KR101822720B1 - Photonic device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 소자에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광 소자는 제1 물질을 포함하며, 제1 밴드갭을 가지는 제1층, 및 상기 제1층의 일면 또는 양면에 적층되며, 상기 제1 물질을 포함하고, 상기 제1 밴드갭과 상이한 제2 밴드갭을 가지는 제2층을 포함한다.
본 발명은 동일한 물질의 다공성을 조절하여 그 물질이 가지는 고유한 밴드갭 에너지를 조절하는 방법을 이용한 것으로서, 단결정 물질이 아닌 다결정 혹은 비정질 물질에서도 이와 같은 특성을 확인하였는 바, 다양한 광 소자에 적용이 가능하다.The present invention relates to an optical element. An optical device according to an embodiment of the present invention includes a first layer including a first material and having a first band gap and a first layer stacked on one or both surfaces of the first layer, And a second layer having a second band gap different from the first band gap.
The present invention uses a method of controlling the intrinsic bandgap energy of a material by controlling the porosity of the same material. The characteristics of the polycrystalline or amorphous material, not a single crystal material, have been confirmed, It is possible.
Description
본 발명은 광 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 상기 광 소자는 발광 소자(LED), 수광 소자(solar cell), 광검출 소자(PD) 및 광변조 소자(optical modulator)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. The present invention relates to an optical element, and more particularly, to an optical element which is selected from the group consisting of a light emitting element (LED), a light receiving element (solar cell), a photodetector element (PD) and an optical modulator It can be one.
밴드갭 에너지는 반도체 물질이 가지는 대표적인 특징으로, 전기 전도도 뿐 아니라 빛의 흡수, 투과와 발광과 같은 제반 반도체 물성에 밀접하게 관계하는 중요한 물질 상수이다.Bandgap energy is a typical characteristic of semiconducting materials and is an important material constant closely related to electrical properties as well as to the properties of semiconductors such as light absorption, transmission and luminescence.
여기서, 물질 상수라 함은 한 물질이 가지는 밴드갭 에너지는 일정한 상수를 가진다는 뜻인데, 상기 물질 상수는 그 물질의 구성 원자와 그 조성, 그리고 결정 구조 등에 의해 결정된다.Here, the term "material constant" means that the band gap energy of a material has a constant value, which is determined by the constituent atoms of the material, its composition, and crystal structure.
따라서, 동일한 물질의 밴드갭 에너지를 임의로 조절하는 것은 쉽지 않은 일이며, 여러 물질로 화합물을 만들어 그 조성에 따라 밴드갭 에너지를 변화시키는 것이 일반적인 방법이다. 현재까지는 동일한 결정 구조의 물질을 이용하여 다른 밴드갭을 가지도록 만드는 방법은 알려져 있지 않다.Therefore, it is not easy to arbitrarily adjust the band gap energy of the same material, and it is a general method to make a compound with various materials and change the band gap energy according to the composition. Until now, it is not known how to use different materials with the same crystal structure to have different band gaps.
본 발명의 목적은 동일한 물질의 다공성을 조절함으로써 그 물질이 가지는 고유한 밴드갭 에너지를 조절하는 방법을 적용한 다양한 광 소자를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide various optical elements to which the method of adjusting the inherent band gap energy of the material by controlling the porosity of the same material is applied.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 소자는 제1 물질을 포함하며, 제1 밴드갭을 가지는 제1층, 및 상기 제1층의 일면 또는 양면에 적층되며, 상기 제1 물질을 포함하고, 상기 제1 밴드갭과 상이한 제2 밴드갭을 가지는 제2층을 포함한다.In order to achieve the above object, an optical device according to an embodiment of the present invention includes a first layer including a first material, a first layer having a first band gap, and a first layer stacked on one surface or both surfaces of the first layer, 1 material, and a second layer having a second band gap different from the first band gap.
상기 제1층의 다공도와 상기 제2층의 다공도는 서로 상이할 수 있다The porosity of the first layer and the porosity of the second layer may be different from each other
상기 제1층의 다공도가 상기 제2층의 다공도 보다 더 작은 경우, 상기 제1층의 상기 제1 밴드갭은 상기 제2층의 상기 제2 밴드갭 보다 더 크고, 상기 제1층의 굴절률은 상기 제2층의 굴절률 보다 더 크고, 상기 제1층의 I(222)/I(400) 값은 상기 제2층의 I(222)/I(400) 값 보다 더 클 수 있다.Wherein when the porosity of the first layer is less than the porosity of the second layer, the first band gap of the first layer is larger than the second band gap of the second layer, and the refractive index of the first layer is the first can be larger and, I (222) / I ( 400) value of the first layer is greater than I (222) / I (400 ) value of the second layer than the refractive index of the second layer.
