KR101369155B1 - Semiconductor light generating device - Google Patents
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Abstract
발광 효율의 감소를 최소화할 수 있는 동시에 저비용으로 생산이 가능하고 또한 p-도핑을 해결할 수 있는 반도체 발광 디바이스가 개시된다. 이러한 반도체 발광 디바이스는, n-타입 영역, 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체 발광층 및 p-타입 영역을 포함한다. 상기 n-타입 영역은 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체로 구성된다. 상기 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체 발광층은 상기 n-타입 영역에 접촉하도록 형성된다. 상기 p-타입 영역은 상기 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체 발광층과 접촉하며, 상기 n-타입 영역과 대향하도록 형성되고, III-V 화합물 반도체로 구성된다.Disclosed is a semiconductor light emitting device which can minimize the reduction in luminous efficiency, at the same time can be produced at low cost, and can also solve p-doping. Such a semiconductor light emitting device includes an n-type region, a copper blend I-VII compound semiconductor light emitting layer, and a p-type region. The n-type region consists of a copper blend I-VII compound semiconductor. The copper blend I-VII compound semiconductor light emitting layer is formed to contact the n-type region. The p-type region is in contact with the copper blend I-VII compound semiconductor light emitting layer, is formed to face the n-type region, and consists of a III-V compound semiconductor.
Description
본 발명은 발광 디바이스에 관한 것으로 보다 상세히 반도체 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device and more particularly to a semiconductor light emitting device.
발광 다이오드 등의 반도체 발광 소자는 환경 친화적이고, 저전력 구동이 가능하며, 또한 작은 사이즈로 구현 가능하다. 이러한 장점들로 인해서, 반도체 발광 소자가 개발된 이후, 이러한 반도체 발광 소자는 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.Semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes are environmentally friendly, capable of low power driving, and can be implemented in a small size. Due to these advantages, since semiconductor light emitting devices have been developed, such semiconductor light emitting devices have been widely used in various fields.
GaN 등 III-V족 질화물 반도체는 디스플레이 광원으로 상용화가 이루어졌으나 고출력, 고휘도 응용을 위해서는 높은 주입 전류 밀도에서의 급속한 발광 효율의 감소를 극복할 수 있는 해결 방안이 요구 되고 있다. 반면 II-V족/I-VII족 반도체는 질화물 반도체에 비해 발광효율이 높고 사파이어어 비해 가격이 저렴하고 대면적 기판이 가능한 ZnO 기판을 사용할 수 있지만 아직 소자 형성을 위한 p-도핑(doping)이 해결되지 않고 있는 실정이다.Although III-V nitride semiconductors such as GaN have been commercialized as display light sources, solutions for overcoming rapid reduction in luminous efficiency at high injection current densities are required for high power and high brightness applications. On the other hand, Group II-V / I-VII semiconductors can use ZnO substrates, which have higher luminous efficiency than nitride semiconductors, are cheaper than sapphire, and have large area substrates. It is not solved.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발광 효율의 감소를 최소화할 수 있는 동시에 저비용으로 생산이 가능하고 또한 p-도핑을 해결할 수 있는 반도체 발광 디바이스를 제공하는 것이다.
The problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor light emitting device which can minimize the reduction in luminous efficiency, can be produced at low cost, and can also solve p-doping.
이러한 반도체 발광 디바이스는, n-타입 영역, 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체 발광층 및 p-타입 영역을 포함한다. 상기 n-타입 영역은 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체로 구성된다. 상기 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체 발광층은 상기 n-타입 영역에 접촉하도록 형성된다. 상기 p-타입 영역은 상기 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체 발광층과 접촉하며, 상기 n-타입 영역과 대향하도록 형성되고, III-V 화합물 반도체로 구성된다.Such a semiconductor light emitting device includes an n-type region, a copper blend I-VII compound semiconductor light emitting layer, and a p-type region. The n-type region consists of a copper blend I-VII compound semiconductor. The copper blend I-VII compound semiconductor light emitting layer is formed to contact the n-type region. The p-type region is in contact with the copper blend I-VII compound semiconductor light emitting layer, is formed to face the n-type region, and consists of a III-V compound semiconductor.
이때, 상기 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체는 CuCl, CuBr, CuI 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In this case, the copper blend I-V compound semiconductor may include CuCl, CuBr, CuI, or a combination thereof.
또한, 상기 III-V 화합물 반도체는 GaN, GaP, AlGaN, AlGaP, AlInGaN, AlInGaP 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In addition, the III-V compound semiconductor may include GaN, GaP, AlGaN, AlGaP, AlInGaN, AlInGaP, or a combination thereof.
한편, 이러한 반도체 발광 디바이스는, 상기 n-타입 영역과 상기 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층 사이에 배치된 제 1 배리어층, 및 상기 p-타입 영역과 상기 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층 사이에 배치된 제 2 배리어층 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.On the other hand, such a semiconductor light emitting device includes a first barrier layer disposed between the n-type region and the copper blend I-X compound semiconductor light emitting layer, and between the p-type region and the copper blend I-X compound semiconductor light emitting layer. It may further include at least one of the second barrier layer disposed.
이때, 상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 4원 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료를 포함할 수 있다.In this case, at least one of the first barrier layer and the second barrier layer may include a quaternary copper blend I-V compound semiconductor material.
보다 상세히, 상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 CuIBrCl 타입 4원 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료를 포함할 수 있다.In more detail, at least one of the first barrier layer or the second barrier layer may comprise a CuIBrCl type quaternary copper blend I-VIII compound semiconductor material.
