 등과 같은 반도체층 성장 공정을 이용하여 형성될 수 있을 것이다.
반도체 성장용 기판(10)은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등의 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있다. 이 경우, 사파이어는 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a축 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 기판 상에 성장되는 발광구조물의 격자 결함 완화를 위해, 질화물 등으로 이루어진 언도프 반도체층으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 개재될 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이 발광구조물(20)의 일면, 즉, 본 실시형태의 경우 제2 도전형 반도체층(23) 상에 그래파이트층(30)을 형성할 수 있다. 상기 그래파이트층(30)은 반도체 발광소자에서 반도체층과 금속 전극 사이에 개재되는 컨택층으로 기능할 수 있다.
그래파이트는 탄소의 동소체로, 육각형이 이어진 거대한 망상의 층이 약한 반데르 발스 힘으로 결합하여 층상 구조를 이룬다. 그래파이트는 열 전도도, 전기 전도도가 높고, 내열성, 내식성이 우수하며, 고온에서의 변형율이 작은 성질을 갖는다.
상기 그래파이트층(30)은 상기 발광구조물(20) 위에 직접 증착되거나, 이와 달리, 상기 발광구조물(20) 상에 전사 공정을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 그래파이트층(30)은 니켈(Ni)과 같은 금속 박막을 기판으로 이용하여 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD)을 통해 형성될 수 있다.
구체적으로, 고온에서 니켈(Ni)과 같은 금속 박막에 탄소 공급원으로써 탄화수소 가스를 흘려주면, 탄화수소 분자가 고온 분해되어 니켈 금속 안으로 녹아들어가 금속 내부에서 확산된다. 그 후, 온도를 내려주면 금속 박막 표면에 그래파이트층이 형성된다. 이때, 온도를 내려주는 속도에 따라 그래파이트층의 두께가 달라지며, 빠르게 온도를 내려주면 금속 박막 표면에 그래파이트층을 두껍게 형성할 수 있다.
이러한 방법으로 형성된 그래파이트층은 화학적 에칭 등을 이용하여 기판으로 이용된 금속 박막으로부터 분리될 수 있으며, 그 후 발광구조물(20) 상면에 전사될 수 있다. 다만, 이는 발광구조물(20)의 일면에 그래파이트층(30)을 형성하기 위한 하나의 실시 예에 해당하며, 상기 그래파이트층(30)은 공지된 다양한 방법으로 형성될 수 있을 것이다.
한편, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 그래파이트층(30)은 필요에 따라 다양한 형상으로 패터닝될 수 있다. 그래파이트층(30)을 패터닝하기 위하여 표면 중 일부 영역을 노출시키는 마스크를 형성할 수 있다. 상기 마스크는 상기 그래파이트층(30) 표면 중 일부를 덮도록 형성되며, 니켈(Ni)과 같은 금속 또는 금속 산화물이 적용될 수 있다. 상기 마스크는 그래파이트층(30)의 일부를 노출시키는 개구부를 갖도록 패터닝 될 수 있다.
구체적으로, 상기 마스크를 형성하는 단계는, 그래파이트층(30) 상에 상기 그래파이트층의 표면 중 적어도 일부를 노출시키는 개구부를 포함하는 포토레지스층을 형성하는 단계, 상기 개구부에 의해 노출된 그래파이트층과 상기 포토레지스트층 상에 마스크층을 형성하는 단계 및 상기 포토레지스트층을 제거하여 상기 개구부에 대응하는 영역에 마스크를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 포토레지스트층과 그 상면에 형성된 마스크는 리프트 오프에 의해 제거될 수 있으며, 이에 따라, 발광구조물 상에서 상기 개구부에 대응하는 영역에 마스크가 형성될 수 있다.