상기 제1층과 제2층은 빗각 증착(oblique angle deposition, OAD)법을 이용하여 서로 다른 다공도를 가지도록 형성될 수 있다.The first layer and the second layer may be formed to have different porosities by using an oblique angle deposition (OAD) method.
상기 제1층을 형성하기 위한 상기 제1 물질의 플럭스 선과 기판의 수선이 이루는 각도와 상기 제2층을 형성하기 위한 상기 제1 물질의 플럭스 선과 기판의 수선이 이루는 각도는 서로 상이할 수 있다.The angle formed between the flux line of the first material for forming the first layer and the waterline of the substrate and the angle between the flux line of the first material for forming the second layer and the waterline of the substrate may be different from each other.
상기 물질의 플럭스 선과 기판의 수선이 이루는 각도가 증가함에 따라 밴드갭은 감소하고, 굴절률은 감소하고, I(222)/I(400) 값은 감소하는 경향을 가질 수 있다.As the angle between the flux line of the material and the waterline of the substrate increases, the bandgap decreases, the refractive index decreases, and the I (222) / I (400) value tends to decrease.
상기 물질의 플럭스 선과 기판의 수선이 이루는 각도가 0˚ 에서 60˚로 증가함에 따라, 상기 밴드갭은 4.02eV에서 3.87eV로 감소하고, 상기 굴절률은 1.95에서 1.76로 감소하고, I(222)/I(400) 값은 3.14에서 1.90으로 감소할 수 있다.As the angle between the flux line of the material and the waterline of the substrate increases from 0 to 60 degrees, the bandgap decreases from 4.02 eV to 3.87 eV, the refractive index decreases from 1.95 to 1.76, I (222) / The I (400) value can be reduced from 3.14 to 1.90.
상기 광 소자는 발광 소자(LED), 수광 소자(solar cell), 광검출 소자(PD) 및 광변조 소자(optical modulator)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The optical device may be any one selected from the group consisting of a light emitting device (LED), a light receiving device (solar cell), a photodetector device (PD), and an optical modulator.
본 발명은 동일한 물질의 다공성을 조절하여 그 물질이 가지는 고유한 밴드갭 에너지를 조절하는 방법을 이용한 것으로서, 단결정 물질이 아닌 다결정 혹은 비정질 물질에서도 이와 같은 특성을 확인하였는 바, 다양한 광 소자에 적용이 가능하다.The present invention uses a method of controlling the intrinsic bandgap energy of a material by controlling the porosity of the same material. The characteristics of the polycrystalline or amorphous material, not a single crystal material, have been confirmed, It is possible.
도 1은 빗각 증착방법을 적용하여 ITO 박막을 증착하였을 경우, 증착 각도에 따라 ITO의 다공성의 변화의 일례를 보여주는 그래프이다.
도 2 내지 도 4는 각각 유리 기판, 사파이어 기판 및 실리콘 웨이퍼에 ITO 박막을 빗각 증착방법을 이용하여 증착한 샘플의 광학 현미경 사진이다.
도 5는 ITO 박막의 밴드갭 에너지를 확인하기 위해 투과도(transmittance)를 측정한 결과이다.
도 6 내지 9는 빗각 증착법의 각도가 각각 0˚, 10˚, 50˚, 60˚ 에서 형성된 ITO 박막의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 10은 Tauc 방법을 통해 얻어진 각 ITO 박막의 밴드갭 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 11은 유리 기판에 형성된 ITO 박막에 대한 XRD(X-ray diffraction) 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 적층체를 광 검출 소자에 적용한 경우를 나타내는 개략도이다.FIG. 1 is a graph showing an example of the change in porosity of ITO according to the deposition angle when an ITO thin film is deposited by using the oblique deposition method.
FIGS. 2 to 4 are optical microscope photographs of a sample obtained by depositing an ITO thin film on a glass substrate, a sapphire substrate, and a silicon wafer, respectively, using an oblique deposition method.
