KR101667925B1 - Light emitting device and light emitting device package - Google Patents

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박승환
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Abstract

발광 소자 및 발광 소자 패키지에 관한 것으로, 제 1 도전형 반도체층과, 제 1 도전형 반도체층 위에 형성되는 발광층과, 발광층 위에 형성되는 제 2 도전형 반도체층과, 발광층은 양자우물층과 양자장벽층을 포함하고, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층의 면방향 격자상수는 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층의 면방향 격자상수보다 작은 발광소자를 제공한다.A second conductivity type semiconductor layer formed on the light emitting layer; and a light emitting layer formed on the first conductivity type semiconductor layer, the light emitting layer, and the light emitting layer, the quantum well layer and the quantum barrier Layer lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is greater than a planar lattice constant of the quantum barrier layer and less than a planar lattice constant of the quantum well layer.

Description

발광 소자 및 발광 소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}[0001] LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE [0002]

실시예는 발광 소자 및 발광 소자 패키지에 관한 것이다.Embodiments relate to a light emitting device and a light emitting device package.

반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.BACKGROUND ART Light emitting devices such as a light emitting diode (LD) or a laser diode using semiconductor materials of Group 3-5 or 2-6 group semiconductors are widely used for various colors such as red, green, blue, and ultraviolet And it is possible to realize white light rays with high efficiency by using fluorescent materials or colors, and it is possible to realize low energy consumption, semi-permanent life time, quick response speed, safety and environment friendliness compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps .

따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.Therefore, a transmission module of the optical communication means, a light emitting diode backlight replacing a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) constituting a backlight of an LCD (Liquid Crystal Display) display device, a white light emitting element capable of replacing a fluorescent lamp or an incandescent lamp Diode lighting, automotive headlights, and traffic lights.

실시예는 발광층 내 양자우물층에 가해지는 압축응력을 효과적으로 완화하여 양자우물층의 자발발광 효율을 획기적으로 개선함으로써, 고효율의 발광 소자 및 발광소자 패키지를 제공하고자 한다.The embodiments are intended to provide a light emitting device and a light emitting device package with high efficiency by effectively mitigating the compressive stress applied to the quantum well layer in the light emitting layer and significantly improving the spontaneous emission efficiency of the quantum well layer.

실시예는 제 1 도전형 반도체층과, 제 1 도전형 반도체층 위에 형성되는 발광층과, 발광층 위에 형성되는 제 2 도전형 반도체층과, 발광층은 양자우물층과 양자장벽층을 포함하고, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층의 면방향 격자상수는 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층의 면방향 격자상수보다 작은 발광소자를 제공한다.The light emitting layer includes a quantum well layer and a quantum barrier layer. The first conductive semiconductor layer includes a first conductive semiconductor layer, a light emitting layer formed on the first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer formed on the light emitting layer, And the planar direction lattice constant of the conductive type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is larger than the planar direction lattice constant of the quantum barrier layer and smaller than the planar direction lattice constant of the quantum well layer.

여기서, 제 1 도전형 반도체층, 제 2 도전형 반도체층, 양자우물층, 양자장벽층 중 적어도 어느 하나는 인듐(In)을 포함하고, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층의 인듐 함유량은 양자장벽층의 인듐 함유량보다 크고 양자우물층의 인듐 함유량보다 작을 수 있다.At least one of the first conductivity type semiconductor layer, the second conductivity type semiconductor layer, the quantum well layer and the quantum barrier layer includes indium (In), and the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer The indium content may be greater than the indium content of the quantum barrier layer and less than the indium content of the quantum well layer.

이때, 양자우물층은 InxGa1-xN, 양자장벽층은 InyGa1-yN, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층은 InzGa1-zN으로 이루어지고, 인듐(In) x, y, z의 조성은 x > z > y일 수 있다.Here, the quantum well layer may be In x Ga 1-x N, the quantum barrier layer may be In y Ga 1-y N, the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer may be In z Ga 1-z N , Indium (In) x, y, and z may have a composition of x>z> y.

또한, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층은 마그네슘(Mg)을 포함하고, 양자우물층 및 양자장벽층 중 적어도 어느 하나는 인듐(In)을 포함하며, 양자장벽층의 인듐 함유량은 양자우물층의 인듐 함유량보다 작을 수 있다.At least one of the quantum well layer and the quantum barrier layer includes indium (In), and the indium content of the quantum barrier layer May be less than the indium content of the quantum well layer.

여기서, 양자우물층은 InxGa1-xN, 양자장벽층은 InyGa1-yN, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층은 MgzZn1-zO으로 이루어지고, 인듐(In) x, y의 조성은 x > y일 수 있다.Here, the quantum well layer is In x Ga 1-x N, the quantum barrier layer is In y Ga 1-y N, and the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is made of Mg z Zn 1-z O , Indium (In) x, and y may have the composition x> y.

그리고, 제 1, 제 2 도전형 반도체층 중 어느 하나, 양자우물층, 양자장벽층은 서로 다른 에너지밴드갭을 가질 수 있다.Any one of the first and second conductivity type semiconductor layers, the quantum well layer and the quantum barrier layer may have different energy band gaps.

여기서, 양자장벽층의 에너지밴드갭은 양자우물층의 에너지밴드갭보다 크고, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층의 에너지밴드갭은 양자장벽층의 에너지밴드갭보다 크거나 작을 수 있다.Here, the energy band gap of the quantum barrier layer is larger than the energy band gap of the quantum well layer, and the energy band gap of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer may be larger or smaller than the energy band gap of the quantum barrier layer have.

또한, 발광층은 양자우물층과 양자장벽층이 반복적층된 다중 양자 우물 구조일 수 있으며, 이때, 양자장벽층 및 양자우물층 중 적어도 어느 하나의 면방향 격자상수는 제 1, 제 2 도전형 반도체층 중 어느 하나로부터 멀어질수록 점차 커질 수 있다.In addition, the luminescent layer may be a multiple quantum well structure in which a quantum well layer and a quantum barrier layer are repeatedly formed. At least one of the quantum barrier layer and the quantum well layer may have a lattice constant of the first and second conductivity type semiconductors The distance from one of the layers can be gradually increased.

그리고, 양자장벽층 및 양자우물층 중 적어도 어느 하나의 면방향 격자상수는 두께방향으로 그레디언트(gradient)하게 가변할 수도 있다.Further, the plane direction lattice constant of at least one of the quantum barrier layer and the quantum well layer may be gradiently varied in the thickness direction.

다른 실시예는 제 1 도전형 반도체층과, 제 1 도전형 반도체층 위에 형성되는 발광층과, 발광층 위에 형성되는 제 2 도전형 반도체층과, 발광층은 양자우물층과 양자장벽층을 포함하고, 양자장벽층은 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층에 대해 인장응력을 가지고, 양자우물층은 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층에 대해 압축응력을 갖는 발광소자를 제공한다.The light emitting layer includes a quantum well layer and a quantum barrier layer, and the quantum well layer and the quantum well layer are formed on the first conductivity type semiconductor layer, the light emitting layer formed on the first conductivity type semiconductor layer, the second conductivity type semiconductor layer formed on the light emitting layer, The barrier layer has a tensile stress with respect to the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer and the quantum well layer provides a light emitting element having compressive stress with respect to the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer do.

여기서, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층의 면방향 격자상수는 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층의 면방향 격자상수보다 작을 수 있다.Here, the planar lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer may be larger than the planar lattice constant of the quantum barrier layer and less than the planar lattice constant of the quantum well layer.

실시예들은 반도체층의 면방향 격자상수를 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층의 면방향 격자상수보다 작도록 형성함으로써, 양자장벽층은 반도체층에 대해 인장응력을 가지고, 양자우물층은 반도체층에 대해 압축응력을 가져 서로 상쇄된다.By forming the plane direction lattice constant of the semiconductor layer to be greater than the planar lattice constant of the quantum barrier layer and less than the planar lattice constant of the quantum well layer, the embodiments have a tensile stress on the semiconductor layer, The layers have a compressive stress on the semiconductor layer and cancel each other out.

즉, 양자우물층과 양자장벽층 사이의 격자상수를 갖는 반도체층으로 인해, 인장응력을 갖는 양자장벽층이 양자우물층의 압축응력을 완충시켜주는 응력완충층 역할을 수행하게 된다.That is, due to the semiconductor layer having the lattice constant between the quantum well layer and the quantum barrier layer, the quantum barrier layer having tensile stress serves as a stress buffer layer for buffering the compressive stress of the quantum well layer.

따라서, 이러한 내부응력완화는 양자우물층에 작용하는 내부응력장을 감소시키고, 결국 양자우물층 내에서 전자와 정공의 파동함수의 공간 분리를 줄여줌으로써, 발광소자의 자발발광효율을 증대시키게 된다.Therefore, the internal stress relaxation reduces the internal stress field acting on the quantum well layer, thereby reducing the spatial separation of the wave function of electrons and holes in the quantum well layer, thereby increasing the spontaneous emission efficiency of the light emitting device.

또한, 양자장벽층과 양자우물층의 면방향 격자상수를 두께방향으로 그레디언트(gradient)하게 가변되도록 형성함으로써, 전자와 양자의 주입이 원할한 에너지 밴드 구조가 형성되어 발광효율이 개선된 고효율의 발광소자를 제작할 수 있다.In addition, by forming the quantum barrier layer and the quantum well layer in such a manner that the lattice constants in the plane direction of the quantum well layer are varied in the thickness direction, an energy band structure can be formed in which electrons and protons can be implanted in a satisfactory manner, The device can be manufactured.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자를 보여주는 구조단면도
도 2 및 도 3은 격자상수 차이에 따른 각 층의 응력상태를 보여주는 도면
도 4는 InGaN 반도체층의 면방향 격자상수에 따른 밴드갭 에너지를 보여주는 도면
도 5는 MgZnO 반도체층의 면방향 격자상수에 따른 밴드갭 에너지를 보여주는 도면
도 6a 및 도 6b는 도 1b에 따른 발광소자의 에너지밴드 다이어그램
도 7 내지 도 9는 다른 실시예에 따른 발광소자의 각 층의 격자상수 차를 보여주는 도면
도 10 내지 도 14는 도 7 내지 도 9에 따른 에너지밴드 다이어그램
도 15 내지 도 17는 또 다른 실시예에 따른 발광소자의 각 층의 격자상수 차를 보여주는 도면
도 18 내지 도 20은 도 15 내지 도 17에 따른 에너지밴드 다이어그램
도 21 내지 도 23은 또 다른 실시예에 따른 발광소자의 각 층의 격자상수 차를 보여주는 도면
도 24 내지 도 26은 도 21 내지 도 23에 따른 에너지밴드 다이어그램
도 27 내지 도 29는 또 다른 실시예에 따른 발광소자의 각 층의 격자상수 차를 보여주는 도면
도 30 내지 도 32는 도 27 내지 도 29에 따른 에너지밴드 다이어그램
도 33a 및 도 33b는 일반적인 양자우물구조와 본 발명에 따른 응력완충형 양자우물구조의 압축응력을 비교한 그래프
도 34는 일반적인 양자우물구조와 본 발명에 따른 응력완충형 양자우물구조의 면방향 파동벡터 함수로 나타내어지는 광학 매트릭스 원소량을 비교한 그래프
도 35는 일반적인 양자우물구조와 본 발명에 따른 응력완충형 양자우물구조에 대한 자발발광속도를 비교한 그래프
도 36 및 도 37은 MgZnO 반도체층의 Mg 비율에 따른 양자우물에 걸리는 압축응력 정도를 보여주는 그래프
도 38은 응력완충형 양자우물구조를 갖는 수평형 발광소자를 보여주는 도면
도 39는 응력완충형 양자우물구조를 갖는 수직형 발광소자를 보여주는 도면
도 40은 응력완충형 양자우물구조를 갖는 하이브리드형 발광소자를 보여주는 도면
도 41은 발광 소자 패키지의 일실시예의 단면도
도 42는 발광소자를 갖는 조명장치의 일실시예를 보여주는 도면
1A and 1B are structural cross-sectional views illustrating a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 and 3 are views showing stress states of respective layers according to a difference in lattice constant
4 is a graph showing the band gap energy according to the in-plane lattice constant of the InGaN semiconductor layer
5 is a graph showing the band gap energy according to the plane direction lattice constant of the MgZnO semiconductor layer
6A and 6B are energy band diagrams of the light emitting device according to FIG.
7 to 9 are views showing the lattice constant difference of each layer of the light emitting device according to another embodiment
Figs. 10-14 show energy band diagrams < RTI ID = 0.0 >
15 to 17 are views showing the lattice constant difference of each layer of the light emitting device according to another embodiment
Figs. 18-20 illustrate the energy band diagrams < RTI ID = 0.0 >
21 to 23 are views showing the lattice constant difference of each layer of the light emitting device according to another embodiment
Figs. 24-26 illustrate the energy band diagrams < RTI ID = 0.0 >
FIGS. 27 to 29 are views showing the lattice constant difference of each layer of the light emitting device according to another embodiment
30 to 32 show the energy band diagram according to Figs. 27 to 29
33A and 33B are graphs comparing the compressive stresses of a general quantum well structure and a stress buffering quantum well structure according to the present invention
34 is a graph showing a comparison between a general quantum well structure and an amount of an optical matrix element represented by a plane direction wave vector function of a stress buffering quantum well structure according to the present invention
35 is a graph comparing a spontaneous emission rate with a general quantum well structure and a stress buffering quantum well structure according to the present invention
36 and 37 are graphs showing the degree of compressive stress applied to the quantum well according to the Mg ratio of the MgZnO semiconductor layer
38 is a view showing a horizontal light emitting element having a stress buffering type quantum well structure
39 is a view showing a vertical light emitting device having a stress buffering type quantum well structure
40 is a view showing a hybrid light emitting device having a stress buffering type quantum well structure
41 is a sectional view of an embodiment of a light emitting device package
42 is a view showing an embodiment of a lighting device having a light emitting element