이와 다르게, 상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 3원 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료를 포함할 수 있다.Alternatively, at least one of the first barrier layer or the second barrier layer may comprise a ternary copper blend I-X compound semiconductor material.
보다 상세히, 상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 CuICl 타입 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료를 포함할 수 있다.In more detail, at least one of the first barrier layer or the second barrier layer may comprise a CuICl type copper blend I-V compound semiconductor material.
한편, 상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 상기 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층에서 자발 분극 필드 및 압전 분극 필드가 반대 방향을 갖도록 구성된 재료 조성을 가질 수 있다.At least one of the first barrier layer and the second barrier layer may have a material composition in which the spontaneous polarization field and the piezoelectric polarization field have opposite directions in the copper blend I-V compound semiconductor light emitting layer.
한편, 상기 n-타입 영역은 실리콘(Si) 기판의 (111) 면 위에 형성될 수 있다.Meanwhile, the n-type region may be formed on the (111) plane of the silicon (Si) substrate.
이와 다르게, 이러한 반도체 발광 디바이스는, 상기 n-타입 영역과 접촉하고, 상기 n-타입 영역보다 높은 불순물 농도를 갖는 n-타입 접촉층을 더 포함하고, 상기 n-타입 접촉층은 실리콘(Si) 기판의 (111) 면 위에 형성될 수도 있다.Alternatively, such semiconductor light emitting device further comprises an n-type contact layer in contact with the n-type region and having a higher impurity concentration than the n-type region, wherein the n-type contact layer is silicon (Si). It may be formed on the (111) surface of the substrate.
이러한 반도체 발광 디바이스는 상기 p-타입 영역에 연결된 투명 전극 및 상기 n-타입 영역에 연결된 금속 전극을 더 포함할 수 있다.
The semiconductor light emitting device may further include a transparent electrode connected to the p-type region and a metal electrode connected to the n-type region.
본 발명에 의한 반도체 발광 디바이스의 n-타입 영역과 발광층은 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체를 포함하고, p-타입 영역은 III-V 화합물 반도체를 포함함으로써, 고출력, 고휘도 응용을 위해서는 높은 주입 전류 밀도에서의 급속한 발광 효율의 감소를 극복할 수 있으며, p-도핑 문제를 해결할 수 있다.The n-type region and the light emitting layer of the semiconductor light emitting device according to the present invention include a copper blend I-V compound semiconductor, and the p-type region contains a III-V compound semiconductor, thereby providing high injection current density for high power and high brightness applications. It is possible to overcome the rapid reduction in luminous efficiency at, and solve the p-doping problem.
또한, 또한, 사파이어어 비해 가격이 저렴하고 대면적 기판이 가능한 ZnO 기판을 사용할 수 있게 되어 제조단가를 낮출 수 있다.In addition, it is possible to use a ZnO substrate which is cheaper than sapphire and enables a large area substrate, thereby lowering the manufacturing cost.
또한, 상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 상기 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층에서 자발 분극 필드 및 압전 분극 필드가 반대 방향을 갖도록 구성된 재료 조성을 가짐으로써, 내부 양자 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
In addition, at least one of the first barrier layer and the second barrier layer has a material composition configured such that the spontaneous polarization field and the piezoelectric polarization field have opposite directions in the copper blend I-X compound semiconductor light emitting layer, thereby increasing internal quantum efficiency. Can be improved.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스의 예시적인 단면도이다.
도 2는 도 1에서 개시된 반도체 발광 디바이스의 제조과정을 설명하기 위한 순서도이다.1 is an exemplary cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a manufacturing process of the semiconductor light emitting device disclosed in FIG. 1.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the terms "comprising" or "having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
본 발명에서 막(또는 층) "위에 형성된다", "상에 형성된다"는 의미는 접촉되도록 직접 형성되는 것 이외에, 그 사이에 다른 막 또는 다른 층이 형성될 수도 있음을 의미하여, 막 또는 층 위에 "직접 형성된다"는 의미는 그 사이에 다른 층이 개재되지 못함을 의미한다.In the present invention, the term "formed on" or "formed on" a film (or layer) means that in addition to being directly formed to be in contact, another film or other layer may be formed therebetween, so that the film or "Formed directly" on a layer means that no other layer is interposed therebetween.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.
본 개시는, 특히 하나 이상의 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체(copper blend Ⅰ- Ⅶ compound semiconductor material barrier layer)로 구성되는 n-타입 영역과 활성층, III-V 화합물 반도체로 구성되는 p-타입 영역을 포함하는 하이브리드 타입의 반도체 발광 디바이스들에 관한 방법, 장치 및 시스템에 대한 것이다.
The present disclosure particularly includes an n-type region composed of one or more copper blend I-IX compound semiconductor material barrier layers, an active layer and a p-type region composed of III-V compound semiconductors. A method, apparatus and system for hybrid type semiconductor light emitting devices.
일반적으로, 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드와 같은 발광 디바이스에 의해 방출된 컬러는 그것이 형성되는 반도체 재료의 밴드갭에 의해 결정될 수 있다. 특히, 전자기 스펙트럼의 녹색, 청색, 자색 및 자외선 (UV) 부분들의 광은 적색 또는 황색광의 에너지보다 높은 에너지를 갖는다. 그러한 높은 에너지 광은 넓은 밴드갭, 즉 더 높은 에너지를 갖는 광자 (광의 기본 단위) 를 생성할 만큼의 충분한 밴드갭을 갖는 반도체 재료를 사용하여 생성될 수도 있다. "에너지 갭" 으로도 불리는, 밴드갭은 일반적으로 밸런스 밴드의 맨 위와 컨덕션 밴드의 맨 아래 사이의 에너지 차를 지칭하고 광의 발생을 초래할 수도 있는 전자-정공 재결합 프로세스 동안 전자가 더 높은 궤도에서 더 낮은 궤도로 떨어지면서 에너지를 방출할 때 광자 형태로 방출되는 에너지를 결정한다. 더 큰 에너지 감소는 더 높은 에너지 광자, 예를 들면, 전자기 스펙트럼의 녹색, 청색 또는 자외선 (UV) 부분들의 광을 방출할 수도 있다.