FIG. 5 shows a result of measuring the transmittance in order to confirm the band gap energy of the ITO thin film.
6 to 9 are scanning electron microscope (SEM) photographs of ITO thin films formed at oblique angle of 0, 10, 50 and 60, respectively.
10 is a graph showing the band gap energy of each ITO thin film obtained by the Tauc method.
11 is a graph showing XRD (X-ray diffraction) measurement results of an ITO thin film formed on a glass substrate.
12 is a schematic view showing the case where the laminate of the present invention is applied to a light detecting element.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 소자는 제1 물질을 포함하며, 제1 밴드갭을 가지는 제1층, 및 상기 제1층의 일면 또는 양면에 적층되며, 상기 제1 물질을 포함하고, 상기 제1 밴드갭과 상이한 제2 밴드갭을 가지는 제2층을 포함하는 적층체를 포함한다.An optical device according to an embodiment of the present invention includes a first layer including a first material and having a first band gap and a first layer stacked on one or both surfaces of the first layer, And a second layer having a second band gap different from the first band gap.
상기 광 소자는 동일한 물질의 다공성을 조절하여 그 물질이 가지는 고유한 밴드갭 에너지를 조절하는 방법을 이용한 것이다. 또한, 상기와 같은 동일한 물질의 다공성을 조절하여 밴드갭 에너지를 조절하는 방법은 단결정 물질 뿐만 아니라 다결정 또는 비정질 물질에서도 가능하다.The optical device uses a method of controlling the intrinsic band gap energy of the material by controlling the porosity of the same material. In addition, the method of controlling the band gap energy by controlling the porosity of the same material as described above can be applied not only to single crystal materials but also to polycrystalline or amorphous materials.
이에 따라, 상기 제1 층과 상기 제2층은 서로 동일한 결정 구조를 가지는 물질로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 제1층의 다공도와 상기 제2층의 다공도는 서로 상이할 수 있다.Accordingly, the first layer and the second layer may be made of materials having the same crystal structure, and the porosity of the first layer and the porosity of the second layer may be different from each other.
이때, 상기 제1층의 다공도가 상기 제2층의 다공도 보다 더 작은 경우, 상기 제1층의 상기 제1 밴드갭은 상기 제2층의 상기 제2 밴드갭 보다 더 크고, 상기 제1층의 굴절률은 상기 제2층의 굴절률 보다 더 크고, 상기 제1층의 I(222)/I(400) 값은 상기 제2층의 I(222)/I(400) 값 보다 더 큰 관계를 가질 수 있다.Wherein when the porosity of the first layer is less than the porosity of the second layer, the first band gap of the first layer is greater than the second band gap of the second layer, the refractive index is larger, the second I (222) / I (400 ) value of the first layer may have greater relation than I (222) / I (400 ) value of the second layer than the refractive index of the second layer have.
상기 동일한 제1 물질로 이루어진 상기 제1층과 상기 제2층의 다공도를 조절하는 방법은 일반적으로 알려진 다양한 방법이 적용 가능하며, 일 예로 상기 제1층과 제2층은 빗각 증착(oblique angle deposition, OAD)법을 이용하여 서로 다른 다공도를 가지도록 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.As a method for controlling the porosity of the first layer and the second layer made of the same first material, various known methods are applicable. For example, the first layer and the second layer may be formed by oblique angle deposition , And OAD). However, the present invention is not limited thereto.
상기 빗각 증착법은 기판의 수선과 증착 물질의 플럭스 선 방향 사이에 일정한 경사각을 두고 증착을 하는 방법으로서, 증착 물질의 표면 확산과 초기 증착 물질로 인해 생기는 그림자 효과(self-shadowing effect)로 인해 나노 구조의 기공도가 높은 박막을 형성시킬 수 있다. The oblique deposition method is a method of depositing the substrate at a predetermined inclination angle between the waterline of the substrate and the flux line direction of the deposition material. Due to the surface diffusion of the deposition material and the self-shadowing effect caused by the initial deposition material, A thin film having high porosity can be formed.