상기 마스크가 형성되지 않은 영역에서 노출되는 그래파이트층은 습식 또는 건식 식각을 이용하여 제거될 수 있으며, 예를 들면, ICP-RIE(Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching)가 적용될 수 있다. 상기 마스크에 의해 보호되지 않은 영역의 그래파이트층이 식각된 후에, 상기 마스크는 에칭 등을 통해 제거될 수 있으며, 니켈 마스크의 경우, 예를 들면 FeCl3 용액을 이용하여 습식 식각될 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 상기 그래파이트층(30)을 산소 플라즈마(O2 plasma) 처리할 수 있다. 그래파이트층(30)은 불투명한 성질을 가지나, 그래파이트층(30)을 산소 플라즈마 처리하는 경우 우수한 전기전도성을 유지하면서 투광성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 산소 플라즈마 처리된 그래파이트층은 광 투과성을 가짐에 따라 발광구조물(20)의 활성층(21)으로부터 방출되는 광을 가리지 않으면서도, 발광구조물(20)의 일면에 배치되어 측방향으로의 전류 확산 효과를 증대시킬 수 있다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 그래파이트층(30)을 산소 플라즈마 처리하여 그래파이트 컨택층(31)을 형성한다. 산소 플라즈마 처리된 그래파이트 컨택층(31)은 전기전도성이 우수하며 높은 투광성을 갖는 것으로, 발광구조물(20)의 전류 확산을 위한 컨택층으로 기능 할 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 상기 발광구조물(20)의 제1 및 제2 도전형 반도체층(21, 23) 각각과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 전극(21a, 23a)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 전극(21a)은 그래파이트 컨택층(31), 제2 도전형 반도체층(23), 활성층(22) 및 제1 도전형 반도체층(21)의 일부를 제거하여 노출된 제1 도전형 반도체층(21) 상에 형성될 수 있으며, 제2 전극(23a)은 그래파이트 컨택층(31) 상에 형성될 수 있다. 본 실시형태에서는 제1 및 제2 전극(21a, 23a)이 동일한 방향을 향하도록 형성되어 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 전극의 위치 및 연결구조는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
본 실시형태에서, 상기 그래파이트층 컨택층(31)은 상기 제2 도전형 반도체층(23)과 제2 전극(23a)사이에 배치되어 제2 전극(23a)으로 주입된 전류를 측방향으로 분산시킴으로써 발광구조물(20)의 전 영역에서 균일한 발광이 일어나도록 할 수 있다. 또한, 상기 그래파이트 컨택층(31)은 높은 전기전도성을 가지면서도 투광성을 가지므로 발광 영역을 가리지 않아 높은 광 추출 효율을 유지할 수 있다.
한편, 그래파이트층을 이루는 단층에 해당하는 그래핀(graphene) 또한 산소 플라즈마 처리된 그래파이트층과 마찬가지로 투광성을 가진다. 그러나, 그래핀은 원자 한 층의 두께를 갖기 때문에 기계적 강도가 나빠 공정 진행 중 물리적, 화학적 충격에 의해 손상될 가능성이 높으며, 그래파이트에 비해 발광구조물(20)과의 밀착성, 접착력이 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 발광구조물(20)과의 밀착성, 기계적 강도, 전기전도성 및 투광성이 우수한 그래파이트층을 발광소자의 컨택층으로 이용함으로써, 전기적, 기계적, 광학적 특성이 우수한 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.
도 6은 그래파이트 컨택층의 두께 증가에 따른 면 저항을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 본 실험에서는, 탄소 공급원으로 탄화수소(CH4)를 이용한 화학기상증착법(CVD)을 통해 니켈 박막 상에 그래파이트층을 성장시켰으며, 증착 시간을 달리하여 두께를 조절하였다.
도 6을 참조하면, 증착 시간이 증가함에 따라, 즉, 그래파이트층의 두께가 증가함에 따라 면저항이 감소하였음을 알 수 있다. 즉, 그래프의 기울기(I/V)는 저항(R)에 반비례하므로, 기울기가 클수록 작은 저항을 가지며 증착 시간이 길어질수록(두께가 두꺼울수록) 큰 기울기(작은 저항)을 가짐을 확인하였다.