In general, the color emitted by a light emitting device, such as a light emitting diode or a laser diode, can be determined by the bandgap of the semiconductor material on which it is formed. In particular, the light of the green, blue, purple and ultraviolet (UV) portions of the electromagnetic spectrum has an energy higher than that of red or yellow light. Such high energy light may be produced using a semiconductor material having a wide bandgap, i.e., a bandgap sufficient to produce photons having a higher energy (base unit of light). The bandgap, also referred to as the "energy gap," generally refers to the energy difference between the top of the balance band and the bottom of the conduction band, and is more likely to cause electrons at higher orbits during the electron-hole recombination process, which may result in the generation of light. The energy released in the form of photons is determined when the energy is released in a low orbit. Larger energy reduction may emit higher energy photons, eg, light in the green, blue or ultraviolet (UV) portions of the electromagnetic spectrum.
GaN과 같은 Ⅲ 족 질화물, 및 ZnSe 또는 ZnS과 같은 특정 II-VI 화합물은 예를 들면, 청색, 녹색 및/또는 UV 고 에너지 광을 생성할 수 있는 넓은 밴드갭 반도체 재료의 몇몇 예들이다. 본 개시는 발광 디바이스들을 형성하기 위하여, n-타입 영역과 활성층으로서, 그러한 종래의 넓은 밴드갭 반도체 재료를 대체할 수도 있는 Ⅰ- Ⅶ족 반도체의 사용을 고려하고, 또한, p-타입 영역으로서, p-도핑이 원활한 III-V족 반도체의 사용을 고려한다.
Group III nitrides such as GaN and certain II-VI compounds such as ZnSe or ZnS are some examples of wide bandgap semiconductor materials that can produce blue, green and / or UV high energy light, for example. The present disclosure contemplates the use of I-VIII semiconductors, which may replace such conventional wide bandgap semiconductor materials, as n-type regions and active layers, to form light emitting devices, and also, as p-type regions, Consider the use of a III-V semiconductor with smooth p-doping.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스의 예시적인 단면도이다.1 is an exemplary cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스(5)는 n-타입 영역(캐소드, 14)과, p-타입 영역(애노드, 18) 사이에 배치된 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(활성층,10)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 n-타입 영역(14)과 상기 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층은 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체를 포함하고, 상기 p-타입 영역(18)은 III-V 화합물 반도체를 포함한다.Referring to FIG. 1, a semiconductor
보다 상세히, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)은 구리 (I) 염화물 (CuCl), 구리 (I) 브롬화물 (CuBr), 구리 (I) 요오드화물 (CuI) 또는 이들의 조합과 같은 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체를 포함할 수도 있다.In more detail, the copper blend I-X compound semiconductor
구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체들의 일부의 밴드갭 에너지들은 표 1에 나타나 있다.The bandgap energies of some of the copper blend I-V compound semiconductors are shown in Table 1.
그러한 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)은 상대적으로 큰 여기자 결합 에너지 (exciton binding energy), 예를 들면, Ⅲ 족 질화물의 것들에 비해 적어도 2배 더 큰 여기자 결합 에너지를 가질 수 있는데 이로 인해서 양자 효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 큰 여기자 결합 에너지를 갖는 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체들은 예를 들면, 가시 스펙트럼의 청색 영역의 광을 방출하는 발광 디바이스들에서 바람직한 강한 광 천이 (optical transition) 에 적합할 수도 있다. 여기자 결합 에너지는, 반대 전하를 갖는, 정공과 전자들의 상호작용의 척도이고, 정공-전자 재결합 프로세스의 강도를 예측하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들면, CuBr은 약 108meV의 여기자 결합 에너지를 갖는 것으로 알려져 있는데, 이는 ZnO의 여기자 결합 에너지 보다 더 높다. 결과적으로, Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 기반 발광 디바이스들은 Ⅲ 족 질화물 또는 ZnO 기반 발광 디바이스들과 같은 종래 넓은 밴드갭 반도체들보다 더 큰 광 이득을 갖는 것으로 예상될 수도 있다.
Such a copper blend I-VIII compound semiconductor
하지만, Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체들을 포함하는 이들 넓은 밴드갭 반도체들은 압전 분극 (piezoelectric polarization) 또는 자발 분극 (spontaneous (voluntary) polarization) 과 같은 특성들을 나타낼 수도 있다. 압전 분극 및 자발 분극은 발광 디바이스를 형성하는 반도체 박막들 간의 격자 상수 차이 및 분극 특성 차이에 의해 생성될 수도 있다. 즉, 발광층들은 상이한 종류의 층들 간의 계면 응력으로부터 발생되는 변형 유도된 압전 효과들에 기인한 큰 내부 필드를 가질 수도 있다. 또한, 자발 분극은 예를 들면 발광층 자체의 이온도 (ionicity) 에 의해 야기될 수도 있다.