이하 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), region, pattern or structure is formed "on" or "under" a substrate, each layer The terms " on "and " under " encompass both being formed" directly "or" indirectly " In addition, the criteria for above or below each layer will be described with reference to the drawings.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자를 보여주는 구조단면도로서, 도 1a는 단일양자우물구조의 발광층을 갖는 발광소자이고, 도 1b는 다중양자우물구조를 갖는 발광소자이다.1A and 1B are sectional views illustrating a light emitting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a light emitting device having a light emitting layer having a single quantum well structure, and FIG. 1B is a light emitting device having a multiple quantum well structure.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 발광소자는 제 1 도전형 반도체층(10), 발광층(30), 제 2 도전형 반도체층(50)으로 구성되고, 발광층(30)은 양자우물층(33)과 양자장벽층(31)을 포함한다.1A and 1B, the light emitting device includes a first conductivity type semiconductor layer 10, a light emitting layer 30, and a second conductivity type semiconductor layer 50, and the light emitting layer 30 includes a quantum well layer (33) and a quantum barrier layer (31).

발광층(30)은 도 1a와 같이 하나의 양자우물층(33)을 갖는 단일양자우물구조(single quantum well)로 이루어질 수도 있고, 도 1b와 같이 다수의 양자우물층(33)을 갖는 다중양자우물구조(multi-quantum well)로 이루어질 수도 있다.The light emitting layer 30 may be a single quantum well structure having one quantum well layer 33 as shown in FIG. 1A, or may be a multi quantum well structure having a plurality of quantum well layers 33 as shown in FIG. Structure (multi-quantum well).

여기서, 제 1 도전형 반도체층(10)은 전자주입층으로서의 n형 반도체층, 제 2 도전형 반도체층(50)은 정공주입층으로서의 p형 반도체일 수 있으며, 반대로 제 1 도전형 반도체층(10)은 정공주입층으로서의 p형 반도체, 제 2 도전형 반도체층(50)은 전자주입층으로서의 n형 반도체일 수도 있다.Here, the first conductive semiconductor layer 10 may be an n-type semiconductor layer as an electron injecting layer and the second conductive semiconductor layer 50 may be a p-type semiconductor as a hole injecting layer. Conversely, the first conductive semiconductor layer 10 may be a p-type semiconductor as a hole injection layer, and the second conductivity type semiconductor layer 50 may be an n-type semiconductor as an electron injection layer.

양자장벽층(31)의 두께는 약 5 - 15nm, 양자우물층(33)의 두께는 약 1.5 - 5nm, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 두께는 약 10nm - 200um인 것이 바람직하다.The thickness of the quantum barrier layer 31 is about 5-15 nm, the thickness of the quantum well layer 33 is about 1.5-5 nm, the thickness of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is And preferably about 10 nm to 200 mu m.

그 이유는 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33)의 두께가 상기 범위를 벗어나면 전자와 정공의 주입 및 결합이 어려워 발광효율이 저하될 수 있기 때문이다.This is because if the thicknesses of the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 are out of the above ranges, injection and bonding of electrons and holes are difficult, and the luminous efficiency may be lowered.

그리고, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수는 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작은 것이 바람직하다.The planar lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is larger than the planar lattice constant of the quantum barrier layer 31 and the planar direction lattice constant of the quantum well layer 33 Is preferably smaller than a constant.

또한, 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수는 양자우물층(33)의 격자상수보다 작은 것이 좋다.In addition, the planar lattice constant of the quantum barrier layer 31 may be smaller than the lattice constant of the quantum well layer 33.

여기서, 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수는 약 3.12 - 3.25Å이고, 양자우물층(33)의 면방향 격자상수는 약 3.2 - 3.55Å이며, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)은 약 3.2 - 3.4Å일 수 있다.Here, the planar direction lattice constant of the quantum barrier layer 31 is about 3.12 - 3.25 ANGSTROM, and the planar direction lattice constant of the quantum well layer 33 is about 3.2 SIMILAR 3.55 ANGSTROM. The first and second conductivity type semiconductor layers 10, 50) may be about 3.2 - 3.4 Å.

이와 같이, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수를 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33)의 면방향 격자상수와 다르게 형성하는 이유는 다음과 같다.As described above, the plane direction lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is made different from the plane lattice constant of the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 The reason is as follows.

도 2 및 도 3은 격자상수 차이에 따른 각 층의 응력상태를 보여주는 도면으로서, 도 2는 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수와 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수가 동일한 경우의 응력상태를 보여주는 도면이고, 도 3은 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수가 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작은 경우의 응력상태를 보여주는 도면이다.2 and 3 are diagrams showing stress states of respective layers according to the difference in lattice constant. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the surface direction lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50, And FIG. 3 is a view showing a stress state when the planar lattice constant of the barrier layer 31 is the same. FIG. 3 is a view showing a stress state when the planar lattice constant of the barrier layer 31 is the same. Is greater than the planar lattice constant of the barrier layer 31 and less than the planar lattice constant of the quantum well layer 33. [

도 2와 같이, 양자장벽층(31)과 양자우물층(33)을 포함하는 발광층에서, 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수가 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작은 경우, 양자우물층(33)은 응력을 받게 된다.2, when the planar direction lattice constant of the quantum barrier layer 31 is smaller than the planar direction lattice constant of the quantum well layer 33 in the light emitting layer including the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 , The quantum well layer 33 is subjected to stress.

예를 들어, 질화물 반도체 물질인 GaN와 InN는 이종벌크 기판 위에 동일한 결정학적 방위를 가지고 박막 형태로 성장하는 경우, 그들 면방향 격자상수의 차이가 약 10%로 매우 크게 나타난다.For example, when GaN and InN, which are nitride semiconductor materials, grow in the form of thin films with the same crystallographic orientation on a heterogeneous bulk substrate, the difference in their plane direction lattice constants becomes as large as about 10%.

즉, InN의 면방향 격자상수가 GaN의 면방향 격자상수보다 약 10% 크게 나타난다.In other words, the in-plane lattice constant of InN is about 10% larger than that of GaN.

따라서, GaN와 InN를 일정비율로 혼합하여 이루어지는 InGaN 양자우물층의 면방향 격자상수는 GaN 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 커지게 된다.Therefore, the in-plane lattice constant of the InGaN quantum well layer formed by mixing GaN and InN at a certain ratio becomes larger than the planar lattice constant of the GaN quantum barrier layer.

그러므로, 제 1, 제 2 도전형 GaN 반도체층 위에 형성되는 InGaN 양자우물층/GaN 양자장벽층 구조의 발광층에서, InGaN 양자우물층은 심하게 압축응력을 받게 된다.Therefore, in the light emitting layer of the InGaN quantum well layer / GaN quantum barrier layer structure formed on the first and second conductivity type GaN semiconductor layers, the InGaN quantum well layer undergoes a severe compressive stress.

이와 같이, InGaN 양자우물층에 작용하는 심한 압축응력은 큰 내부장(internal field)을 발생시키고, InGaN 양자우물층의 에너지 밴드 구조를 변형시키고, 이로 인해, InGaN 양자우물층 내의 전자와 정공은 공간적으로 분리되어 자발발광 속도가 현저하게 낮아지는 문제점을 갖는다.Thus, the severe compressive stress acting on the InGaN quantum well layer generates a large internal field and modifies the energy band structure of the InGaN quantum well layer. As a result, electrons and holes in the InGaN quantum well layer are spatially So that the spontaneous emission rate is remarkably lowered.

따라서, InGaN 양자우물층의 압축응력을 효과적으로 완화시키기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수가 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작게 하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to effectively relax the compressive stress of the InGaN quantum well layer, the surface direction lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50, as shown in FIG. 3, Direction lattice constant of the quantum well layer 33 and smaller than the planar lattice constant of the quantum well layer 33. [

면방향 격자상수의 조정을 위한 실시예로서, 제 1 도전형 반도체층(10), 제 2 도전형 반도체층(50), 양자우물층(33), 양자장벽층(31) 중 적어도 어느 하나는 인듐(In)을 포함하고, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 상기 제 2 도전형 반도체층(50)의 인듐 함유량은 양자장벽층(31)의 인듐 함유량보다 크고 양자우물층(33)의 인듐 함유량보다 작게 형성할 수 있다.At least one of the first conductivity type semiconductor layer 10, the second conductivity type semiconductor layer 50, the quantum well layer 33, and the quantum barrier layer 31 may be formed as an example for adjusting the surface direction lattice constant And the indium content of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is larger than the indium content of the quantum barrier layer 31 and the indium content of the quantum well layer 33 It can be formed to be smaller than the indium content.

여기서, 양자우물층(33)은 InxGa1-xN, 양자장벽층(31)은 InyGa1-yN, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)은 InzGa1-zN으로 이루어질 수 있는데, 인듐(In) x, y, z의 조성은 x > z > y인 것이 바람직하다.Here, the quantum well layer 33 is made of In x Ga 1-x N, the quantum barrier layer 31 is made of In y Ga 1-y N, the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 ) it is preferably may be of in z Ga 1-z N, an indium (in) composition of the x, y, z are x>z> y.

또한, 인듐(In) x, y, z의 조성범위는 0 ≤ x, y, z ≤ 0.3으로 조정할 수 있으며, 인듐(In) x의 조성범위는 0 < x ≤ 0.3이고, 인듐(In) y의 조성범위는 0 ≤ y ≤ 0.1이며, 인듐(In) z의 조성범위는 0 < z < 0.3일 수 있다.The composition range of indium (In) x, y, and z can be adjusted to 0 ≤ x, y, z ≤ 0.3, the composition range of indium (In) x is 0 <x ≤ 0.3, 0? Y? 0.1, and the composition range of indium (In) z may be 0 <z <0.3.