아래 표 1은, 증착 시간에 따른 면 저항(sheet resistance)을 나타낸다.
| 1시간 | 2시간 | 3시간 | 4시간 | |
| 면저항(Ω/sq) | 5. 48 | 3.5 | 2.91 | 1.23 |
본 실험에서 그래파이트층의 시간에 따른 그래파이트층의 두께는, 증착 시간이 1시간 경과 후 약 0.5㎛, 2시간 경과 후 약 1.5㎛, 3시간 경과 후 약 2.7㎛, 4시간 경과 후 약 3.2㎛로 나타났으며, 두께 증가에 따라 면 저항이 현저히 감소하였음을 알 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 따르면, 발광구조물(20) 상에 작은 면 저항과 높은 투광성을 갖는 그래파이트 컨택층(31)을 형성함으로써 전류 주입 효율 및 전류 확산 효과가 증대되어 전기적 특성이 향상된 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.
도 7은 그래파이트층 및 ITO의 인장력을 측정한 그래프이다. 구체적으로, 도 7(a)는 그래파이트층의 인력과 장력을 각각 측정한 것이고, 도 7(b)는 그래파이트 컨택층과 ITO의 스트레인(strain)을 측정한 것이다.
우선, 도 7(a)를 참조하면, 그래파이트층의 인장력을 측정하기 위하여 그래파이트층을 밀거나 당겼을 때의 변형률(%)에 따른 상대적인 저항변화값(△R/R0)을 측정하였다. 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 그래파이트를 굽히거나(a), 늘렸을 때(b) 약 6% 정도까지 상대적인 저항 변화값의 변화가 거의 없음을 알 수 있다.
반면에, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 투명 전극으로 많이 이용되는 ITO의 경우 약 1% 정도의 변형률에도 상대적인 저항 변화값(△R/R0)이 급격히 변화하였다.
ITO는 투광성과 전기전도성을 가지나, 작은 변형에도 쉽게 깨져 전기적 특성이 파괴되는 반면, 그래파이트층을 컨택층으로 이용하는 경우 높은 전기전도성과 광 투과성을 가질 뿐만 아니라 뛰어난 신축성과 유연성을 가지므로, 전기적, 기계적 특성이 우수한 반도체 발광소자를 제공할 수 있으며, 특히, 플렉서블한 발광장치에의 적용에 보다 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 제조된 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 따라 제조된 반도체 발광소자(101)의 경우, 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 123)과 그 사이에 배치되는 활성층(122)을 포함하는 발광구조물(120)과, 상기 발광구조물(120)의 적어도 일면에 형성된 그래파이트 컨택층(131)을 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 실시형태에 따른 반도체 발광소자(100)와는 전극 형성 위치만이 상이하며, 이하에서는 달라진 구성 및 제조방법에 대해서만 설명한다.
구체적으로 도시하지는 않았으나, 본 실시형태에 따른 반도체 발광소자 제조방법의 경우, 반도체 성장용 기판(미도시) 상에 발광구조물(120)을 형성한 후에, 제2 도전형 반도체층(123) 상에 지지기판(110)을 형성한 후, 반도체 성장용 기판을 제거하여 형성할 수 있다.
상기 지지기판(110)은 반도체 성장용 기판 상에 형성된 발광구조물(120)로부터 반도체 성장용 기판(10)을 제거하기 위한 레이저 리프트 오프 등의 공정에서 상기 발광구조물(120)을 지지하는 지지체의 역할을 수행하며, Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, GaAs 중 어느 하나를 포함하는 물질, 예컨대, Si 기판에 Al이 도핑된 물질로 이루어진 도전성 기판일 수 있다.
본 실시 형태의 경우, 지지기판(110)은 도전성 접착층(미도시)을 매개로 발광구조물(120)과 접합될 수 있다. 도전성 접착층은 예컨대, AuSn와 같은 공융 금속 물질을 이용할 수 있을 것이다. 또한 상기 지지기판(110)은 상기 제2 도전형 반도체층(123)으로 전기 신호를 인가하는 제2 도전형 전극(123a)으로 기능할 수 있으며, 도 9에 도시된 바와 같이, 전극이 수직 방향으로 형성되는 경우, 전류 흐름 영역이 확대되어 전류 분산 기능이 향상될 수 있다.