However, these wide bandgap semiconductors, including I-VIII compound semiconductors, may exhibit properties such as piezoelectric polarization or spontaneous (voluntary) polarization. Piezoelectric and spontaneous polarization may be produced by the lattice constant difference and the polarization characteristic difference between the semiconductor thin films forming the light emitting device. That is, the light emitting layers may have a large internal field due to strain induced piezoelectric effects resulting from interfacial stresses between different kinds of layers. Spontaneous polarization may also be caused by, for example, the ionicity of the light emitting layer itself.
큰 내부 필드들은 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체의 광 전기 특성에 영향을 미쳐서, 전자와 정공 사이의 큰 공간적 분리를 야기하고, 그에 의해 정공과 전자의 효율적인 방사 재결합을 방지하여 원하는 광을 생성할 수 있다. 따라서, Ⅰ- Ⅶ 반도체 재료로 형성된 발광 디바이스들에서 내부 효율을 증가시키기 위해, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층 (10)에 존재할 수도 있는 내부 필드가 감소될 필요가 있을 수도 있다.
Large internal fields can affect the photoelectric properties of the I-VIII compound semiconductor, resulting in large spatial separation between electrons and holes, thereby preventing efficient radiative recombination of holes and electrons to produce the desired light. Thus, in order to increase the internal efficiency in light emitting devices formed of I-X semiconductor material, the internal fields that may be present in the copper blend I-X compound semiconductor
구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층 (10) 의 경우에, 그러한 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층 (10) 은 압축 변형되어 광 이득을 향상시킬 수도 있지만, 유도된 압전 효과는 내부 분극 필드 감소 스킴(internal polarization field reduction scheme)의 부재시 광 이득을 감소시킬 수도 있다. Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체로 형성된 발광 디바이스의 구조에서 내부 필드들의 형성의 제어는 발광 디바이스들을 광범위하게 다양한 응용에 적합하게 만드는 상이한 특성들에 이를 수도 있다. 내부 전기장의 방향은 통상적으로 변형 및 성장 배향(growth orientation) 에 의존할 수도 있다. 발광층에서 전체 분극은 자발 분극 및 압전 분극의 합일 수도 있다.
In the case of the copper blend I-X compound semiconductor light-emitting
다시 도 1를 참조하면, 제 1 배리어층(12)은 n-타입 영역(14) 과 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10) 사이에 배치되어 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)에서 전체 분극을 감소시킬 수도 있는데, 이는 결국 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)에서의 내부 필드를 감소시켜, 반도체 발광 디바이스(5) 의 양자 효율을 증가시킨다. 또한, 도 1에 도시된 바처럼, 제 2 배리어층 (13)은 p-타입 영역(18)과 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10) 사이에 배치되어 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)에서 전체 분극을 감소시킬 수도 있다.
Referring back to FIG. 1, the
제 1 실시형태에 따르면, 제 1 배리어층(12) 및/또는 제 2 배리어층(13)은 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료로 구성될 수도 있다. 예를 들면, 제 1 배리어층(12) 및/또는 제 2 배리어층(13)은 4원 재료 (quaternary material), 예를 들면, CuIBrCl 타입 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료로 구성될 수도 있다.According to the first embodiment, the
이와 다르게, 제 1 배리어층(12) 및/또는 제 2 배리어층(13)은 3원 재료 (ternary material), 예를 들면, CuICl 타입 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료로 구성될 수도 있다.
Alternatively, the
제 1 실시형태에 따르면, 제 1 배리어층(12) 및/또는 제 2 배리어층(13)은 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)에서 자발 분극 필드 및 압전 분극 필드가 반대 방향을 갖도록 하는 재료 조성을 가질 수도 있다. 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층 (10)에서 자발 분극 필드 및 압전 분극 필드는, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)에서 내부 필드 ("탈분극") 을 감소 또는 상쇄시킬 수 있는 특정 조성들 (예를 들면, 몰분율의 다양한 성분들)을 선택하는 것에 의해 반대 방향을 갖도록 배열되어, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층 (10) 에서 변형을 생성할 수도 있다.
According to the first embodiment, the
제 1 및/또는 제 2 배리어층(12, 13)의 조성들 (예를 들면, 몰 분율의 다양한 성분들)을 제어하는 것에 의해, 제 1 및/또는 제 2 배리어층(12, 13)의 격자 상수가 또한 자발 분극을 감소시키도록 제어될 수도 있다. 부가적으로, 제 1 및/또는 제 2 배리어층(12, 13)의 격자 상수는 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)의 격자 상수보다 약간 작거나 커서 자발 분극을 감소시킬 수 있다.
By controlling the compositions of the first and / or second barrier layers 12, 13 (eg, various components of the molar fraction), the first and / or second barrier layers 12, 13 may be Lattice constants may also be controlled to reduce spontaneous polarization. Additionally, the lattice constants of the first and / or second barrier layers 12 and 13 may be slightly less than or greater than the lattice constant of the copper blend I-VIII compound semiconductor
구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)에서 내부 분극을 감소 또는 상쇄하기 위한 특정 몰분율을 선택하고 자발 분극을 감소시키기 위한 제 1 및/또는 제 2 배리어층(12, 13)의 특정 몰분율을 선택하는 방법에 대한 더 광범위한 논의가, 예를 들면, 박승환; 안도열; 및 김종욱의 (2008년 5월 2일자), Optical gain in InGaN/InGaAlN quantum well structures, Applied Physics Letters, 92, 171115 및 박승환 & 안도열의 (2009년, 2월 27일자), Internal field engineering in CdZnO/MgZnO quantum well structures, Applied Physics Letters, 94, 083507에서 설명될 수 있다. 위에서 언급된 공개물들 양자 모두의 내용 전부가 참조에 의해 여기에 명시적으로 원용된다. 예를 들면, 그러한 방법들은, 특정 몰분율의 제 1 및/또는 제 2 배리어층(12, 13)을 선택하기 위하여 이용될 수도 있는데, 이는 CuIBrCl-타입 4원 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료 또는 CuICl-타입 구리 3원 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료를 포함할 수도 있다.