도 4는 InGaN 반도체층의 면방향 격자상수에 따른 밴드갭 에너지를 보여주는 도면으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, InGaN 의 인듐(In)의 함유량을 일정 범위 내에서 조정함으로써, 면방향 격자상수를 조정할 수 있다.FIG. 4 is a graph showing the band gap energy according to the in-plane lattice constant of the InGaN semiconductor layer. As shown in FIG. 4, by adjusting the content of indium (In) of InGaN within a certain range, Can be adjusted.

따라서, InGaN 반도체층의 면방향 격자상수는 InGaN 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 더 크게 형성되므로, InGaN 양자장벽층은 인장응력을 받게 되고, InGaN 양자우물층의 면방향 격자상수는 InGaN 반도체층의 면방향 격자상수보다 더 크게 형성되므로, InGaN 양자우물층은 압축응력을 받게 된다.Therefore, since the in-plane lattice constant of the InGaN semiconductor layer is larger than the in-plane lattice constant of the InGaN quantum barrier layer, the InGaN quantum barrier layer is subjected to tensile stress, and the InGaN quantum well layer has the in- Direction lattice constant of the InGaN quantum well layer, the InGaN quantum well layer undergoes compressive stress.

이때, 양자장벽층에 작용하는 인장응력은 양자우물층에 작용하는 압축응력을 일부 상쇄하여 완충시키게 된다.At this time, the tensile stress acting on the quantum barrier layer partially cushions the compressive stress acting on the quantum well layer.

이러한 내부응력완화는 양자우물층에 작용하는 내부응력장을 감소시키고, 결국 양자우물층 내에서 전자와 정공의 파동함수의 공간 분리를 줄여줌으로써, 발광소자의 자발발광효율을 증대시키게 된다.This internal stress relaxation reduces the internal stress field acting on the quantum well layer, which in turn reduces the spatial separation of the wave function of electrons and holes in the quantum well layer, thereby increasing the spontaneous emission efficiency of the light emitting device.

다른 실시예로서, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)은 마그네슘(Mg)을 포함하고, 양자우물층(33) 및 양자장벽층(31) 중 적어도 어느 하나는 인듐(In)을 포함하며, 양자장벽층(31)의 인듐 함유량은 양자우물층(33)의 인듐 함유량보다 작은 것이 바람직하다.In another embodiment, the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 includes magnesium (Mg), and at least one of the quantum well layer 33 and the quantum barrier layer 31 And the indium content of the quantum barrier layer 31 is preferably smaller than the indium content of the quantum well layer 33. In addition,

여기서, 양자우물층(33)은 InxGa1-xN, 양자장벽층(31)은 InyGa1-yN, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)은 MgzZn1-zO으로 이루어지고, 인듐(In) x, y의 조성은 x > y인 것이 바람직하다.Here, the quantum well layer 33 is made of In x Ga 1-x N, the quantum barrier layer 31 is made of In y Ga 1-y N, the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 ) Is made of Mg z Zn 1-z O, and the composition of indium (In) x, y is preferably x> y.

또한, 인듐(In) x의 조성범위는 0 < x ≤ 0.3이고, 인듐(In) y의 조성범위는 0 ≤ y ≤ 0.1이며, 마그네슘(Mg) z의 조성범위는 0 < z ≤ 0.3일 수 있다.The composition range of indium (In) x is 0 <x ≦ 0.3, the composition range of indium (In) y is 0 ≦ y ≦ 0.1, and the composition range of magnesium (Mg) have.

도 5는 MgZnO 반도체층의 면방향 격자상수에 따른 밴드갭 에너지를 보여주는 도면으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, MgZnO 의 마그네슘(Mg)의 함유량을 일정 범위 내에서 조정함으로써, 면방향 격자상수를 조정할 수 있다.FIG. 5 is a graph showing the band gap energy according to the planar lattice constant of the MgZnO semiconductor layer. As shown in FIG. 5, by adjusting the content of magnesium (Mg) in MgZnO within a certain range, Can be adjusted.

따라서, MgZnO 반도체층의 면방향 격자상수는 InGaN 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 더 크게 형성되므로, InGaN 양자장벽층은 인장응력을 받게 되고, InGaN 양자우물층의 면방향 격자상수는 InGaN 반도체층의 면방향 격자상수보다 더 크게 형성되므로, InGaN 양자우물층은 압축응력을 받게 된다.Therefore, since the in-plane lattice constant of the MgZnO semiconductor layer is larger than the in-plane lattice constant of the InGaN quantum barrier layer, the InGaN quantum barrier layer is subjected to tensile stress, and the InGaN quantum well layer has the in- Direction lattice constant of the InGaN quantum well layer, the InGaN quantum well layer undergoes compressive stress.

이때, 양자장벽층에 작용하는 인장응력은 양자우물층에 작용하는 압축응력을 일부 상쇄하여 완충시키게 된다.At this time, the tensile stress acting on the quantum barrier layer partially cushions the compressive stress acting on the quantum well layer.

이러한 내부응력완화는 양자우물층에 작용하는 내부응력장을 감소시키고, 결국 양자우물층 내에서 전자와 정공의 파동함수의 공간 분리를 줄여줌으로써, 발광소자의 자발발광효율을 증대시키게 된다.This internal stress relaxation reduces the internal stress field acting on the quantum well layer, which in turn reduces the spatial separation of the wave function of electrons and holes in the quantum well layer, thereby increasing the spontaneous emission efficiency of the light emitting device.

본 발명은 또 다른 실시예로서, 제 1 도전형 반도체층, 제 2 도전형 반도체층, 양자우물층, 양자장벽층 중 적어도 어느 하나는 인듐(In)을 포함하고, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있도록 구성될 수도 있다.In another embodiment of the present invention, at least one of the first conductivity type semiconductor layer, the second conductivity type semiconductor layer, the quantum well layer, and the quantum barrier layer includes indium (In) The second conductivity type semiconductor layer may be configured to include aluminum (Al).

여기서, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층의 인듐 함유량은 양자장벽층의 인듐 함유량보다 크고 양자우물층의 인듐 함유량보다 작을 수 있다.Here, the indium content of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer may be larger than the indium content of the quantum barrier layer and smaller than the indium content of the quantum well layer.

경우에 따라서는, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층의 인듐 함유량은 양자장벽층의 인듐 함유량과 양자우물층의 인듐 함유량보다도 작을 수 있다.In some cases, the indium content of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer may be smaller than the indium content of the quantum barrier layer and the indium content of the quantum well layer.

예를 들면, 양자우물층은 InxGa1-xN, 양자장벽층은 InyGa1-yN, 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층은 InzAlaGa1-z-aN으로 이루어질 수 있으며, 인듐(In) x, y, z의 조성은 x > z > y일 수 있다.For example, the quantum well layer may be In x Ga 1-x N, the quantum barrier layer may be In y Ga 1-y N, the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer may be In z Al a Ga 1-za N, and the composition of indium (In) x, y, and z may be x>z> y.

도 6a 및 도 6b는 도 1b에 따른 발광소자의 에너지밴드 다이어그램으로서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나, 양자우물층(33), 양자장벽층(31)은 서로 다른 에너지밴드갭을 갖는 것을 알 수 있다.6A and 6B are energy band diagrams of the light emitting device according to FIG. 1B. As shown in FIGS. 6A and 6B, any one of the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50, The quantum barrier layer 33, and the quantum barrier layer 31 have different energy band gaps.

즉, 양자장벽층(31)의 에너지밴드갭은 양자우물층(33)의 에너지밴드갭보다 크고, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 에너지밴드갭은 양자장벽층(31)의 에너지밴드갭보다 크거나 작을 수 있다.That is, the energy band gap of the quantum barrier layer 31 is larger than the energy band gap of the quantum well layer 33, and the energy band gap of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is May be larger or smaller than the energy bandgap of the quantum barrier layer (31).

여기서, 양자장벽층(31)의 에너지밴드갭은 약 3.0 - 5.0eV, 양자우물층(33)의 에너지밴드갭은 약 0.65 - 3.2eV, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 에너지밴드갭은 약 2.0 - 8.0eV일 수 있다.Here, the energy band gap of the quantum barrier layer 31 is about 3.0-5.0 eV, the energy band gap of the quantum well layer 33 is about 0.65-3.2 eV, the first conductivity type semiconductor layer 10, The energy band gap of the semiconductor layer 50 may be about 2.0 - 8.0 eV.

도 7 내지 도 9는 다른 실시예에 따른 발광소자의 각 층의 격자상수 차를 보여주는 도면이다.7 to 9 are diagrams showing the lattice constant difference of each layer of the light emitting device according to another embodiment.

도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수는 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작다.7 to 9, the plane direction lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is larger than the plane direction lattice constant of the quantum barrier layer 31, Is smaller than the planar lattice constant of the well layer (33).

또한, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33) 중 적어도 어느 하나의 면방향 격자상수는 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나로부터 멀어질수록 점차 커질 수 있다.In addition, the planar lattice constant of at least one of the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 may gradually increase from one of the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 .

여기서, 도 7은 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수가 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나로부터 멀어질수록 점차 커지는 것을 보여주는 도면으로서, 모든 양자우물층(33)은 인듐 함유량이 서로 동일하지만, 양자장벽층(31)은 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나로부터 멀어질수록 인듐 함유량이 점차 증가한다.Here, FIG. 7 shows that the planar lattice constant of the quantum barrier layer 31 gradually increases as the distance from the one of the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 increases, and all the quantum well layers 33 have the same indium content, the indium content gradually increases as the quantum barrier layer 31 is further away from any one of the first and second conductivity type semiconductor layers 10, 50.

즉, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)에 인접한 양자장벽층(31)의 인듐 함유량보다 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)으로부터 멀어진 양자장벽층(31)의 인듐 함유량이 더 많으며, 서로 인접하는 양자장벽층(31)은 서로 인듐 함유량이 다를 수 있다.That is, the quantum barrier layer 31, which is distant from the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 than the indium content of the quantum barrier layer 31 adjacent to the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50, And the quantum barrier layers 31 adjacent to each other may have different indium contents from each other.

도 8은 양자우물층(33)의 면방향 격자상수가 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나로부터 멀어질수록 점차 커지는 것을 보여주는 도면으로서, 모든 양자장벽층(31)은 인듐 함유량이 서로 동일하지만, 양자우물층(33)은 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나로부터 멀어질수록 인듐 함유량이 점차 증가한다.8 is a diagram showing that the planar lattice constant of the quantum well layer 33 gradually increases as the distance from the one of the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 increases. The indium content gradually increases as the quantum well layer 33 is away from any one of the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50. However,

즉, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)에 인접한 양자우물층(33)의 인듐 함유량보다 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)으로부터 멀어진 양자우물층(33)의 인듐 함유량이 더 많으며, 서로 인접하는 양자우물층(33)은 서로 인듐 함유량이 다를 수 있다.That is, the quantum well layer 33, which is distant from the first and second conductivity-type semiconductor layers 10 and 50 than the indium content of the quantum well layer 33 adjacent to the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50, And the quantum well layers 33 adjacent to each other may have different indium contents from each other.

이어, 도 9는 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33)의 면방향 격자상수가 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나로부터 멀어질수록 점차 커지는 것을 보여주는 도면으로서, 양자우물층(33) 및 양자장벽층(31)은 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나로부터 멀어질수록 인듐 함유량이 점차 증가한다.Next, FIG. 9 is a view showing that the planar lattice constant of the quantum barrier layer 31 and quantum well layer 33 gradually increases as the distance from the one of the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 increases , The indium content gradually increases as the quantum well layer 33 and the quantum barrier layer 31 are away from any one of the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50.