상기 반도체 성장용 기판이 제거되어 노출된 제1 도전형 반도체층(121) 상에는, 도 2 내지 도 5에서 도시한 그래파이트 컨택층(131) 형성공정이 진행될 수 있다. 구체적으로, 상기 발광구조물(120)의 일면인 제2 도전형 반도체층(123) 상에 그래파이트층을 형성하고, 그래파이트층을 산소 플라즈마 처리하여 그래파이트 컨택층(131)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 그래파이트 컨택층(121)은 상기 제2 도전형 반도체층(123)과 접하도록 형성될 수 있다.
상기 그래파이트 컨택층(131) 상에는 상기 제1 도전형 반도체층(121)에 전기 신호를 인가하기 위한 제1 전극(121a)이 형성될 수 있으며, 반도체 성장용 기판(10)을 제거하기 위한 지지체로 사용된 지지기판(110)은 제2 전극(123a)으로 기능할 수 있다.
본 실시형태의 경우, 제1 및 제2 전극(121a, 123a)이 서로 반대 방향을 향하도록 형성되므로 수직 방향으로의 전류 흐름이 확대되며, 그래파이트 컨택층(131)은 수평 방향으로의 전류 흐름을 확대하여 광 출력 및 광 균일도가 향상된 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 그래핀 발광소자 제조방법에 의해 제조된 그래핀 발광소자의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 본 실시형태에 따라 제조된 그래핀 발광소자(200)는, 기판(210)과, 상기 기판(210) 상에 형성된 발광구조물(220)을 포함할 수 있다. 상기 발광구조물(220)은 제1 및 제2 도전형 그래핀층(221, 223) 및 그 사이에 배치되는 그래핀 양자점층(222)을 포함할 수 있다. 상기 발광구조물(220)의 일면인 제2 그래핀층(223) 상에 형성된 그래파이트 컨택층(231)과, 제1 및 제2 그래핀층(221, 223) 각각과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 전극(221a, 223a)을 포함할 수 있다.
본 실시형태에 따른 그래핀 발광소자(200)의 제조방법은, 도 1 내지 도 5에 도시된 반도체 발광소자 제조방법과 유사하게 이해될 수 있다. 구체적으로, 도 1 내지 도 5에서 제1 및 제2 도전형 반도체층(21, 23)과 그 사이에 배치되는 활성층(22)은, 각각 제1 및 제2 그래핀층(221, 223)과 그 사이에 배치되는 그래핀 양자점층(222)으로 이해될 수 있을 것이다.
그래핀 성장용 기판(210)은 예를 들어, 사파이어, Si, ZnO, GaAs, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등의 재료로 형성될 수 있다. 그래핀 성장용 기판(210)은 그 위에 제1 도전형 그래핀층(221), 그래핀 양자점층(222) 및 제2도전형 그래핀(223)을 형성한 뒤에 제거될 수 있다. 한편, 본 실시형태에 따른 그래핀 발광소자(200)는 별도의 기판(210) 없이 제1 도전형 그래핀층(221)이 기판의 역할을 할 수 있다.
그래핀은 탄소원자들이 2차원 상에서 벌집 모양의 배열을 이루면서 원자 한 층의 두께를 가지는 전도성 물질이다. 그래핀은 구조적, 화학적으로 매우 안정적이며, 우수한 전도체로서 실리콘보다 약 100배 정도 빠른 전하 이동도를 가지고, 구리보다 약 100배 정도 많은 전류를 흐르게 할 수 있다. 또한, 그래핀은 투명도가 우수한데, 종래에 투명 전극으로 사용되던 ITO(indium tin oxide)보다 높은 투명도를 가질 수 있다.