Select a specific mole fraction to reduce or offset internal polarization in the copper blend I-X compound semiconductor
위에서 논의된 바처럼, 내부 필드의 탈분극은 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)의 압전 및 자발 분극의 합의 상쇄에 기인할 수도 있다. 결과적으로, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)의 전기 및 광 특성이, 예를 들면, 실질적으로 감소되거나 실질적으로 0인 내부 필드를 갖는 것에 의해 향상될 수도 있다. 즉, 발광 디바이스(5)는 내부 필드의 감소 또는 제거에 기인한 광 매트릭스 엘리먼트의 강화의 결과로서 큰 광 이득을 가질 수도 있다.
As discussed above, the depolarization of the internal field may be due to the cancellation of the sum of the piezoelectric and spontaneous polarization of the copper blend I-VIII compound semiconductor
구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)에서 변형은 압축 또는 인장일 수도 있다. 압축 변형의 경우에서, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)는 횡으로, 즉 웨이퍼의 평면에서, 압축된다. 인장 변형의 경우에서, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)은 횡 방향을 따라 확장된다. 몇몇 실시형태들에서, 변형은 인장 변형일 수도 있다.
In the copper blend I-X compound semiconductor
일 실시형태에 따르면, 발광 디바이스(5)는 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10) 및 제 1 및 제 2 배리어층(12, 13) 에 의해 구성되는 적어도 하나의 양자 우물 구조(30)를 포함할 수도 있다. 알려진 바처럼, 양자 우물 구조(30)는 반도체 박층의 밴드갭 보다 더 넓은 밴드갭의 반도체층들 사이에 반도체 박층을 끼워 형성될 수도 있다. 반도체 박층은 "우물층 (well layer)"으로 지칭될 수도 있고, 더 넓은 밴드갭의 반도체층들은 "배리어층들"로 지칭될 수도 있다. 다중 양자 우물 구조는, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)을 제 1 또는 제 2 배리어층(12, 13)으로 교번하는 것과 같이, 폭좁은 밴드갭의 반도체층들과 넓은 밴드갭의 반도체층들을 교번해 적층하여 형성될 수도 있다. 몇몇 실시형태들에서, 양자 우물 구조(30)는 3개 이상의 양자 우물들을 포함할 수도 있고, 몇몇 실시형태들에서, 5개 내지 7개 의 양자 우물들이 제공될 수도 있다. 우물들의 수는, 발광 디바이스의 전체 전력 출력을 증가시키기 위하여 증가될 수도 있다.
According to one embodiment, the
몇몇 실시형태들에서, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)의 두께는 약 10 내지 약 50 옹스트롬일 수도 있다. 특정 실시형태들에서, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)의 두께는 약 20 옹스트롬일 수도 있고 제 1 및/또는 제 2 배리어층들(12, 13)의 두께는 약 100 옹스트롬일 수도 있다. 양자 우물 구조 (30)의 두께는 약 30옹스트롬 내지 약 250 옹스트롬일 수도 있다. 양자 우물 또는 양자 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)에서 성분들의 몰분율은 발광 디바이스(5)의 원하는 파장 방출을 달성하기 위하여 조정될 수도 있다.
In some embodiments, the thickness of the copper blend I-VIII compound semiconductor
그 구조, 양자 역학, 및 발광 디바이스들의 양자 우물 구조들의 작동에 대한 더 광범위한 논의는 예를 들면, E. Fred Schubert의, Light-Emitting Diodes, 2nd Edition (2006, Cambridge University Press), Sze의, Physics of Semiconductor Materials, 2d Edition (1981, John Wiley & Sons, Inc), 및 Sze의, Modern Semiconductor Device Physics (1998, John Wiley & Sons, Inc) 에서 설명될 수도 있다. 이들 원리들은 일반적으로 이 기술분야에서 잘 이해되어 있으므로 청구항의 요지를 설명하고 뒷받침하는데 필요한 것 이외에 여기에서 반복되지 않을 것이다.
A broader discussion of its structure, quantum mechanics, and operation of quantum well structures of light emitting devices is described, for example, in E. Fred Schubert, Light-Emitting Diodes, 2nd Edition (2006, Cambridge University Press), Sze, Physics of Semiconductor Materials, 2d Edition (1981, John Wiley & Sons, Inc), and Sze, Modern Semiconductor Device Physics (1998, John Wiley & Sons, Inc). These principles are generally well understood in the art and will not be repeated here except as required to explain and support the subject matter of the claims.
몇몇 실시형태들에서, 제 1 배리어층(12) 및/또는 제 2 배리어층(13) 및 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10), 즉, 양자 우물층은 비도핑될 수도 있다(즉, 실리콘 또는 마그네슘과 같은 불순물로 의도적으로 도핑되지 않을 수도 있다). 다른 실시형태들에서, 제 1 및/또는 제 2 배리어층(12, 13)은 불순물들로 도핑될 수도 있다. 예를 들면, 그러한 불순물들은 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 또는 그밖에 유사한 것을 포함할 수도 있는 n-타입 도편트를 포함할 수도 있거나, 또는 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 또는 그밖에 유사한 것을 포함할 수도 있는 p-타입 도펀트를 포함할 수도 있다.