즉, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)에 인접한 양자우물층(33) 및 양자장벽층(31)의 인듐 함유량보다 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)으로부터 멀어진 양자우물층(33) 및 양자장벽층(31)의 인듐 함유량이 더 많으며, 서로 인접하는 양자우물층(33) 또는 서로 인접하는 양자장벽층(31)은 서로 인듐 함유량이 다를 수 있다.That is, the indium content of the quantum well layer 33 and the quantum barrier layer 31 adjacent to the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 is larger than the indium content of the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 The indium content of the remained quantum well layer 33 and the quantum barrier layer 31 is higher and the quantum well layers 33 adjacent to each other or the quantum barrier layers 31 adjacent to each other may have different indium contents from each other.

도시되지는 않았지만, 경우에 따라서는, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)에 인접한 첫 번째 양자우물층(33)을 제외한 나머지 양자우물층(33)들 중 적어도 어느 하나만 다른 격자상수를 가질 수도 있다.Although not shown, in some cases, at least one of the remaining quantum well layers 33 except the first quantum well layer 33 adjacent to the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50, You can also have constants.

또는, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)에 인접한 첫 번째 양자장벽층(31)을 제외한 나머지 양자장벽층(31)들 중 적어도 어느 하나만 다른 격자상수를 가질 수도 있다.Alternatively, at least one of the quantum barrier layers 31 other than the first quantum barrier layer 31 adjacent to the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 may have a different lattice constant.

도 10 내지 도 14는 도 7 내지 도 9에 따른 에너지밴드 다이어그램이다.Figs. 10 to 14 are energy band diagrams according to Figs. 7 to 9. Fig.

도 10은 도 7의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램으로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 양자장벽층(31)의 에너지밴드갭이 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나로부터 멀어질수록 점차 작아지는 것을 알 수 있다.10 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG. 7, in which the energy band gap of the quantum barrier layer 31 is the energy band gap of the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 It can be seen that the farther away from either one, the smaller becomes.

도 11은 도 8의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램으로서, 도 11에 도시된 바와 같이, 양자우물층(33)의 에너지밴드갭이 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나로부터 멀어질수록 점차 작아지는 것을 알 수 있다.FIG. 11 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG. 8, in which the energy band gap of the quantum well layer 33 is the energy band gap of the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 It can be seen that the farther away from either one, the smaller becomes.

도 12는 도 9의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램으로서, 도 12에 도시된 바와 같이, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33)의 에너지밴드갭이 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50) 중 어느 하나로부터 멀어질수록 점차 작아지는 것을 알 수 있다.FIG. 12 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG. 9, in which the energy band gap of the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 is different from that of the first and second conductivity type semiconductors And gradually decreases as the distance from any one of the layers 10 and 50 increases.

도 13 및 도 14는 다른 실시예에 따른 에너지밴드 다이어그램으로서, 도 13은 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)에 인접한 첫 번째 양자장벽층(31)을 제외한 나머지 양자장벽층(31)들 중 적어도 어느 하나의 에너지밴드갭이 다를 수 있는 것을 보여주는 도면이고,FIGS. 13 and 14 are energy band diagrams according to another embodiment. FIG. 13 is a graph showing the energy band diagram of the remaining quantum barrier layers except for the first quantum barrier layer 31 adjacent to the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 31 may be different from each other in energy band gap, and FIG.

도 14는 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)에 인접한 첫 번째 양자우물층(33)을 제외한 나머지 양자우물층(33)들 중 적어도 어느 하나의 에너지밴드갭이 다를 수 있는 것을 보여주는 도면이다.14 is a graph showing that the energy band gap of at least one of the quantum well layers 33 other than the first quantum well layer 33 adjacent to the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 may be different from each other Fig.

도 15 내지 도 17는 또 다른 실시예에 따른 발광소자의 각 층의 격자상수 차를 보여주는 도면이다.15 to 17 are diagrams showing the lattice constant difference of each layer of the light emitting device according to another embodiment.

도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수는 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작다.15 to 17, the plane direction lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is larger than the plane direction lattice constant of the quantum barrier layer 31, Is smaller than the planar lattice constant of the well layer (33).

또한, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33) 중 적어도 어느 하나의 면방향 격자상수는 두께방향으로 그레디언트(gradient)하게 변하도록 형성될 수 있다.In addition, the plane direction lattice constant of at least one of the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 may be formed so as to be gradated in the thickness direction.

여기서, 도 15는 첫 번째 양자장벽층(31a)이 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)으로부터 양자우물층(33a)으로 향하는 두께방향으로 면방향 격자상수가 점차 커지고, 두 번째 양자장벽층(31b)이 가장자리영역에서 중심영역으로 향하는 두께방향으로 면방향 격자상수가 점차 작아지는 것을 보여주는 도면으로서, 모든 양자우물층(33)은 인듐 함유량이 서로 동일하지만, 양자장벽층(31)은 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 가변한다.15 shows a case where the first quantum barrier layer 31a has a planar direction lattice constant in the thickness direction toward the quantum well layer 33a from the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 And the second quantum barrier layer 31b gradually decreases in planar direction lattice constant in the thickness direction from the edge region toward the center region, all the quantum well layers 33 have the same indium content, The indium content of the quantum barrier layer 31 gradually varies in the thickness direction.

즉, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)과 양자우물층(33a) 사이에 위치한 첫 번째 양자장벽층(31a)의 경우, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)에서 양자우물층(33a)으로 향하는 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 증가한다.That is, in the case of the first quantum barrier layer 31a located between the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 and the quantum well layer 33a, The indium content gradually increases in the thickness direction from the layers 10 and 50 toward the quantum well layer 33a.

그리고, 첫 번째 양자우물층(33a)과 두 번째 양자우물층(33b) 사이에 위치한 두 번째 양자장벽층(31b)의 경우, 두 번째 양자장벽층(31b)의 가장자리영역에서 중심영역으로 향하는 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 감소한다.In the case of the second quantum barrier layer 31b located between the first quantum well layer 33a and the second quantum well layer 33b, the thickness from the edge region toward the center region of the second quantum barrier layer 31b The indium content gradually decreases in the direction of the orientation.

도 16은 양자우물층(33)이 양자우물층(33)의 가장자리영역에서 중심영역으로 향하는 두께방향으로 면방향 격자상수가 점차 증가하는 것을 보여주는 도면으로서, 모든 양자장벽층(31)은 인듐 함유량이 서로 동일하지만, 양자우물층(31)은 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 가변한다.16 shows that the quantum well layer 33 gradually increases in planar direction lattice constant in the thickness direction from the edge region to the center region of the quantum well layer 33. All the quantum barrier layers 31 have the indium content Are the same, but the quantum well layer 31 gradually changes in indium content in the thickness direction.

즉, 첫 번째 양자장벽층(31a)과 두 번째 양자장벽층(31b) 사이에 위치한 양자우물층(33)의 경우, 양자우물층(33)의 가장자리영역에서 중심영역으로 향하는 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 증가한다.That is, in the case of the quantum well layer 33 located between the first quantum barrier layer 31a and the second quantum barrier layer 31b, the indium content in the thickness direction toward the center region from the edge region of the quantum well layer 33 .

도 17은 도 15의 양자장벽층(31)과 도 16의 양자우물층(33)을 모두 포함하는 면방향 격자상수의 차를 보여주는 도면으로서, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33) 모두 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 가변한다.17 is a diagram showing the difference in planar lattice constant including both the quantum barrier layer 31 of FIG. 15 and the quantum well layer 33 of FIG. 16, in which the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33, The indium content gradually changes in the thickness direction.

도 18 내지 도 20은 도 15 내지 도 17에 따른 에너지밴드 다이어그램이다.18 to 20 are energy band diagrams according to Figs. 15 to 17. Fig.

도 18은 도 15의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램이고, 도 19는 도 16의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램이며, 도 20은 도 17의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램이다.FIG. 18 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG. 15, FIG. 19 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG. 16, and FIG. 20 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG.

도 18 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33)의 에너지밴드갭이 두께방향으로 점차적으로 가변하는 것을 알 수 있다.As shown in FIGS. 18 to 20, it can be seen that the energy band gap of the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 gradually change in the thickness direction.

도 21 내지 도 23은 또 다른 실시예에 따른 발광소자의 각 층의 격자상수 차를 보여주는 도면이다.21 to 23 are views showing lattice constant differences of respective layers of a light emitting device according to another embodiment.

도 21 내지 도 23에 도시된 바와 같이, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수는 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작다.21 to 23, the plane direction lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is larger than the plane direction lattice constant of the quantum barrier layer 31, Is smaller than the planar lattice constant of the well layer (33).

또한, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33) 중 적어도 어느 하나의 면방향 격자상수는 두께방향으로 그레디언트(gradient)하게 변하도록 형성될 수 있다.In addition, the plane direction lattice constant of at least one of the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 may be formed so as to be gradated in the thickness direction.

여기서, 도 21은 양자장벽층(31)이 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)으로부터 양자우물층(33)으로 향하는 두께방향으로 면방향 격자상수가 점차 커지는 것을 보여주는 도면으로서, 모든 양자우물층(33)은 인듐 함유량이 서로 동일하지만, 양자장벽층(31)은 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)으로부터 양자우물층(33)으로 향하는 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 증가한다.21 shows that the quantum barrier layer 31 has a lattice constant increasing in the plane direction from the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 toward the quantum well layer 33 And the quantum barrier layer 31 is formed from the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 to the quantum well layer 33. In this case, The indium content gradually increases in the direction of the thickness toward the recess 33.

즉, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)과 양자우물층(33) 사이에 위치한 첫 번째 양자장벽층(31)의 경우, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)에 인접한 양자장벽층(31) 계면에서의 인듐 함유량보다 양자우물층(33)에 인접한 양자장벽층(31) 계면에서의 인듐 함유량이 더 많도록 형성될 수 있다.That is, in the case of the first quantum barrier layer 31 located between the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 and the quantum well layer 33, The indium content at the interface of the quantum barrier layer 31 adjacent to the layers 10 and 50 may be greater than the indium content at the interface of the quantum barrier layer 31 adjacent to the quantum well layer 33. [

도 22는 양자우물층(33)이 첫 번째 양자장벽층(31a)에서 두 번째 양자장벽층(31b)로 향하는 두께방향으로 면방향 격자상수가 점차 커지는 것을 보여주는 도면으로서, 모든 양자장벽층(31)은 인듐 함유량이 서로 동일하지만, 양자우물층(33)은 첫 번째 양자장벽층(31a)에서 두 번째 양자장벽층(31b)로 향하는 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 증가한다.22 is a view showing that the quantum well layer 33 gradually increases in planar direction lattice constant in the thickness direction toward the second quantum barrier layer 31b from the first quantum barrier layer 31a, ) Have the same indium content but the quantum well layer 33 gradually increases in indium content in the thickness direction from the first quantum barrier layer 31a to the second quantum barrier layer 31b.

즉, 첫 번째 양자장벽층(31a)과 두 번째 양자장벽층(31b) 사이에 위치한 첫 번째 양자우물층(33)의 경우, 첫 번째 양자장벽층(31a)에 인접한 양자우물층(33) 계면에서의 인듐 함유량보다 두 번째 양자장벽층(31b)에 인접한 양자우물층(33) 계면에서의 인듐 함유량이 더 많도록 형성될 수 있다.That is, in the case of the first quantum well layer 33 located between the first quantum barrier layer 31a and the second quantum barrier layer 31b, the interface between the quantum well layer 33 adjacent to the first quantum barrier layer 31a The indium content at the interface of the quantum well layer 33 adjacent to the second quantum barrier layer 31b is greater than the indium content at the second quantum well layer 33b.

도 23은 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33)이 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)으로부터 멀어지는 두께방향으로 면방향 격자상수가 점차 커지는 것을 보여주는 도면으로서, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33)은 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)으로부터 멀어지는 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 증가한다.23 is a view showing that the planar direction lattice constant gradually increases in the thickness direction away from the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50 by the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33, The layer 31 and the quantum well layer 33 gradually increase in indium content in the thickness direction away from the first and second conductivity type semiconductor layers 10 and 50.