상기 빗각 증착법에서는 상기 경사각이 커질수록 다공도가 높은 박막을 얻을 수 있으므로, 상기 제1층을 형성하기 위한 상기 제1 물질의 플럭스 선과 상기 기판의 수선이 이루는 각도와 상기 제2층을 형성하기 위한 상기 제1 물질의 플럭스 선과 상기 기판의 수선이 이루는 각도를 서로 상이하도록 함으로써, 상기 제1층과 상기 제2층의 밴드갭을 서로 상이하게 조절할 수 있다.The angle formed by the flux line of the first material for forming the first layer and the waterline of the substrate to form the first layer and the angle formed by the angle formed between the flux line of the first material and the water line for forming the second layer, By making the angle between the flux line of the first material and the waterline of the substrate to be different from each other, the band gap between the first layer and the second layer can be adjusted to be different from each other.
이는 상기 물질의 플럭스 선과 기판의 수선이 이루는 각도가 증가함에 따라, 상기 다공도가 높은 박막을 얻을 수 있고, 상기 다공도가 높아짐에 따라 상기 밴드갭은 감소하고, 굴절률은 감소하고, I(222)/I(400) 값은 감소하는 경향을 이용하여 이루어질 수 있다.This is because there is the porosity to obtain a high thin film, depending on the porosity increases and decreases is the band gap, the refractive index is reduced, I (222) as the angle at which the repair of the flux lines and the substrate of the material of increasing / The I (400) value can be made using a tendency to decrease.
보다 구체적으로, 상기 물질의 플럭스 선과 기판의 수선이 이루는 각도가 0˚ 에서 60˚로 증가함에 따라, 상기 밴드갭은 4.02eV에서 3.87eV로 감소하고, 상기 굴절률은 1.95에서 1.76로 감소하고, I(222)/I(400) 값은 3.14에서 1.90으로 감소할 수 있다.More specifically, as the angle between the flux line of the material and the waterline of the substrate increases from 0 to 60, the bandgap decreases from 4.02 eV to 3.87 eV, the refractive index decreases from 1.95 to 1.76, and I (222) / I (400) value can be reduced from 3.14 to 1.90.
이는 일반적으로 낮은 굴절률의 물질이 높은 밴드갭을 가진다는 기존의 기술 상식에 반하는 것으로서(예를 들어, GaN와 AlGaN, GaAs와 AlGaAs 비교), 본 발명은 동일한 물질의 다공성을 조절함으로써 굴절률의 변화뿐 아니라 밴드갭의 변화도 동시에 가져온다는 것을 확인하고, 그 관계 또한 일반적으로 알려진 관계와 반대로 굴절률이 작아짐에도 밴드갭이 동시에 작아지는 것을 확인한 결과로 이루어진 것이다.This is in contrast to the conventional technology (for example, GaN and AlGaN, GaAs and AlGaAs) that a material with a low refractive index generally has a high bandgap, And that the band gaps are simultaneously reduced even when the refractive index is reduced, as opposed to the generally known relationship.
이는 상기 다공성의 정도에 따라 상기 제1층 또는 제2층의 결정학적 구조가 달라지기 때문인 것으로 생각된다. 즉, 상기 I(222)/I(400) 값은 결정성(crystal quality)을 나타내는 파라미터인 것으로 알려져 있는데, 상기 빗각 증착법의 각도가 0˚에서 상기 I(222)/I(400) 값은 약 3.14이고, 빗각 증착법의 각도가 60˚에서 상기 I(222)/I(400) 값은 약 1.90이다. 이를 통하여, 상기 빗각 증착법의 각도가 상기 ITO 박막의 미세 구조와 광학적 특성에 영향을 미침을 알 수 있다. This is thought to be due to the change in the crystallographic structure of the first or second layer depending on the degree of porosity. That is, the I (222) / I (400) value is known to be a parameter indicating crystal quality. When the angle of the oblique deposition is 0, the I (222) / I (400) 3.14, and the value of I (222) / I (400) is about 1.90 when the angle of the oblique deposition is 60 DEG. As a result, it can be seen that the angle of the oblique deposition method affects the microstructure and optical characteristics of the ITO thin film.
구체적으로, 상기 빗각 증착법의 각도가 증가함에 따라 상기 제1층 또는 제2층의 다공성은 증가하는 경향을 가지나, 굴절률과 밴드갭은 감소한다. 이는 상기 빗각 증착법의 각도가 증가함에 따라 상기 제1층 또는 제2층은 우선적으로 <100> 면 방향으로 성장하게 되고, 상기 제1층 또는 제2층과 기판의 계면에서의 변형율(strain)이 증가하게 되어 밴드갭이 감소하는 결과로 이어지기 때문이다.Specifically, as the angle of the oblique deposition increases, the porosity of the first layer or the second layer tends to increase, but the refractive index and the bandgap decrease. As the angle of the oblique deposition increases, the first layer or the second layer is preferentially grown in the <100> plane direction, and the strain at the interface between the first layer or the second layer and the substrate is Resulting in a decrease in the band gap.