In some embodiments, the
몇몇 실시형태들에서, n-타입 영역(14)은 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체를 포함한다. 예를 들면, n-타입 영역(14)은 n-CuCl, n-CuBr, 또는 n-CuI를 포함할 수 있다.In some embodiments, n-
한편, p-타입 영역(18)은 III-V 화합물 반도체를 포함한다. 예를 들면, p-타입 영역(18)은 GaN, GaP, AlGaN, AlGaP, AlInGaN, AlInGaP 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체의 경우, p-도핑이 원할하지 않아, p-타입 영역(18)을 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체로 구성하기 힘들다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서, p-타입 영역(18)은 III-V 화합물 반도체를 이용하여 형성된다. 예컨대, 본 발명의 실시예들에서, p-타입 영역(18)은 p-AlGaP/GaP로 형성된다.
Meanwhile, the p-
도 1에 도시된 몇몇 실시형태에서, n-타입 영역(14)은 실리콘(Si)으로 형성된 기판(20)의 (111) 면 위에 형성될 수도 있다. 사파이어와 같은 더 값비싼 종래 기판 재료와 비교하여 상대적으로 저렴한 실리콘(Si) 기판이 사용될 수도 있는데, 이는 실리콘의 격자 상수가, 상이한 결정 구조를 가지긴 했지만, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)을 형성하는 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체의 격자 상수에 가깝기 때문이다. 예를 들면, Si가 다이아몬드 구조를 갖는 것으로 알려져 있는 한편, CuCl은 다이아몬드 구조를 갖는다. 특히, 실리콘(Si) 기판(20)의 (111) 면은, 기판(20) 상에 스택 (stack) 될 수도 있는, CuCl의 결정 구조에 적합할 수도 있으므로 발광 디바이스(5) 를 제조하는데 사용될 수도 있다. 즉, 표 1과 같이, CuBr/CuBrCl I-VII 족 반도체는 격자상수가 실리콘의 (111)면과 유사해 저렴한 대면적 기판위에 성장이 가능하다는 장점이 있다. 더욱이, 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 실리콘(Si)의 격자 상수는 5.43옹스트롱으로서, 격자상수가 5.45옹스트롱이고 밴드갭이 큰 AlGaP/GaP와도 격자 상수가 유사해 p-type으로 doping 된 AlGaP/GaP와의 하이브리드(hybrid) 구조가 가능하다. 격자상수의 차이는 있지만 p-doped GaN와의 하이브리드 구조도 가능할 것으로 판단된다. 다른 실시형태들에서, 기판(20)은 사파이어, 벌크 갈륨 질화물 (bulk gallium nitride), 또는 그밖에 유사한 것을 포함할 수도 있다.
In some embodiments shown in FIG. 1, n-
또 다른 실시형태에서, 발광 디바이스(5)는 부가적으로 p-타입 영역(18)에 연결된 투명 전극 (22)을 포함할 수도 있다. 투명 전극(22)은, 예로서, 인듐 주석 산화물 (예를 들면, 인듐 (Ⅲ) 산화물 (In2O3) 및 주석 (Ⅳ) 산화물 (SnO2) 의 조합), 아연 산화물 (ZnO), 그밖에 유사한 것 및/또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다.
In another embodiment, the
몇몇 실시형태들에서, 발광 디바이스(5)는 기판(20)과 n-타입 영역(14) 사이에 배치되고 n-타입 영역(14)의 불순물 농도보다 높은 불순물 농도를 갖는 n-타입 접촉층(16)을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태들에서, n-타입 접촉층(16)은 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체를 포함한다. 예를 들면, n-타입 접촉층(16)은 n+ CuCl, n+ CuBr, 또는 n+ CuI를 포함할 수도 있다.
In some embodiments, the
또한, 금속 전극(24)은 n-타입 접촉층(16)에 연결될 수도 있다. 금속 전극 (24)은, 예로서, 알루미늄, 금, 백금, 은, 그밖에 유사한 것 및/또는 이들의 조합으로 형성될 수도 있다. 다르게는, 금속 전극(24)은 n-타입 영역(14)에 연결될 수도 있다. 예를 들면, 금속 전극(24)은, 발광 디바이스(5)가 n-타입 접촉층(16)을 포함하지 않을 수도 있는 경우 n-타입 영역 (14) 에 연결될 수도 있다.
The
결과적으로, 본 개시의 몇몇 실시형태들에 따라, 반도체 발광 디바이스의 n-타입 영역과 발광층은 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체를 포함하고, p-타입 영역은 III-V 화합물 반도체를 포함함으로써, 고출력, 고휘도 응용을 위해서는 높은 주입 전류 밀도에서의 급속한 발광 효율의 감소를 극복할 수 있으며, p-도핑 문제를 해결할 수 있다. As a result, according to some embodiments of the present disclosure, the n-type region and the light emitting layer of the semiconductor light emitting device include a copper blend I-X compound semiconductor, and the p-type region includes a III-V compound semiconductor, thereby providing a high output. For high brightness applications, the rapid reduction in luminous efficiency at high injection current densities can be overcome and the p-doping problem can be solved.
또한, 발광 디바이스들은 배리어층들의 조성을 제어하는 것에 의한 내부 필드 감소시킴에 의해 Ⅰ- Ⅶ 반도체로 형성될 수도 있다. 내부 필드가 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층(10)에서 감소 또는 상쇄될 수도 있기 때문에, 전자와 정공 사이의 공간상의 거리가 감소되어 전자-정공 재결합 프로세스를 향상시킬 수도 있다. 그러므로, 더 높은 에너지를 갖는 광의 방출이 높은 효율로 달성될 수 있다.