도 24 내지 도 26은 도 21 내지 도 23에 따른 에너지밴드 다이어그램이다.Figs. 24 to 26 are energy band diagrams according to Figs. 21 to 23. Fig.

도 24은 도 21의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램이고, 도 25는 도 22의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램이며, 도 26은 도 23의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램이다.FIG. 24 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG. 21, FIG. 25 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG. 22, and FIG. 26 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG.

도 24 내지 도 26에 도시된 바와 같이, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33)의 에너지밴드갭이 두께방향으로 점차적으로 가변하는 것을 알 수 있다.As shown in Figs. 24 to 26, it can be seen that the energy band gap of the quantum barrier layer 31 and quantum well layer 33 gradually varies in the thickness direction.

도 27 내지 도 29는 또 다른 실시예에 따른 발광소자의 각 층의 격자상수 차를 보여주는 도면이다.27 to 29 are views showing lattice constant difference of each layer of the light emitting device according to another embodiment.

도 27 내지 도 29에 도시된 바와 같이, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수는 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작다.27 to 29, the plane direction lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is larger than the plane direction lattice constant of the quantum barrier layer 31, Is smaller than the planar lattice constant of the well layer (33).

또한, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33) 중 적어도 어느 하나의 면방향 격자상수는 두께방향으로 그레디언트(gradient)하게 변하도록 형성될 수 있다.In addition, the plane direction lattice constant of at least one of the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 may be formed so as to be gradated in the thickness direction.

여기서, 도 27은 첫 번째 양자장벽층(31a)이 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)으로부터 첫 번째 양자우물층(33a)으로 향하는 두께방향으로 면방향 격자상수가 점차 커지고, 두 번째 양자장벽층(31b)이 첫 번째 양자우물층(33a)으로부터 두 번째 양자우물층(33b)으로 향하는 두께방향으로 면방향 격자상수가 점차 작아지는 것을 보여주는 도면으로서, 모든 양자우물층(33)은 인듐 함유량이 서로 동일하지만, 양자장벽층(31)은 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 가변한다.27 is a plan view of the first quantum barrier layer 31a in the thickness direction from the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 toward the first quantum well layer 33a, And the second quantum barrier layer 31b gradually decreases in planar direction lattice constant in the thickness direction from the first quantum well layer 33a to the second quantum well layer 33b, The quantum well layer 33 has indium contents equal to each other, but the quantum barrier layer 31 gradually varies in indium content in the thickness direction.

즉, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)과 첫 번째 양자우물층(33a) 사이에 위치한 첫 번째 양자장벽층(31a)의 경우, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(10, 50)에서 첫 번째 양자우물층(33a)으로 향하는 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 증가한다.That is, in the case of the first quantum barrier layer 31a located between the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 and the first quantum well layer 33a, Type semiconductor layer 10, 50 gradually increases in the thickness direction toward the first quantum well layer 33a.

그리고, 첫 번째 양자우물층(33a)과 두 번째 양자우물층(33b) 사이에 위치한 두 번째 양자장벽층(31b)의 경우, 첫 번째 양자우물층(33a)으로부터 두 번째 양자우물층(33b)으로 향하는 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 감소한다.In the case of the second quantum barrier layer 31b located between the first quantum well layer 33a and the second quantum well layer 33b, a second quantum well layer 33b is formed from the first quantum well layer 33a, The indium content gradually decreases in the direction of the thickness toward the substrate.

도 28은 첫 번째 양자우물층(33a)이 첫 번째 양자장벽층(31a)로부터 두 번째 양자장벽층(31b)로 향하는 두께방향으로 면방향 격자상수가 점차 증가하고, 두 번째 양자우물층(33b)가 두께방향으로 면방향 격자상수가 점차 감소하는 것을 보여주는 도면으로서, 모든 양자장벽층(31)은 인듐 함유량이 서로 동일하지만, 양자우물층(33)은 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 가변한다.28 shows that the first quantum well layer 33a gradually increases in planar direction lattice constant in the thickness direction from the first quantum barrier layer 31a to the second quantum barrier layer 31b and the second quantum well layer 33b ) Of the quantum well layer 33 gradually decreases in the direction of thickness in the thickness direction. In all the quantum barrier layers 31, the indium contents are equal to each other, while the quantum well layer 33 gradually changes in indium content in the thickness direction.

즉, 첫 번째 양자장벽층(31a)과 두 번째 양자장벽층(31b) 사이에 위치한 첫 번째 양자우물층(33a)의 경우, 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 증가하고, 두 번째 양자장벽층(31b)과 세 번째 양자장벽층 사이에 위치한 두 번째 양자우물층(33b)의 경우, 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 감소하고 있다.That is, in the case of the first quantum well layer 33a located between the first quantum barrier layer 31a and the second quantum barrier layer 31b, the indium content gradually increases in the thickness direction, and the second quantum barrier layer 31b ) And the second quantum well layer 33b located between the third quantum barrier layer, the indium content gradually decreases in the thickness direction.

도 29는 도 27의 양자장벽층(31)과 도 29의 양자우물층(33)을 모두 포함하는 면방향 격자상수의 차를 보여주는 도면으로서, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33) 모두 두께방향으로 인듐 함유량이 점차 가변한다.29 is a view showing the difference in planar lattice constant including both the quantum barrier layer 31 of FIG. 27 and the quantum well layer 33 of FIG. 29. The quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 The indium content gradually changes in the thickness direction.

도 30 내지 도 32는 도 27 내지 도 29에 따른 에너지밴드 다이어그램이다.30 to 32 are energy band diagrams according to Figs. 27 to 29. Fig.

도 30은 도 27의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램이고, 도 31는 도 28의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램이며, 도 32은 도 29의 격자상수 차에 따른 에너지밴드 다이어그램이다.FIG. 30 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG. 27, FIG. 31 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG. 28, and FIG. 32 is an energy band diagram according to the lattice constant difference in FIG.

도 30 내지 도 32에 도시된 바와 같이, 양자장벽층(31) 및 양자우물층(33)의 에너지밴드갭이 두께방향으로 점차적으로 가변하는 것을 알 수 있다.As shown in FIGS. 30 to 32, it can be seen that the energy band gap of the quantum barrier layer 31 and the quantum well layer 33 gradually change in the thickness direction.

이와 같이, 본 발명의 실시예들은 반도체층의 면방향 격자상수를 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층의 면방향 격자상수보다 작도록 형성함으로써, 양자장벽층은 반도체층에 대해 인장응력을 가지고, 양자우물층은 반도체층에 대해 압축응력을 가져 서로 상쇄된다.As described above, the embodiments of the present invention allow the quantum barrier layer to have a tensile stress with respect to the semiconductor layer by forming the surface direction lattice constant of the semiconductor layer larger than the surface direction lattice constant of the quantum barrier layer and smaller than the surface direction lattice constant of the quantum well layer. With the stress, the quantum well layers have a compressive stress on the semiconductor layer and cancel each other out.

즉, 양자우물층과 양자장벽층 사이의 격자상수를 갖는 반도체층으로 인해, 인장응력을 갖는 양자장벽층이 양자우물층의 압축응력을 완충시켜주는 응력완충층 역할을 수행하게 된다.That is, due to the semiconductor layer having the lattice constant between the quantum well layer and the quantum barrier layer, the quantum barrier layer having tensile stress serves as a stress buffer layer for buffering the compressive stress of the quantum well layer.

따라서, 이러한 내부응력완화는 양자우물층에 작용하는 내부응력장을 감소시키고, 결국 양자우물층 내에서 전자와 정공의 파동함수의 공간 분리를 줄여줌으로써, 발광소자의 자발발광효율을 증대시키게 된다.Therefore, the internal stress relaxation reduces the internal stress field acting on the quantum well layer, thereby reducing the spatial separation of the wave function of electrons and holes in the quantum well layer, thereby increasing the spontaneous emission efficiency of the light emitting device.

또한, 양자장벽층과 양자우물층의 면방향 격자상수를 두께방향으로 그레디언트(gradient)하게 가변되도록 형성함으로써, 전자와 양자의 주입이 원할한 에너지 밴드 구조가 형성되어 발광효율이 개선된 고효율의 발광소자를 제작할 수 있다.In addition, by forming the quantum barrier layer and the quantum well layer in such a manner that the lattice constants in the plane direction of the quantum well layer are varied in the thickness direction, an energy band structure can be formed in which electrons and protons can be implanted in a satisfactory manner, The device can be manufactured.

도 33a 및 도 33b는 일반적인 양자우물구조와 본 발명에 따른 응력완충형 양자우물구조의 압축응력을 비교한 그래프이다.33A and 33B are graphs comparing compressive stresses of a general quantum well structure and a stress buffering quantum well structure according to the present invention.

도 33a는 일반적인 GaN 반도체층상의 InGaN/GaN 양자우물구조에 대한 첫째 전도대 서브밴드(C1)와 첫째 가전대 서브밴드(HH1)의 포텐셜 프로필(potential profile)과 파동함수 분포도이고, 도 33b는 본 발명에 따른 응력완충형 InGaN 반도체층상의 InGaN/InGaN 양자우물구조에 대한 첫째 전도대 서브밴드(C1)와 첫째 가전대 서브밴드(HH1)의 포텐셜 프로필(potential profile)과 파동함수 분포도이다.33A is a potential profile and a wave function distribution diagram of the first conduction band subband (C1) and the first phase transition band (HH1) for the InGaN / GaN quantum well structure on a general GaN semiconductor layer, (C1) and the first potential vs. subband (HH1) for the InGaN / InGaN quantum well structure on the stress buffered InGaN semiconductor layer according to the following equation (1).

일반적인 양자우물구조에서는 InGaN 양자우물층에 작용하는 심한 압축응력으로 인하여 큰 내부장(internal fieled)을 발생시켜 InGaN 양자우물층의 에너지 밴드 구조를 변형시킨다.In the general quantum well structure, due to the severe compressive stress acting on the InGaN quantum well layer, a large internal field is generated to change the energy band structure of the InGaN quantum well layer.

따라서, 도 33a에 도시된 바와 같이, 에너지 밴드 구조의 변형으로 인해, 에너지 밴드가 급경사를 갖는 기울기를 갖는 것을 볼 수 있으며, 일반적인 양자 우물 구조에서는 압축응력이 약 2.74%를 보여주고 있다.Therefore, as shown in FIG. 33A, due to the deformation of the energy band structure, it can be seen that the energy band has a slope having a steep slope, and a compressive stress is about 2.74% in a general quantum well structure.

반면에, 본 발명에 따른 응력완충형 양자우물구조에서는 InGaN 반도체층의 면방향 격자상수가 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 크고, 양자우물층의 면방향 격자상수보다 작으므로, 양자장벽층에서 작용하는 인장응력이 양자우물층에 걸리는 압축응력을 일부 상쇄하여, 양자우물층에 작용하는 내부응력장을 감소시켜준다.On the other hand, in the stress buffering quantum well structure according to the present invention, since the in-plane lattice constant of the InGaN semiconductor layer is larger than the planar lattice constant of the quantum barrier layer and smaller than the planar lattice constant of the quantum well layer, The tensile stress acting partially compensates the compressive stress applied to the quantum well layer, thereby reducing the internal stress field acting on the quantum well layer.

따라서, 도 33b에 도시된 바와 같이, 일반적인 양자우물구조에 비해, 에너지 밴드의 기울기 경사가 완화된 것을 볼 수 있으며, 압축응력이 약 1.18%로서, 일반적인 양자우물구조에 비해 압축응력이 작아짐을 알 수 있다.Therefore, as shown in Fig. 33B, it can be seen that the inclination of the slope of the energy band is relaxed as compared with the general quantum well structure, and the compressive stress is about 1.18%, indicating that the compressive stress is smaller than that of a general quantum well structure .