상기 경사각은 90˚ 미만이며, 바람직하게는 10˚ 보다 크고 90˚ 보다 작을 수 있고, 더욱 바람직하게는 10˚ 내지 60˚일 수 있다. 이 경우, 초기에 기판의 상면에 형성되는 섬(island) 형태의 초기 증착 물질의 뒷면에 그림자 영역이 형성되며, 이후에 증착되는 물질은 그림자 영역에는 증착이 되지 않고, 초기 증착 물질 위에만 증착되므로, 나노 막대(nano rod) 형태를 갖는 다공성 박막이 형성된다.The inclination angle is less than 90 deg., Preferably greater than 10 deg., Less than 90 deg., And more preferably from 10 deg. To 60 deg. In this case, a shadow region is initially formed on the back side of the island-shaped initial deposition material formed on the upper surface of the substrate, and then the deposited material is deposited only on the initial deposition material without being deposited in the shadow region , And a nano rod are formed.
상기 빗각 증착법으로 박막을 형성할 때, 상기 기판의 회전 속도와 방향 및 경사각 변화에 따라 형성된 상기 제1층 및 상기 제2층은 나노 헬릭스(nano helix), 나노 막대(nano rod), 경사 나노 막대(oblique nano rod), 나노 와이어(nano wire), 나노 리본(nano ribbon), 나노 스프링(nano spring), 나노 콘(nano cone) 중 어느 하나의 형상의 다공성 나노 구조로 형성될 수 있다. When the thin film is formed by the oblique deposition method, the first layer and the second layer formed according to the rotation speed, direction and inclination angle of the substrate are formed of nano helix, nano rod, a porous nano structure having an oblique nano rod, a nano wire, a nano ribbon, a nano spring, and a nano cone.
상기 빗각 증착법의 구체적인 방식으로는 물리증착법인 전자빔 증착법 또는 스퍼터 증착법 또는 펄스드 레이저 증착법을 이용할 수 있다.As a specific method of the oblique deposition, an electron beam deposition method, a sputter deposition method, or a pulsed laser deposition method, which is a physical vapor deposition method, may be used.
상기 제1층 및 상기 제2층이 포함하는 상기 제1 물질은 TiOx, SiC, GaN, ZnO, GaP, SiNx, ZrO2, AlN, Al2O3, MgO, SiO2, CaF2, MgF2, ITO(Indium Tin Oxide), ZITO(Zinc-doped Indium Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide), GIO(Gallium Indium Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), AZO(Aluminium-doped Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide), In4Sn3O12 및 Zn1-xMgxO(Zinc Magnesium Oxide, 0≤x≤1) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 바람직하게 ITO일 수 있다.The first material to the first layer and comprising the second layer is TiO x, SiC, GaN, ZnO , GaP, SiN x,
상기 적층체는 상기 제1층과 상기 제2층이 반복적으로 교대 적층하여 이루어질 수도 있는데, 상기 제1층과 상기 제2층이 반복적으로 교대 적층하여 이루어지는 경우 상기 적층체의 효율이 더욱 향상될 수 있다.When the first layer and the second layer are repeatedly stacked alternately, the efficiency of the stacked body may be further improved. have.
상기 적층체는 상기 광 소자의 구조 및 상기 광 소자 내에서의 위치에 따라 광의 투과, 흡수, 변조, 간섭, 회절 또는 발광 등의 다양한 역할을 담당할 수 있다. 이에 따라, 상기 광 소자는 발광 소자(LED), 수광 소자(solar cell), 광검출 소자(PD) 및 광변조 소자(optical modulator)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 상기 적층체는 상기 광 소자 내에서 활성층으로서 역할을 할 수 있고, 광 필터와 같은 보조적인 기능성 층으로서 역할을 할 수도 있다.The stacked body may play various roles such as transmission, absorption, modulation, interference, diffraction, or light emission depending on the structure of the optical element and the position in the optical element. Accordingly, the optical device may be any one selected from the group consisting of a light emitting device, a solar cell, a photodetector, and an optical modulator, Serve as an active layer in the optical element, and may serve as an auxiliary functional layer such as an optical filter.