Further, light emitting devices may be formed of I-VIII semiconductor by reducing the internal field by controlling the composition of the barrier layers. Since the internal field may be reduced or canceled in the copper blend I-X compound semiconductor
도 2는 도 1에서 개시된 반도체 발광 디바이스의 제조과정을 설명하기 위한 순서도이다. FIG. 2 is a flowchart illustrating a manufacturing process of the semiconductor light emitting device disclosed in FIG. 1.
도 2에서 개시된 반도체 발광 디바이스의 제조과정 및 여기에서 논의된 다른 반도체 발광 디바이스의 제조과정들은, 프로세싱 단계, 기능적인 작동들, 이벤트들 및/또는 행위 등으로서 기술될 수도 있는 다양한 기능적 블록들 또는 동작들을 설명한다. 당업자는 본 개시에 비추어 도 2에 도시된 기능 블록들에 대한 많은 대안들이 다양한 구현들에서 실시될 수도 있음을 인식할 것이다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바처럼 반도체 발광 디바이스의 제조과정은 일 특정 순서의 블록들 또는 동작들을 포함하지만, 이들 블록들 또는 동작들이 제시된 순서는 청구항의 요지를 어느 특정 순서로 반드시 제한하지는 않는다. 마찬가지로, 도 2에 도시되지 않은 개재되는 동작들 및/또는 도 2에 도시되지 않은 부가적인 동작들이 채용될 수도 있고/있거나 도 2에 도시된 동작들의 몇몇이, 청구항의 요지의 범위를 이탈함이 없이 제거될 수도 있다.
The fabrication process of the semiconductor light emitting device disclosed in FIG. 2 and the fabrication processes of the other semiconductor light emitting devices discussed herein may be various functional blocks or operations that may be described as processing steps, functional operations, events and / or actions, and the like. Explain them. Those skilled in the art will appreciate that many alternatives to the functional blocks shown in FIG. 2 may be implemented in various implementations in light of the present disclosure. For example, the manufacturing process of a semiconductor light emitting device as shown in FIG. 2 includes one particular order of blocks or operations, but the order in which these blocks or operations are presented does not necessarily limit the subject matter of the claims to any particular order. Do not. Likewise, intervening operations not shown in FIG. 2 and / or additional operations not shown in FIG. 2 may be employed and / or some of the operations shown in FIG. 2 are outside the scope of the subject matter of the claims. Can be removed without.
도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저, 단계(S210) 에서, 기판(20)이 제공될 수도 있다. 이때, 기판(20)은 앞서 설명한 바와 같이, 실리콘 기판이 사용될 수 있으며, 바람직하게 (111)면이 노출된 실리콘 기판이 사용될 수 있다.1 and 2, first, in step S210, the
단계(S220)에서, n-타입 접촉층(16)이 기판(20)상에 성막될 수도 있다. n-타입 접촉층(16)은 MBE (molecular beam epitaxy), MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), HVPE (hydride vapor phase epitaxy), ALE (atomic layer epitaxy), 및/또는 그밖에 유사한 방법들을 통해 성막될 수도 있다. In step S220, an n-
단계(S230)에서, n-타입 영역(14)이 n-타입 접촉층(16) 상에 성막될 수도 있다. n-타입 영역(14)은 MBE, MOCVD, HVPE, ALE 및/또는 그밖에 유사한 것을 통해 성막될 수도 있다.In step S230, an n-
단계(S240)에서, 제 1 배리어층(12)이 n-타입 영역(14)상에 성막될 수도 있다. 제 1 배리어층(12)이 MBE, MOCVD, HVPE, ALE 및/또는 그밖에 유사한 것을 통해 성막될 수도 있다. In operation S240, the
단계(S250)에서, 반도체 발광층(10)이 제 1 배리어층(12) 상에 성막될 수도 있다. 반도체 발광층(10)이 MBE, MOCVD, HVPE, ALE 및/또는 그밖에 유사한 것을 통해 성막될 수도 있다. In operation S250, the semiconductor
단계(S260)에서, 제 2 배리어층(13)이 반도체 발광층(10) 상에 성막될 수도 있다. 제 2 배리어층(13)이 MBE, MOCVD, HVPE, ALE 및/또는 그밖에 유사한 것을 통해 성막될 수도 있다. 반도체 발광층(10)은 제 1 반도체 재료를 포함할 수도 있고 제 1 및 제 2 배리어층들(12, 13)은 제 2 반도체 재료를 포함할 수도 있다. 일 예에서, 양자 우물은 제 1 반도체 재료의 반도체 발광층이 제 2 반도체 재료의 2개 배리어층들 간에 끼워지는 이중 헤테로구조를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 하나의 그러한 이중 헤테로구조는, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체층 (예를 들면, CuCl, CuBr, 또는 CuI) 을 포함하는 제 1 반도체 재료의 반도체 발광층으로서, 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료 (예를 들면, CuIBrCl 또는 CuICl) 를 포함하는 제 2 반도체 재료의 2개 배리어층들 간에 끼워지는, 상기 제 1 반도체 재료의 반도체 발광층을 포함할 수도 있다.In operation S260, the
단계(S270)에서, p-타입 영역(18)은 제 2 배리어층(13) 상에 성막될 수도 있다. p-타입 영역(18)은 MBE, MOCVD, HVPE, ALE 및/또는 그밖에 유사한 것을 통해 성막될 수도 있다. n-타입 영역(14) 및 p-타입 영역(18)은 반도체 발광층으로 전하 운반자들을 주입할 수 있는 p-n 접합을 정의할 수도 있다.In step S270, the p-
단계(S280)에서, 하나 이상의 전극들이 성막될 수도 있다. 예를 들면, 투명 전극(22)이 p-타입 영역(18) 상에 성막될 수도 있다. 또한, 금속 전극(24)이 n-타입 접촉층(16) 상에 (또는 다르게는 n-타입 영역(14) 상에) 성막될 수도 있다.