도 34는 일반적인 양자우물구조와 본 발명에 따른 응력완충형 양자우물구조의 면방향 파동벡터 함수로 나타내어지는 광학 매트릭스 원소량을 비교한 그래프이고, 도 35는 일반적인 양자우물구조와 본 발명에 따른 응력완충형 양자우물구조에 대한 자발발광속도를 비교한 그래프이다.Fig. 34 is a graph comparing the quantum well structure of the general quantum well with the quantities of optical matrix elements represented by the surface direction wave vector functions of the stress buffering quantum well structure according to the present invention. Fig. 35 is a graph showing the relationship between the general quantum well structure and the stress And a spontaneous emission rate for a buffered quantum well structure.

도 34에 도시된 바와 같이, 일반적인 양자우물구조의 광학 매트릭스 원소보다 본 발명에 따른 응력완충형 양자우물구조의 광학 매트릭스 원소가 더욱 많은 것을 알 수 있다.As shown in Fig. 34, there are many more optical matrix elements of the stress buffering type quantum well structure according to the present invention than the optical matrix elements of the general quantum well structure.

이러한 결과는 결정격자 불일치 정도의 감소에 따른 발광층 내의 내부응력장 감소에 기인한다.These results are due to the reduction of the internal stress field in the light emitting layer as the degree of crystal lattice mismatch decreases.

결과적으로, 도 35에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 응력완충형 양자우물구조를 갖는 발광소자의 자발발광효율이 일반적인 양자우물구조를 갖는 발광소자의 자발발광효율에 비해 크게 증가되는 것을 알 수 있다.As a result, as shown in FIG. 35, it can be seen that the spontaneous luminous efficiency of the light emitting device having the stress buffering type quantum well structure according to the present invention is greatly increased compared to the spontaneous luminous efficiency of the light emitting device having a general quantum well structure have.

도 36 및 도 37은 MgZnO 반도체층의 Mg 비율에 따른 양자우물에 걸리는 압축응력 정도를 보여주는 그래프이다.36 and 37 are graphs showing the degree of compressive stress applied to the quantum well according to the Mg ratio of the MgZnO semiconductor layer.

도 36은 일정양자우물두께에서, MgZnO 반도체층의 Mg 비율에 따른 양자우물에 걸리는 압축응력 정도를 보여주는 그래프이고, 도 37은 양자우물내 인듐조성이 일정할 때, MgZnO 반도체층의 Mg 비율에 따른 양자우물에 걸리는 압축응력 정도를 보여주는 그래프이다.FIG. 36 is a graph showing the degree of compressive stress applied to the quantum well depending on the Mg ratio of the MgZnO semiconductor layer at a constant quantum well thickness, and FIG. 37 is a graph showing the degree of compressive stress applied to the quantum well, This is a graph showing the degree of compressive stress applied to the quantum well.

도 36 및 도 37에 도시된 바와 같이, MgZnO 반도체층의 Mg 비율이 증가함에 따라서 양자우물에 걸리는 압축응력이 감소하는 것을 알 수 있다.As shown in FIGS. 36 and 37, it can be seen that as the Mg ratio of the MgZnO semiconductor layer increases, the compressive stress applied to the quantum well decreases.

도 36 및 도 37은 실시예로서, 발광파장이 약 530nm인 녹색 LED를 고려한 경우이고, Mg의 분율이 약 0 - 0.1 범위에서 양자우물에 작용하는 응력을 계산한 결과를 보여준 그래프로서, 양자우물의 두께가 감소하고, 인듐의 유량이 증가할수록 양자우물에 작용하는 응력이 증가하는 것을 알 수 있다.36 and 37 are graphs showing the result of calculating the stress acting on the quantum well in the range of about 0 to 0.1 in the case of considering a green LED having an emission wavelength of about 530 nm as an example, And the stress acting on the quantum well increases as the flow rate of indium increases.

도 38은 응력완충형 양자우물구조를 갖는 수평형 발광소자를 보여주는 도면이다.38 is a view showing a horizontal light emitting device having a stress buffering type quantum well structure.

도 38에 도시된 바와 같이, 기판(1) 위에 제 1 도전형 반도체층(10), 발광층(30), 제 2 도전형 반도체층(50)이 형성되고, 발광층(30)은 양자우물층(33)과 양자장벽층(31)을 포함한다.The first conductivity type semiconductor layer 10, the light emitting layer 30 and the second conductivity type semiconductor layer 50 are formed on the substrate 1 and the light emitting layer 30 is formed on the quantum well layer 33 and a quantum barrier layer 31.

그리고, 제 1 도전형 반도체층(10) 위에는 제 1 전극(60)이 형성되고, 제 2 도전형 반도체층(50) 위에는 제 2 전극(70)이 형성된다.A first electrode 60 is formed on the first conductivity type semiconductor layer 10 and a second electrode 70 is formed on the second conductivity type semiconductor layer 50.

여기서, 양자장벽층(31)은 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)에 대해 인장응력을 가지고, 양자우물층(33)은 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)에 대해 압축응력을 가진다.Here, the quantum barrier layer 31 has a tensile stress with respect to the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50, and the quantum well layer 33 has tensile stress with respect to the first conductivity type semiconductor layer 10 ) Or the second conductivity type semiconductor layer (50).

그리고, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수는 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작은 것이 바람직하다.The planar lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is larger than the planar lattice constant of the quantum barrier layer 31 and the planar direction lattice constant of the quantum well layer 33 Is preferably smaller than a constant.

또한, 기판(1)은 투광성을 갖는 재질, 예를 들어, 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, 그리고 GaAs 등이 사용될 수 있다.For example, sapphire (Al 2 O 3 ), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga 2 O 3 , and GaAs may be used as the substrate 1.

그리고, 제 1 도전형 반도체층(10) 아래에 언도프트 반도체층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.In addition, an undoped semiconductor layer (not shown) may be further formed under the first conductivity type semiconductor layer 10, but the present invention is not limited thereto.

제 1 도전형 반도체층(10)은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.The first conductivity type semiconductor layer 10 may be selected from GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN and AlInN and may be doped with an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se or Te.

상기 언도프트 반도체층은 제 1 도전형 반도체층(10)의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, 상기 n형 도펀트가 도핑되지 않아 제 1 도전형 반도체층(10)에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 제 1 도전형 반도체층(10)과 같을 수 있다.The undoped semiconductor layer is formed to improve the crystallinity of the first conductivity type semiconductor layer 10. The n-type dopant is not doped and has a lower electrical conductivity than the first conductivity type semiconductor layer 10 May be the same as the first conductivity type semiconductor layer 10.

그리고, 발광층(30)은 양자선(Quantum wire) 구조, 양자점(Quantum dot) 구조, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The light emitting layer 30 may include at least one of a quantum wire structure, a quantum dot structure, a single quantum well structure or a multi quantum well structure (MQW).

발광층(30)은 제 1 도전형 반도체층(10) 및 제 2 도전형 반도체층(50)으로부터 제공되는 전자 및 정공의 재결합(recombination) 과정에서 발생되는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.The light emitting layer 30 can generate light by energy generated in the recombination process of electrons and holes provided from the first conductivity type semiconductor layer 10 and the second conductivity type semiconductor layer 50.

이어, 제 2 도전형 반도체층(50)은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.The second conductive semiconductor layer 50 may be selected from GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, and AlInN, and may be doped with a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, .

여기서, 상술한 바와 다르게, 제 1 도전형 반도체층(10)이 p형 반도체층일 수 있고 제 2 도전형 반도체층(50)이 n형 반도체층일 수도 있다.Here, the first conductivity type semiconductor layer 10 may be a p-type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer 50 may be an n-type semiconductor layer, as described above.

또한, 제 1 도전형 반도체층(10) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제 3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있는데, 이에 따라 본 실시예에 따른 발광 소자는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.In addition, a third conductive semiconductor layer (not shown) including an n-type or p-type semiconductor layer may be formed on the first conductivity type semiconductor layer 10. Accordingly, pn, npn, and pnp junction structures.

또한, 제 1 도전형 반도체층(10) 및 제 2 도전형 반도체층(50) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다.In addition, the doping concentrations of the conductive dopants in the first conductivity type semiconductor layer 10 and the second conductivity type semiconductor layer 50 can be uniform or non-uniform.

즉, 상기 복수의 반도체층의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.That is, the structure of the plurality of semiconductor layers may be variously formed, but is not limited thereto.

그리고, 제 1 전극(60)과 제 2 전극(70))은 각각 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The first electrode 60 and the second electrode 70 may be formed of at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu) Layer structure or a multi-layer structure.

도 39는 응력완충형 양자우물구조를 갖는 수직형 발광소자를 보여주는 도면이다.39 is a view showing a vertical light emitting device having a stress buffering type quantum well structure.

도 39에 도시된 바와 같이, 금속 또는 전도성 반도체층으로 형성되는 지지층(80) 상부에 제 2 도전형 반도체층(50), 발광층(30), 제 1 도전형 반도체층(10)이 형성되고, 발광층(30)은 양자우물층(33)과 양자장벽층(31)을 포함한다.A second conductivity type semiconductor layer 50, a light emitting layer 30, and a first conductivity type semiconductor layer 10 are formed on a support layer 80 formed of a metal or a conductive semiconductor layer, The light emitting layer 30 includes a quantum well layer 33 and a quantum barrier layer 31.

그리고, 제 1 도전형 반도체층(10) 위에는 제 1 전극(60)이 형성되고, 제 2 도전형 반도체층(50)과 지지층(80) 사이에 제 2 전극(70)이 형성된다.A first electrode 60 is formed on the first conductivity type semiconductor layer 10 and a second electrode 70 is formed between the second conductivity type semiconductor layer 50 and the support layer 80.

제 2 전극(70)은 오믹전극(71)과 반사전극(72)으로 이루어질 수 있으며, 오믹전극(71)은 투명전극일 수 있다.The second electrode 70 may be composed of an ohmic electrode 71 and a reflective electrode 72 and the ohmic electrode 71 may be a transparent electrode.

여기서, 양자장벽층(31)은 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)에 대해 인장응력을 가지고, 양자우물층(33)은 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)에 대해 압축응력을 가진다.Here, the quantum barrier layer 31 has a tensile stress with respect to the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50, and the quantum well layer 33 has tensile stress with respect to the first conductivity type semiconductor layer 10 ) Or the second conductivity type semiconductor layer (50).

그리고, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수는 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작은 것이 바람직하다.The planar lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is larger than the planar lattice constant of the quantum barrier layer 31 and the planar direction lattice constant of the quantum well layer 33 Is preferably smaller than a constant.

도 40은 응력완충형 양자우물구조를 갖는 하이브리드형 발광소자를 보여주는 도면이다.40 is a view showing a hybrid light emitting device having a stress buffering type quantum well structure.

도 40에 도시된 바와 같이, 기판(1) 위에 제 1 도전형 반도체층(10), 발광층(30), 제 2 도전형 반도체층(50)이 형성되고, 발광층(30)은 양자우물층(33)과 양자장벽층(31)을 포함한다.40, a first conductivity type semiconductor layer 10, a light emitting layer 30, and a second conductivity type semiconductor layer 50 are formed on a substrate 1, and the light emitting layer 30 is a quantum well layer 33 and a quantum barrier layer 31.

그리고, 제 1 도전형 반도체층(10) 위에는 제 1 전극(60)이 형성되고, 제 2 전극(70)은 기판(1)과 제 1 도전형 반도체층(10) 사이에 형성되어 제 1 도전형 반도체층(10) 및 발광층(30)을 거쳐 제 2 도전형 반도체층(50)에 콘택된다.A first electrode 60 is formed on the first conductivity type semiconductor layer 10 and a second electrode 70 is formed between the substrate 1 and the first conductivity type semiconductor layer 10, -Type semiconductor layer 10 and the light emitting layer 30 to be contacted with the second conductivity type semiconductor layer 50.