구체적으로, 상기 광 소자는 적층체 이외에 서로 이격되어 배치되는 제 1 전극 및 제 2 전극과 선택적으로 상기 전극들에 접하도록 배치되는 반도체층을 더 포함할 수 있다.Specifically, the optical device may further include a first electrode and a second electrode that are disposed apart from each other in addition to the stacked structure, and a semiconductor layer that is selectively disposed to contact the electrodes.
또한, 상기 광 소자는 상기 전극 등이 형성되는 기판을 추가로 포함할 수 있다. 기판은 상기 광 소자를 제작하기 위한 통상의 웨이퍼를 지칭할 수 있다. 이러한 기판의 예로는 사파이어 기판, Al2O3, SiC, ZnO, Si, GaAs, GaP, LiAl2O3, BN, AlN 및 GaN 등을 들 수 있다.In addition, the optical device may further include a substrate on which the electrode and the like are formed. The substrate may refer to a conventional wafer for fabricating the optical element. Examples of such a substrate include a sapphire substrate, Al 2 O 3 , SiC, ZnO, Si, GaAs, GaP, LiAl 2 O 3 , BN, AlN and GaN.
상기 광 소자의 반도체층은 상기 제 1 및 제 2 전극을 통하여 주입되는 전기를 빛으로 변환하여 실제 발광이 나타나는 층이다. 이러한 반도체층은 광 소자의 종류에 따라 당 업계에 알려진 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 구조를 채용할 수 있는 광 소자로는 다양한 광 소자들이 있을 수 있으며, 사용 가능한 광 소자의 예시로 발광 소자(LED: Light Emitting Diode), 반도체 레이저(LD: Laser Diode) 또는 고체 레이저(Solid Laser) 등을 들 수 있다.The semiconductor layer of the optical element is a layer in which electricity injected through the first and second electrodes is converted into light to emit light. Such a semiconductor layer may use any material known in the art without restriction depending on the type of optical device. Examples of the optical devices that can be used in the optical device include various types of optical devices such as a light emitting diode (LED), a semiconductor laser (LD), or a solid laser ) And the like.
하나의 예시에서 상기 광 소자가 발광 소자(LED)라면 상기 반도체층은 N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 포함할 수 있다. 각각의 반도체층을 구성하는 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려져 있다. In one example, if the optical device is a light emitting device (LED), the semiconductor layer may include an N-type semiconductor layer, an active layer, and a P-type semiconductor layer. The method of forming each semiconductor layer is well known in the art to which the present invention belongs.
상기 N형 반도체층의 예로는 Si가 도핑된 GaN, InN, AlN(Ⅲ-Ⅴ족)층 등과 같은 질화물과 이러한 질화물을 일정한 비율로 혼합한 화합물, 예를 들면, AlGaN 등을 들 수 있다. 한편, 상기 광 소자는 상기 기판 상에 상기 N형 반도체층을 형성하기 전에 기판 과의 격자 부정합을 완화하기 위하여 AlN 또는 GaN을 포함하는 버퍼층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 버퍼층 상에 언도프트(undoped)층을 형성할 수 있는데, 상기 언도프트층은 불순물이 도핑되지 않은 층으로 형성할 수 있고, 예를 들면 언도프트 GaN층으로 형성할 수 있다.Examples of the N-type semiconductor layer include nitrides such as Si-doped GaN, InN, and AlN (III-V) layers and compounds obtained by mixing these nitrides in a certain ratio, for example, AlGaN. Meanwhile, the optical device may form a buffer layer including AlN or GaN to mitigate lattice mismatching with the substrate before forming the N-type semiconductor layer on the substrate. In addition, an undoped layer may be formed on the buffer layer. The undoped layer may be formed of an undoped layer, for example, an undoped GaN layer.