도핑되지 않은 그래핀은 전도대와 가전자대가 서로 만나 에너지 밴드 갭을 가지고 있지 아니하나, n형 도펀트 또는 p형 도펀트가 그래핀에 도핑됨에 따라 에너지 밴드 갭이 발생하게 된다. 이러한 에너지 밴드 갭은 n형 도펀트나 p형 도펀트의 종류, 도핑 농도 등에 따라 제어될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전형 그래핀층(221, 223)은 각각 n형 및 p형 그래핀층일 수 있으며, 그래핀 성장용 기판(210) 상에 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 기계적 또는 화학적 박리법, 에피택시(epitaxy) 성장법 등으로 형성될 수 있다. n 및 p형 그래핀층은 상기 그래핀에 n형 및 p형 도펀트를 주입하고 흡착시켜 형성될 수 있다.
상기 n형 도펀트는 예를 들어, 질소(N), 플루오르(F), 망간(Mn) 등일 수 있으며, 상기 p형 도펀트는 예를 들어, 산소(O), 금(Au), 비스무트(Bi) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제1 및 제2 도전형 그래핀층(221, 223)은 복수 개의 그래핀이 적층된 구조일 수 있다. 제1 및 제2 도전형 그래핀층(221, 223)의 두께는 그래핀 양자점층(222)에서 발생하는 빛의 파장보다 얇기 때문에, 상기 두 층의 계면에서 전반사가 일어나지 않을 수 있다. 여기서, 제1 및 제2도전형 그래핀층(20, 40)이 각각 n형 및 p형 그래핀층으로 설명하였으나, 제1 및 제2 도전형 그래핀층(20, 40)은 각각 p형 및 n형 그래핀일 수 있다.
제1 도전형 그래핀층(221) 상에는 산소 플라즈마 처리된 그래파이트 컨택층(231)이 형성될 수 있으며, 상기 그래파이트 컨택층(231) 상에는 2 도전형 그래핀(223)에 전기 신호를 인가하기 위한 제2 전극(223a)이 형성될 수 있다. 한편, 그래파이트 컨택층(231), 제2 도전형 그래핀층(223), 그래핀 양자점층(222) 및 제1 도전형 그래핀층(221)의 일부를 식각하여 노출된 제1 도전형 그래핀층(221) 상에는 제1 도전형 그래핀층(221)에 전기 신호를 인가하기 위한 제1 전극(221a)이 형성될 수 있다.
다만, 이는 전극 구조의 일 예로써 도시된 것일 뿐 이에 제한되는 것은 아니며, 도 8에 도시된 구조와 마찬가지로 제1 및 제2 전극(221a, 223a)이 서로 반대 방향을 향하도록 형성될 수 있다.
그래핀 양자점층(222)은 제1 및 제2 도전형 그래핀층(221, 223) 사이에 배치될 수 있으며, 전자와 정공의 재결합에 의해서 소정의 에너지를 갖는 광을 방출할 수 있다. 그래핀 양자점층(223)은 다수의 그래핀 양자점을 포함할 수 있으며, 상기 다수의 그래핀 양자점은 제1 도전형 그래핀층(221) 상에 다양한 형태로 배열될 수 있다.
도 10은 제1 도전형 그래핀층 상에 형성된 다수의 그래핀 양자점과 그 확대도를 개략적으로 도시한 것이다. 구체적으로, 도 10(a)는 제1 도전형 그래핀층(221) 상에 형성된 다수의 그래핀 양자점(2221)을 나타낸 것이며, 도 10(b)는 하나의 그래핀 양자점(2221)을 확대하여 나타낸 것이다.
도 10(a)를 참조하면, 다수의 그래핀 양자점(2221)이 제1 도전형 그래핀층(20) 상에 랜덤(random)하게 마련되어 있다. 도 10(a)에서 그래핀 양자점(35)들 사이의 거리는 과장되게 도시된 것이며, 그래핀 양자점(2221)들 사이의 거리는 수 nm 이하일 수 있다. 본 실시형태에서는 그래핀 양자점(2221)이 불규칙한 형태로 배열되는 것으로 도시하였으나, 이와 달리 일정한 간격으로 주기적으로 배열될 수 있다. 또한, 다수의 그래핀 양자점(2221)이 서로 이격되지 않고, 접촉하여 빼곡하게 배열될 수 있으며, 그래핀 양자점(35)들은 다양한 형태로 배열될 수 있다.