즉, 제 2 전극(70)은 제 1 도전형 반도체층(10) 및 발광층(30)을 통과하도록 형성된 홀을 통해 제 2 도전형 반도체층(50)에 콘택된다.That is, the second electrode 70 is contacted with the second conductive type semiconductor layer 50 through the hole formed to pass through the first conductive type semiconductor layer 10 and the light emitting layer 30.

그리고, 홀의 측면에는 절연막(80)이 코팅되어 제 2 전극(70)은 전기적으로 절연된다.The insulating film 80 is coated on the side surface of the hole, and the second electrode 70 is electrically insulated.

이어, 양자장벽층(31)은 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)에 대해 인장응력을 가지고, 양자우물층(33)은 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)에 대해 압축응력을 가진다.The quantum barrier layer 31 has a tensile stress with respect to the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 and the quantum well layer 33 has a tensile stress with respect to the first conductivity type semiconductor layer 10 ) Or the second conductivity type semiconductor layer (50).

그리고, 제 1 도전형 반도체층(10) 또는 제 2 도전형 반도체층(50)의 면방향 격자상수는 양자장벽층(31)의 면방향 격자상수보다 크고 양자우물층(33)의 면방향 격자상수보다 작은 것이 바람직하다.The planar lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer 10 or the second conductivity type semiconductor layer 50 is larger than the planar lattice constant of the quantum barrier layer 31 and the planar direction lattice constant of the quantum well layer 33 Is preferably smaller than a constant.

또한, 기판(1)은 투광성을 갖는 재질, 예를 들어, 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, 그리고 GaAs 등이 사용될 수 있으며, 금속 또는 전도성 반도체층으로 형성될 수도 있다.The substrate 1 may be made of a transparent material such as sapphire (Al 2 O 3 ), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga 2 O 3 , Or a conductive semiconductor layer.

다음, 제 1 도전형 반도체층(10)과 제 2 전극(70) 사이에는 언도프트 반도체층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.Next, an undoped semiconductor layer (not shown) may be further formed between the first conductivity type semiconductor layer 10 and the second electrode 70, but the present invention is not limited thereto.

제 1 도전형 반도체층(10)은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.The first conductivity type semiconductor layer 10 may be selected from GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN and AlInN and may be doped with an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se or Te.

상기 언도프트 반도체층은 제 1 도전형 반도체층(10)의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, 상기 n형 도펀트가 도핑되지 않아 제 1 도전형 반도체층(10)에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 제 1 도전형 반도체층(10)과 같을 수 있다.The undoped semiconductor layer is formed to improve the crystallinity of the first conductivity type semiconductor layer 10. The n-type dopant is not doped and has a lower electrical conductivity than the first conductivity type semiconductor layer 10 May be the same as the first conductivity type semiconductor layer 10.

그리고, 발광층(30)은 양자선(Quantum wire) 구조, 양자점(Quantum dot) 구조, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The light emitting layer 30 may include at least one of a quantum wire structure, a quantum dot structure, a single quantum well structure or a multi quantum well structure (MQW).

발광층(30)은 제 1 도전형 반도체층(10) 및 제 2 도전형 반도체층(50)으로부터 제공되는 전자 및 정공의 재결합(recombination) 과정에서 발생되는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.The light emitting layer 30 can generate light by energy generated in the recombination process of electrons and holes provided from the first conductivity type semiconductor layer 10 and the second conductivity type semiconductor layer 50.

이어, 제 2 도전형 반도체층(50)은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.The second conductive semiconductor layer 50 may be selected from GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, and AlInN, and may be doped with a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, .

여기서, 상술한 바와 다르게, 제 1 도전형 반도체층(10)이 p형 반도체층일 수 있고 제 2 도전형 반도체층(50)이 n형 반도체층일 수도 있다.Here, the first conductivity type semiconductor layer 10 may be a p-type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer 50 may be an n-type semiconductor layer, as described above.

또한, 제 1 도전형 반도체층(10) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제 3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있는데, 이에 따라 본 실시예에 따른 발광 소자는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.In addition, a third conductive semiconductor layer (not shown) including an n-type or p-type semiconductor layer may be formed on the first conductivity type semiconductor layer 10. Accordingly, pn, npn, and pnp junction structures.

또한, 제 1 도전형 반도체층(10) 및 제 2 도전형 반도체층(50) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다.In addition, the doping concentrations of the conductive dopants in the first conductivity type semiconductor layer 10 and the second conductivity type semiconductor layer 50 can be uniform or non-uniform.

즉, 상기 복수의 반도체층의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.That is, the structure of the plurality of semiconductor layers may be variously formed, but is not limited thereto.

그리고, 제 1 전극(60)과 제 2 전극(70))은 각각 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The first electrode 60 and the second electrode 70 may be formed of at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu) Layer structure or a multi-layer structure.

이와 같이, 구성되는 실시예들은 발광층 내 양자우물층에 가해지는 압축응력을 효과적으로 완화하여 양자우물층의 자발발광 효율을 획기적으로 개선함으로써, 고효율의 발광 소자를 제공할 수 있다.As described above, the embodiments of the present invention can provide a highly efficient light emitting device by effectively relaxing the compressive stress applied to the quantum well layer in the light emitting layer and drastically improving the spontaneous emission efficiency of the quantum well layer.

도 41은 발광 소자 패키지의 일실시예의 단면도이다.41 is a cross-sectional view of an embodiment of a light emitting device package.

도 41에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체(320)와, 패키지 몸체(320)에 설치된 제 1 전극층(311) 및 제 2 전극층(312)과, 패키지 몸체(320)에 설치되어 제 1 전극층(311) 및 제 2 전극층(312)과 전기적으로 연결되는 실시예에 따른 발광 소자(300)와, 발광 소자(300)를 포위하는 충진재(340)를 포함한다.41, a light emitting device package according to an embodiment includes a package body 320, a first electrode layer 311 and a second electrode layer 312 provided on the package body 320, a package body 320, The light emitting device 300 includes a first electrode layer 311 and a second electrode layer 312 electrically connected to the first electrode layer 311 and the second electrode layer 312 and a filler 340 surrounding the light emitting device 300.

여기서, 패키지 몸체(320)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광 소자(300)의 주위에 경사면이 형성되어 광추출 효율을 높일 수 있다.Here, the package body 320 may be formed of a silicon material, a synthetic resin material, or a metal material, and an inclined surface may be formed around the light emitting device 300 to enhance light extraction efficiency.

제 1 전극층(311) 및 제 2 전극층(312)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광 소자(300)에 전원을 제공한다.The first electrode layer 311 and the second electrode layer 312 are electrically isolated from each other and provide power to the light emitting device 300.

또한, 제 1 전극층(311) 및 제 2 전극층(312)은 발광 소자(300)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광 소자(300)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.The first electrode layer 311 and the second electrode layer 312 may reflect the light generated by the light emitting device 300 to increase the light efficiency and may be configured to discharge heat generated from the light emitting device 300 to the outside It can also play a role.

발광 소자(300)는 패키지 몸체(320) 상에 설치되거나 제 1 전극층(311) 또는 제 2 전극층(312) 상에 설치될 수 있다.The light emitting device 300 may be mounted on the package body 320 or on the first electrode layer 311 or the second electrode layer 312.

발광 소자(300)는 제 1 전극층(311) 및 제 2 전극층(312)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.The light emitting device 300 may be electrically connected to the first electrode layer 311 and the second electrode layer 312 by any one of wire, flip chip, and die bonding methods.

그리고, 충진재(340)는 발광 소자(300)를 포위하여 보호할 수 있다.The filler 340 can surround and protect the light emitting device 300.

또한, 충진재(340)에는 형광체가 포함되어 발광 소자(300)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.The filler 340 may include a phosphor to change the wavelength of light emitted from the light emitting device 300.

발광 소자 패키지는 상기에 개시된 실시 예들의 발광 소자 중 적어도 하나를 하나 또는 복수개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The light emitting device package may include at least one of the light emitting devices of the above-described embodiments, but may not be limited thereto.

실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다.A plurality of light emitting device packages according to the embodiments may be arranged on a substrate, and a light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, and the like may be disposed on the light path of the light emitting device package.

이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다.Such a light emitting device package, a substrate, and an optical member can function as a light unit.

또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.Still another embodiment may be implemented as a display device, an indicating device, a lighting system including the semiconductor light emitting device or the light emitting device package described in the above embodiments, for example, the lighting system may include a lamp, a streetlight .

이러한 조명 시스템은 다수의 LED를 집속하여 빛을 얻는 조명등으로 사용될 수 있는 것으로서, 특히 건물의 천장이나 벽체 내에 매입되어 셰이드의 개구부 측이 노출되게 장착 될 수 있도록 하는 매입등(다운라이트)으로 이용할 수 있다.Such an illumination system can be used as an illumination light for collecting light by focusing a plurality of LEDs. In particular, the illumination system can be embedded in a ceiling or a wall of a building and can be used as a back light (down light) have.

도 42는 발광소자를 갖는 조명장치의 일실시예를 보여주는 도면으로서, 도 42에 도시된 바와 같이, 조명장치는, LED(light emitting diode) 광원(20)과, LED 광원(20)에서 발광된 빛의 출사 지향각을 설정하는 셰이드(30)를 포함하여 구성된다.42, an illuminating device includes an LED (light emitting diode) light source 20 and a light emitting diode (LED) light source 20 which emits light from the LED light source 20, as shown in FIG. 42. FIG. And a shade (30) for setting an emission-directing angle of light.

LED 광원(20)은 회로 기판(printed circuit board; PCB; 21) 상에 구비되는 적어도 하나 이상의 LED(22)를 포함할 수 있으며, 다수의 LED(22)가 회로 기판(21) 상에 배열되어 구비될 수 있다.The LED light source 20 may include at least one LED 22 provided on a printed circuit board 21 and a plurality of LEDs 22 are arranged on the circuit board 21 .

셰이드(30)는 LED 광원(20)에서 발광되는 광을 집속하여 일정 지향각을 가지고 개구부를 통하여 출사될 수 있도록 하며, 내측면에는 미러면을 가질 수 있다.The shade 30 condenses the light emitted from the LED light source 20 to have a predetermined directional angle to be emitted through the opening, and the inner surface of the shade 30 may have a mirror surface.

여기서, LED 광원(20)과 셰이드는 일정거리 간격 d만큼 이격되어 설치될 수 있다.Here, the LED light source 20 and the shade may be spaced apart by a predetermined distance d.