In operation S280, one or more electrodes may be deposited. For example, a
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
5: 반도체 발광 디바이스
10: 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체 발광층
12: 제1 베리어층 14: n-타입 영역
16: n-타입 접촉층 18: p-타입 영역
20: 기판 22: 투명 전극
24: 금속 전극 30: 양자 우물 구조5: semiconductor light emitting device
10: copper blend I-VII compound semiconductor light emitting layer
12: first barrier layer 14: n-type region
16: n-type contact layer 18: p-type region
20: substrate 22: transparent electrode
24: metal electrode 30: quantum well structure
Claims (12)
상기 n-타입 영역에 접촉하도록 형성된 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체 발광층; 및
상기 구리 블렌드 I-VII 화합물 반도체 발광층과 접촉하며, 상기 n-타입 영역과 대향하도록 형성되고, III-V 화합물 반도체로 구성되는 p-타입 영역;
을 포함하는 반도체 발광 디바이스.An n-type region consisting of a copper blend I-VII compound semiconductor;
A copper blend I-VII compound semiconductor light emitting layer formed to contact the n-type region; And
A p-type region in contact with the copper blend I-VII compound semiconductor light emitting layer and formed to face the n-type region and composed of a III-V compound semiconductor;
Semiconductor light emitting device comprising a.
상기 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체는 CuCl, CuBr, CuI 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.The method of claim 1,
Wherein said copper blend I-VIII compound semiconductor comprises CuCl, CuBr, CuI, or a combination thereof.
상기 III-V 화합물 반도체는 GaN, GaP, AlGaN, AlGaP, AlInGaN, AlInGaP 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.The method of claim 1,
Wherein said III-V compound semiconductor comprises GaN, GaP, AlGaN, AlGaP, AlInGaN, AlInGaP, or a combination thereof.
상기 n-타입 영역과 상기 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층 사이에 배치된 제 1 배리어층; 및
상기 p-타입 영역과 상기 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층 사이에 배치된 제 2 배리어층;
중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.The method of claim 1,
A first barrier layer disposed between the n-type region and the copper blend I-V compound semiconductor light emitting layer; And
A second barrier layer disposed between the p-type region and the copper blend I-X compound semiconductor light emitting layer;
And at least one of the semiconductor light emitting device.
상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 4원 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.5. The method of claim 4,
Wherein at least one of the first barrier layer or the second barrier layer comprises a quaternary copper blend I-VIII compound semiconductor material.
상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 CuIBrCl 타입 4원 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.5. The method of claim 4,
Wherein at least one of the first barrier layer or the second barrier layer comprises a CuIBrCl type quaternary copper blend I-V compound semiconductor material.
상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 3원 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.5. The method of claim 4,
Wherein at least one of the first barrier layer or the second barrier layer comprises a ternary copper blend I-VIII compound semiconductor material.
상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 CuICl 타입 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.5. The method of claim 4,
Wherein at least one of the first barrier layer or the second barrier layer comprises a CuICl type copper blend I-VIII compound semiconductor material.
상기 제 1 배리어층 또는 상기 제 2 배리어층 중 적어도 하나는 상기 구리 블렌드 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체 발광층에서 자발 분극 필드 및 압전 분극 필드가 반대 방향을 갖도록 구성된 재료 조성을 갖는, 반도체 발광 디바이스.5. The method of claim 4,
At least one of the first barrier layer or the second barrier layer has a material composition configured such that the spontaneous polarization field and the piezoelectric polarization field have opposite directions in the copper blend I-X compound semiconductor light emitting layer.
상기 n-타입 영역은 실리콘(Si) 기판의 (111) 면 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.The method of claim 1,
And said n-type region is formed on a (111) plane of a silicon (Si) substrate.
상기 n-타입 영역과 접촉하고, 상기 n-타입 영역보다 높은 불순물 농도를 갖는 Ⅰ- Ⅶ 화합물 반도체를 포함하는 n-타입 접촉층을 더 포함하고,
상기 n-타입 접촉층은 실리콘(Si) 기판의 (111) 면 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.The method of claim 1,
Further comprising an n-type contact layer in contact with the n-type region and comprising an I-V compound semiconductor having a higher impurity concentration than the n-type region,
And the n-type contact layer is formed on the (111) plane of the silicon (Si) substrate.
상기 p-타입 영역에 연결된 투명 전극; 및
상기 n-타입 영역에 연결된 금속 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
The method of claim 1,
A transparent electrode connected to the p-type region; And
And a metal electrode connected to said n-type region.
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH06224230A (en) * | 1993-01-28 | 1994-08-12 | Nec Corp | P-type electrode structure of 2-6 compound semiconductor |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06224230A (en) * | 1993-01-28 | 1994-08-12 | Nec Corp | P-type electrode structure of 2-6 compound semiconductor |
| JP2006185985A (en) | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Sony Corp | Light emitting device and its manufacturing method |
| WO2009106583A1 (en) | 2008-02-29 | 2009-09-03 | Dublin City University | Electroluminescent device |
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