도 10(b)는 그래핀 양자점(2221)의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 10(b)를 참조하면, 그래핀 양자점(2221)은 예를 들어, 원형에 가까운 형태일 수 있다. 다만, 그래핀 양자점(2221)의 형태가 이에 제한되는 것은 아니며, 사각형, 오각형 등 다각형 형태일 수 있다. 또한, 그래핀 양자점(2221)은 1 내지 10nm의 크기의 그래핀 나노 조각으로서 그 형태를 명확하게 정의하기 어려울 수 있다.
상기 그래핀 양자점(2221)은 그 안에 많은 수의 전자를 가지지만, 자유 전자의 수는 1 내지 100개 정도로 제한될 수 있다. 이 경우, 전자들이 가지는 에너지 준위가 불연속적으로 제한되어 연속적인 밴드를 형성하는 시트(sheet) 형태의 그래핀과는 다른 전기적, 광학적 특성을 나타낼 수 있다. 상기 그래핀 양자점(2221)은 그 크기에 따라서 에너지 준위가 달라지기 때문에, 그 크기를 조절하여 밴드갭을 제어할 수 있다. 즉, 상기 그래핀 양자점(2221)의 크기 조절만으로 발광 파장을 제어할 수 있다. 그리고, 상기 그래핀 양자점에서의 밴드 갭 엣지(bandgap edge)에 전자와 정공의 상태 밀도는 그래핀 시트보다 매우 높기 때문에, 여기된 전자와 정공이 결합하는 수가 많아 발광 효율이 개선될 수 있다.
상기 그래핀 양자점층(222)은 제1 도전형 그래핀층(221) 상에 그래핀 양자점(2221)을 스핀코팅(spin coating)하여 형성할 수 있다. 상기 그래핀 양자점(2221)은 그래핀 또는 흑연(graphite)이 포함된 용액에 초음파를 인가하여, 상기 그래핀 또는 흑연을 분쇄하여 형성될 수 있다.
한편, 그래핀 양자점층(222)은 제1 도전형 그래핀층(221) 상에 그래핀을 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 기계적 또는 화학적 박리법, 에피택시(epitaxy) 성장법 등을 사용하여 형성하고, 상기 그래핀에 플라즈마 충격을 가하여, 상기 그래핀이 나노 조각으로 분쇄되게 하여 형성할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 그래핀 발광소자(200)는 종래의 발광소자보다 발광 효율이 향상될 수 있으며, 그래핀으로 발광소자를 구현하여 플렉서블하고, 다양한 디자인의 발광 소자를 구현할 수 있다. 또한, 발광구조물(220)의 적어도 일면에 형성되는 그래파이트 컨택층(231)과 동일한 탄소계열의 물질로 형성되므로, 컨택 저항이 현저히 감소된 발광소자를 제공할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
10: 반도체 성장용 기판 20, 120: 발광구조물
21, 121: 제1 도전형 반도체층 21a, 121a, 123a: 제1 전극
22, 122: 활성층 23, 123: 제2 도전형 반도체층
23a, 123a, 223a: 제2 전극 30, 130: 그래파이트층
31, 131: 그래파이트 컨택층 100, 101: 반도체 발광소자
110: 지지기판 210: 그래핀 성장용 기판
220: 발광구조물 221: 제1 도전형 그래핀층
222: 그래핀 양자점층 223: 제2 도전형 그래핀층
231: 그래파이트 컨택층 2221: 그래핀 양자점
21, 121: 제1 도전형 반도체층 21a, 121a, 123a: 제1 전극
22, 122: 활성층 23, 123: 제2 도전형 반도체층
23a, 123a, 223a: 제2 전극 30, 130: 그래파이트층
31, 131: 그래파이트 컨택층 100, 101: 반도체 발광소자
110: 지지기판 210: 그래핀 성장용 기판
220: 발광구조물 221: 제1 도전형 그래핀층
222: 그래핀 양자점층 223: 제2 도전형 그래핀층
231: 그래파이트 컨택층 2221: 그래핀 양자점
Claims (19)
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 그 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물을 마련하는 단계;
상기 발광구조물의 적어도 일면 상에 그래파이트층을 형성하는 단계; 및
상기 그래파이트층을 산소 플라즈마 처리하여 그래파이트 컨택층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 그래파이트층을 형성하는 단계는, 상기 발광구조물 상에 상기 그래파이트층을 전사하는 단계인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서,