이와 같은 조명장치는 상술한 바와 같이, 다수의 LED(22)를 집속하여 빛을 얻는 조명등으로 사용될 수 있는 것으로서, 특히 건물의 천장이나 벽체 내에 매입되어 셰이드(30)의 개구부 측이 노출되게 장착 될 수 있도록 하는 매입등(다운라이트)으로 이용할 수 있다.As described above, the illumination device can be used as an illumination light for collecting light by collecting a plurality of LEDs 22, and is particularly mounted on a ceiling or wall of a building to expose the opening side of the shade 30 (Down light) that can be used to make it possible.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

Claims (24)

제 1 도전형 반도체층;
상기 제 1 도전형 반도체층 위에 형성되는 발광층; 및
상기 발광층 위에 형성되는 제 2 도전형 반도체층을 포함하고,
상기 발광층은 양자우물층과 양자장벽층을 포함하며,
상기 제 1 도전형 반도체층, 상기 제 2 도전형 반도체층, 상기 양자우물층, 상기 양자장벽층 중 적어도 어느 하나는 인듐(In)을 포함하고,
상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층은 알루미늄(Al)을 포함하며,
상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층의 인듐 함유량은 상기 양자장벽층의 인듐 함유량보다 크고 상기 양자우물층의 인듐 함유량보다 작고,
상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층의 면방향 격자상수는 상기 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 크고 상기 양자우물층의 면방향 격자상수보다 작은 발광소자.
A first conductive semiconductor layer;
A light emitting layer formed on the first conductive semiconductor layer; And
And a second conductivity type semiconductor layer formed on the light emitting layer,
Wherein the light emitting layer comprises a quantum well layer and a quantum barrier layer,
At least one of the first conductivity type semiconductor layer, the second conductivity type semiconductor layer, the quantum well layer, and the quantum barrier layer includes indium (In)
Wherein the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer includes aluminum (Al)
The indium content of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is larger than the indium content of the quantum barrier layer and smaller than the indium content of the quantum well layer,
Wherein a plane direction lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is larger than a planar direction lattice constant of the quantum barrier layer and smaller than a planar direction lattice constant of the quantum well layer.
제 1 항에 있어서,
상기 양자장벽층의 면방향 격자상수는 3.12 - 3.25Å이고, 상기 양자우물층의 면방향 격자상수는 3.2 - 3.55Å이며, 상기 제 1, 제 2 도전형 반도체층은 3.2 - 3.4Å인 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the planar direction lattice constant of the quantum barrier layer is in the range of 3.12 to 3.25 ANGSTROM, the planar lattice constant of the quantum well layer is in the range of 3.2 to 3.55 ANGSTROM, and the first and second conductivity type semiconductor layers are in the range of 3.2 to 3.4 ANGSTROM. .
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 도전형 반도체층, 상기 제 2 도전형 반도체층, 상기 양자우물층, 상기 양자장벽층 중 적어도 어느 하나는 인듐(In)을 포함하고,
상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층의 인듐 함유량은 상기 양자장벽층의 인듐 함유량보다 크고 상기 양자우물층의 인듐 함유량보다 작은 발광소자.
The method according to claim 1,
At least one of the first conductivity type semiconductor layer, the second conductivity type semiconductor layer, the quantum well layer, and the quantum barrier layer includes indium (In)
Wherein the indium content of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is larger than the indium content of the quantum barrier layer and smaller than the indium content of the quantum well layer.
제 1 항에 있어서,
상기 양자우물층은 InxGa1-xN, 상기 양자장벽층은 InyGa1-yN, 상기 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층은 InzGa1-zN으로 이루어지고, 상기 인듐(In) x, y, z의 조성은 x > z > y인 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the quantum well layer is In x Ga 1-x N, the quantum barrier layer is In y Ga 1-y N, the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is made of In z Ga 1-z N And the composition of indium (In) x, y, z is x>z> y.
제 4 항에 있어서,
상기 인듐(In) x, y, z의 조성범위는 0 ≤ x, y, z ≤ 0.3인 발광소자.
5. The method of claim 4,
The composition range of indium (In) x, y, and z is 0? X, y, z? 0.3.
제 4 항에 있어서,
상기 인듐(In) x의 조성범위는 0 < x ≤ 0.3이고, 상기 인듐(In) y의 조성범위는 0 ≤ y ≤ 0.1이며, 상기 인듐(In) z의 조성범위는 0 < z < 0.3인 발광소자.
5. The method of claim 4,
The composition range of indium (In) x is 0 <x ≦ 0.3, the composition range of indium (In) y is 0 ≦ y ≦ 0.1, and the composition range of indium (In) Light emitting element.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 도전형 반도체층 또는 제 2 도전형 반도체층은 마그네슘(Mg)을 포함하고, 상기 양자우물층 및 상기 양자장벽층 중 적어도 어느 하나는 인듐(In)을 포함하며,
상기 양자장벽층의 인듐 함유량은 상기 양자우물층의 인듐 함유량보다 작은 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer includes magnesium (Mg), at least one of the quantum well layer and the quantum barrier layer includes indium (In)
Wherein an indium content of the quantum barrier layer is smaller than an indium content of the quantum well layer.
제 1 항에 있어서,
상기 양자우물층은 InxGa1-xN, 상기 양자장벽층은 InyGa1-yN, 상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층은 MgzZn1-zO으로 이루어지고, 상기 인듐(In) x, y의 조성은 x > y인 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the quantum well layer is In x Ga 1-x N, the quantum barrier layer is In y Ga 1-y N, the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is Mg z Zn 1-z O And the composition of indium (In) x, y is x > y.
제 8 항에 있어서,
상기 인듐(In) x의 조성범위는 0 < x ≤ 0.3이고, 상기 인듐(In) y의 조성범위는 0 ≤ y ≤ 0.1이며, 상기 마그네슘(Mg) z의 조성범위는 0 < z ≤ 0.3인 발광소자.
9. The method of claim 8,
Wherein the composition range of the indium (In) x is 0 <x ≦ 0.3, the composition range of the indium (In) y is 0 ≦ y ≦ 0.1 and the composition range of the magnesium (Mg) Light emitting element.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 양자우물층은 InxGa1-xN, 상기 양자장벽층은 InyGa1-yN, 상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층은 InzAlaGa1-z-aN으로 이루어지고, 상기 인듐(In) x, y, z의 조성은 x > z > y인 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the quantum well layer is In x Ga 1-x N, the quantum barrier layer is In y Ga 1-y N, the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is In z Al a Ga 1-za N, and the composition of indium (In) x, y, and z is x>z> y.
제 1 항에 있어서,
상기 양자장벽층의 에너지밴드갭은 상기 양자우물층의 에너지밴드갭보다 크고, 상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층의 에너지밴드갭은 상기 양자장벽층의 에너지밴드갭보다 크거나 작은 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the energy band gap of the quantum barrier layer is larger than the energy band gap of the quantum well layer and the energy band gap of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is larger than the energy band gap of the quantum well layer Or smaller.
제 1 항에 있어서,
상기 양자장벽층의 에너지밴드갭은 3.0 - 5.0eV, 상기 양자우물층의 에너지밴드갭은 0.65 - 3.2eV, 상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층의 에너지밴드갭은 2.0 -8.0eV인 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the energy band gap of the quantum well layer is 3.0 to 5.0 eV, the energy band gap of the quantum well layer is 0.65 to 3.2 eV, and the energy band gap of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is 2.0 - 8.0 eV.
제 1 항에 있어서,
상기 양자장벽층의 두께는 5 - 15nm, 상기 양자우물층의 두께는 1.5 - 5nm, 상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층의 두께는 10nm - 200um인 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the quantum well layer is 5 to 15 nm, the thickness of the quantum well layer is 1.5 to 5 nm, and the thickness of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is 10 nm to 200 μm.
제 1 항에 있어서,
상기 발광층은 상기 양자우물층과 상기 양자장벽층이 반복적층된 다중 양자 우물 구조인 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the light emitting layer is a multiple quantum well structure in which the quantum well layer and the quantum barrier layer are repeatedly layered.
제 15 항에 있어서,
상기 양자장벽층 및 상기 양자우물층 중 적어도 하나의 면방향 격자상수는 상기 제 1, 제 2 도전형 반도체층 중 어느 하나로부터 멀어질수록 점차 커지는 발광소자.
16. The method of claim 15,
Wherein the planar lattice constant of at least one of the quantum barrier layer and the quantum well layer is gradually increased from the one of the first and second conductivity type semiconductor layers.
제 1 항에 있어서,
상기 양자장벽층 및 양자우물층 중 적어도 어느 하나의 면방향 격자상수는 두께방향으로 그레디언트(gradient)하게 가변하는 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein a plane direction lattice constant of at least one of the quantum barrier layer and the quantum well layer varies in a gradient direction in a thickness direction.
제 1 도전형 반도체층;
상기 제 1 도전형 반도체층 위에 형성되는 발광층; 및
상기 발광층 위에 형성되는 제 2 도전형 반도체층을 포함하고,
상기 발광층은 양자우물층과 양자장벽층을 포함하고,
상기 양자장벽층 및 상기 양자우물층의 에너지밴드갭은 두께 방향으로 점차적으로 가변하며,
상기 양자장벽층은 상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층에 대해 인장응력을 가지고, 상기 양자우물층은 상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층에 대해 압축응력을 가지는 발광소자.
A first conductive semiconductor layer;
A light emitting layer formed on the first conductive semiconductor layer; And
And a second conductivity type semiconductor layer formed on the light emitting layer,
Wherein the light emitting layer comprises a quantum well layer and a quantum barrier layer,
The energy band gap of the quantum barrier layer and the quantum well layer gradually varies in the thickness direction,
Wherein the quantum barrier layer has a tensile stress with respect to the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer, and the quantum well layer has a compressive stress with respect to the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer A light emitting device having a stress.
제 18 항에 있어서,
상기 제 1 도전형 반도체층 또는 상기 제 2 도전형 반도체층의 면방향 격자상수는 상기 양자장벽층의 면방향 격자상수보다 크고 상기 양자우물층의 면방향 격자상수보다 작은 발광소자.
19. The method of claim 18,
Wherein a plane direction lattice constant of the first conductivity type semiconductor layer or the second conductivity type semiconductor layer is larger than a planar direction lattice constant of the quantum barrier layer and smaller than a planar direction lattice constant of the quantum well layer.
패키지 몸체;
상기 패키지 몸체 상에 구비된 제 1 항 내지 제 9 항 및 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 발광 소자;
상기 패키지 몸체 상에 구비되고, 상기 발광 소자와 각각 연결되는 제 1 전극과 제 2 전극; 및
상기 발광 소자를 포위하는 충진재를 포함하는 발광 소자 패키지.
A package body;
A light emitting device according to any one of claims 1 to 9 and 11 to 19 provided on the package body;
A first electrode and a second electrode provided on the package body and connected to the light emitting element, respectively; And
And a filling material surrounding the light emitting element.
삭제delete 제 17 항에 있어서, 상기 양자우물층이 상기 양자우물층의 가장자리영역에서 중심영역으로 향하는 두께방향으로 상기 면방향 격자 상수가 점차 증가하는 발광 소자.18. The light emitting device according to claim 17, wherein the surface direction lattice constant gradually increases in a thickness direction of the quantum well layer from the edge region of the quantum well layer toward the center region. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 도전형 반도체층, 제 2 도전형 반도체층, 상기 양자우물층, 상기 양자장벽층 중 적어도 어느 하나는 인듐(In)을 포함하고,
상기 양자장벽층 및 상기 양자우물층 각각의 인듐 함유량은 두께 방향으로 점차 가변하는 발광 소자.
The method of claim 1, wherein at least one of the first conductive semiconductor layer, the second conductive semiconductor layer, the quantum well layer, and the quantum barrier layer comprises indium (In)
Wherein an indium content of each of the quantum barrier layer and the quantum well layer gradually varies in a thickness direction.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 도전형 반도체층, 제 2 도전형 반도체층, 상기 양자우물층, 상기 양자장벽층 중 적어도 어느 하나는 인듐(In)을 포함하고,
상기 양자장벽층은 복수의 양자장벽층을 포함하고, 상기 복수의 양자장벽층의 인듐 함유량은 서로 동일하고,
상기 양자우물층은 복수의 양자우물층을 포함하고, 상기 복수의 양자우물층의 인듐 함유량은 상기 제1, 제2 도전형 반도체층 중 어느 하나로부터 멀어질수록 점차 증가하는 발광 소자.
The method of claim 1, wherein at least one of the first conductive semiconductor layer, the second conductive semiconductor layer, the quantum well layer, and the quantum barrier layer comprises indium (In)
Wherein the quantum barrier layer includes a plurality of quantum barrier layers, the indium contents of the plurality of quantum barrier layers are equal to each other,
Wherein the quantum well layer includes a plurality of quantum well layers and the indium content of the plurality of quantum well layers gradually increases as the distance from one of the first and second conductivity type semiconductor layers increases.
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