화학 기상 증착법을 이용하여 금속 표면에 그래파이트를 성장시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 그래파이트 컨택층을 형성하는 단계 전에, 상기 그래파이트층의 표면 중 일부를 노출시키는 마스크를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 마스크는 금속 또는 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 마스크를 형성하는 단계는,
상기 그래파이트층 상에 상기 그래파이트층의 표면 중 적어도 일부를 노출시키는 개구부를 포함하는 포토레지스트층을 형성하는 단계;
상기 개구부에 의해 노출된 그래파이트층과 상기 포토레지스트층 상에 마스크층을 형성하는 단계; 및
상기 포토레지스트층을 제거하여 상기 개구부에 대응하는 영역에 마스크를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제6항에 있어서,
상기 포토레지스트층은 리프트 오프에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서,
반도체 성장용 기판 상에, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제8항에 있어서,
상기 그래파이트 컨택층은 상기 제2 도전형 반도체층과 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제9항에 있어서,
상기 그래파이트 컨택층, 제2 도전형 반도체층, 활성층 및 제1 도전형 반도체층의 적어도 일부를 제거하여 노출된 제1 도전형 반도체층 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 그래파이트 컨택층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제8항에 있어서,
상기 그래파이트 컨택층은 상기 반도체 성장용 기판을 제거하여 노출된 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제11항에 있어서,
상기 그래파이트 컨택층 상에 제1 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1 도전형 그래핀층, 제2 도전형 그래핀층 및 그 사이에 배치되며 다수의 그래핀 양자점을 구비하는 그래핀 양자점층을 포함하는 발광구조물을 마련하는 단계;
상기 발광구조물의 적어도 일면 상에 그래파이트층을 형성하는 단계; 및
상기 그래파이트층을 산소 플라즈마 처리하여 그래파이트 컨택층을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 발광소자 제조방법.
- 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제13항에 있어서,
상기 그래핀 양자점은 흑연(graphite)이 포함된 용액에 초음파를 인가하여 상기 흑연을 분쇄하여 형성하는 것을 특징으로 하는 그래핀 발광소자 제조방법.
- 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제14항에 있어서,
상기 그래핀 양자점층은 상기 제1 도전형 그래핀층 상에 상기 그래핀 양자점을 스핀 코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 그래핀 발광소자 제조방법.
- 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제13항에 있어서,
상기 그래핀 양자점층은 상기 제1 도전형 그래핀층 상에 그래핀을 형성하고, 상기 그래핀에 플라즈마 충격을 가하여 상기 그래핀이 다수의 그래핀 양자점으로 분쇄되게 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 그래핀 발광소자 제조방법.
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 그 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물; 및
상기 발광구조물의 적어도 일면 상에 형성되며 산소 플라즈마 처리된 그래파이트 컨택층을 포함하는 반도체 발광소자.
- 제1 도전형 그래핀층, 제2 도전형 그래핀층 및 그 사이에 배치되며 다수의 그래핀 양자점을 구비하는 그래핀 양자점층을 포함하는 발광구조물을 마련하는 단계; 및
상기 발광구조물의 적어도 일면 상에 형성되며 산소 플라즈마 처리된 그래파이트 컨택층을 포함하는 그래핀 발광소자.
- 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제18항에 있어서,
상기 다수의 그래핀 양자점은 상기 제1 도전형 그래핀층 상에 규칙 또는 불규칙적으로 배열된 것을 특징으로 하는 그래핀 발광소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120028934A KR101285309B1 (ko) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | 발광소자 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120028934A KR101285309B1 (ko) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | 발광소자 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101285309B1 true KR101285309B1 (ko) | 2013-07-17 |
Family
ID=48997207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120028934A KR101285309B1 (ko) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | 발광소자 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101285309B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180036897A (ko) * | 2016-09-30 | 2018-04-10 | 엘지디스플레이 주식회사 | 박막트랜지스터 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090028007A (ko) * | 2007-09-13 | 2009-03-18 | 삼성전자주식회사 | 그라펜 시트를 함유하는 투명 전극, 이를 채용한 표시소자및 태양전지 |
| KR20100103124A (ko) * | 2009-03-13 | 2010-09-27 | 한국표준과학연구원 | 그래핀의 전기적 특성 제어 방법 |
| KR20120029332A (ko) * | 2010-09-16 | 2012-03-26 | 삼성엘이디 주식회사 | 그래핀 양자점 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| KR20120044545A (ko) * | 2010-10-28 | 2012-05-08 | 삼성엘이디 주식회사 | 반도체 발광 소자 |
-
2012
- 2012-03-21 KR KR1020120028934A patent/KR101285309B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090028007A (ko) * | 2007-09-13 | 2009-03-18 | 삼성전자주식회사 | 그라펜 시트를 함유하는 투명 전극, 이를 채용한 표시소자및 태양전지 |
| KR20100103124A (ko) * | 2009-03-13 | 2010-09-27 | 한국표준과학연구원 | 그래핀의 전기적 특성 제어 방법 |
| KR20120029332A (ko) * | 2010-09-16 | 2012-03-26 | 삼성엘이디 주식회사 | 그래핀 양자점 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| KR20120044545A (ko) * | 2010-10-28 | 2012-05-08 | 삼성엘이디 주식회사 | 반도체 발광 소자 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180036897A (ko) * | 2016-09-30 | 2018-04-10 | 엘지디스플레이 주식회사 | 박막트랜지스터 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시장치 |
| KR102630595B1 (ko) | 2016-09-30 | 2024-01-30 | 엘지디스플레이 주식회사 | 박막트랜지스터 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4927042B2 (ja) | 光子結晶発光素子及びその製造方法 | |
| TWI378569B (en) | Photonic crystal light emitting device | |
| US10490597B1 (en) | Pixel array of ultraviolet light emitting devices | |
| US9373750B2 (en) | Group III nitride semiconductor light-emitting device | |
| US20090026468A1 (en) | Semiconductor Light Emitting Element | |
| TW201133923A (en) | Semiconductor light emitting device, wafer, method for manufacturing semiconductor light emitting device, and method for manufacturing wafer | |
| JP2013120829A (ja) | 窒化物半導体紫外発光素子 | |
| TWI617045B (zh) | 具有奈米柱之發光元件及其製造方法 | |
| KR20130058406A (ko) | 반도체 발광소자 | |
| TWI493747B (zh) | 發光二極體及其形成方法 | |
| KR20120029270A (ko) | 그래핀층을 포함하는 발광 소자 | |
| KR101283538B1 (ko) | 표면 플라즈몬 공명을 이용하여 발광 특성이 향상된 발광소자 | |
| KR100661960B1 (ko) | 발광 다이오드 및 그 제조 방법 | |
| CN108565319B (zh) | 氮化物半导体结构及半导体发光元件 | |
| KR102099440B1 (ko) | 발광 소자의 제조 방법 | |
| KR20140102422A (ko) | 질화물계 반도체 발광소자 | |
| KR101285309B1 (ko) | 발광소자 및 그 제조방법 | |
| KR101129089B1 (ko) | 수평형 발광 다이오드의 제조방법 | |
| KR20120047107A (ko) | 그래핀 광자 결정 발광 소자 | |
| KR20110117963A (ko) | 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조방법 | |
| KR20120046632A (ko) | 그래핀층 및 나노결정층을 포함하는 발광 소자 | |
| KR20130103070A (ko) | 반도체 발광소자 | |
| KR101784815B1 (ko) | 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| CN113497166A (zh) | 发光装置以及制造发光装置的方法 | |
| JP2011082248A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法、並びにランプ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160630 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170630 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180629 Year of fee payment: 6 |
|
| R401 | Registration of restoration |