상기 활성층은 소정의 밴드 갭을 가지며 양자 우물이 만들어져 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, 상기 적층체를 상기 활성층으로 이용할 수 있다. 상기 활성층이 상기 적층제가 아닌 경우, 상기 활성층은 양자 우물층과 장벽층이 반복적으로 복수 적층된 다중 양자 우물 구조(MQW)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 다중 양자 우물 구조의 활성층은 InGaN과 GaN이 반복적으로 적층되어 형성될 수 있고, AlGaN과 GaN이 반복적으로 적층되어 형성될 수도 있다. 여기서, 상기 활성층을 이루는 물질의 종류에 따라 전자 및 정공이 결합하여 발생하는 발광 파장이 변화되기 때문에 목표로 하는 파장에 따라 활성층에 포함되는 반도체 재료를 조절할 수 있다. 즉, 상기 활성층에서 생성되는 광의 파장은 양자 우물층에서 In의 양을 조절함으로써 다양하게 조절할 수 있다. 예를 들어, InGaN 양자 우물층 중 In 함량을 증가 시킴에 따라 밴드갭이 작아져 발광 파장이 길어지는 현상을 이용하여 자외선 영역에서부터 청색, 녹색, 적색 등 모든 가시광 영역까지의 광을 방출할 수 있다. 또 다른 방법으로, 발광 파장은 양자 우물층의 두께를 조절함으로써 변화시킬 수 있는데, 예를 들어 InGaN 양자 우물층의 두께를 증가시키면 밴드갭이 작아져 적색 쪽의 광을 방출할 수 있다. 뿐만 아니라, 양자 우물층의 다층 구조를 이용하여 백색광을 얻을 수도 있다. 즉, 다층 InGaN 양자 우물층의 적어도 하나의 층마다 In 함량을 다르게 조절하여, 청색 발광, 녹색 발광 및 적색 발광을 구성하면 전체로서 백색광을 얻을 수 있다.The active layer has a predetermined bandgap and is a region where quantum wells are formed to recombine electrons and holes, and the laminate can be used as the active layer. When the active layer is not the stacked layer, the active layer may be formed of a multiple quantum well structure (MQW) in which a plurality of quantum well layers and barrier layers are repeatedly stacked. For example, the active layer of the multiple quantum well structure may be formed by repeatedly laminating InGaN and GaN, and may be formed by repeatedly laminating AlGaN and GaN. Since the emission wavelength generated by the combination of electrons and holes changes according to the kind of the material forming the active layer, the semiconductor material included in the active layer can be controlled according to the target wavelength. That is, the wavelength of light generated in the active layer can be variously controlled by controlling the amount of In in the quantum well layer. For example, by increasing the In content of the InGaN quantum well layer, the bandgap is reduced and the emission wavelength is lengthened to emit light from the ultraviolet region to all visible light regions such as blue, green, and red . Alternatively, the emission wavelength can be changed by controlling the thickness of the quantum well layer. For example, increasing the thickness of the InGaN quantum well layer can reduce the band gap and emit red light. In addition, a white light can be obtained by using a multilayer structure of a quantum well layer. That is, when blue light, green light, and red light are configured by adjusting the In content of each layer of at least one layer of the multi-layer InGaN quantum well layer, white light as a whole can be obtained.
상기 P형 반도체층은 P형 불순물이 도핑된 반도체층일 수 있으며, 그에 따라 활성층에 정공을 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 P형 반도체층은 Mg가 도핑된 GaN, InN, AlN(Ⅲ-Ⅴ족) 등과 같은 질화물과 이러한 질화물을 일정한 비율로 혼합한 화합물, 예를 들면, AlGaN 또는 AlInGaN을 포함한 다양한 반도체 물질을 이용할 수 있다. 이러한 P형 반도체층은 단일층으로 형성할 수도 있고, 다층으로 형성할 수도 있다.The P-type semiconductor layer may be a semiconductor layer doped with a P-type impurity, thereby supplying holes to the active layer. For example, the P-type semiconductor layer may be formed of a nitride semiconductor such as GaN, InN, AlN (III-V) doped with Mg, and a compound in which these nitride are mixed at a predetermined ratio, for example, various semiconductors including AlGaN or AlInGaN Materials can be used. The P-type semiconductor layer may be formed as a single layer or as a multi-layered structure.
상기 제 1 및 제 2 전극도 광 소자의 종류에 따라 당 업계에 알려진 물질을 제한 없이 사용할 수 있다.The first and second electrodes may also use materials known in the art without limitation, depending on the type of optical element.
하나의 예시에서 광 소자가 발광 소자라면 상기 제 1 전극으로는 N형 전극을, 상기 제 2 전극으로는 P형 전극을 사용할 수 있다. 상기 N형 및 P형 전극을 구성하는 방법도 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려져 있다. In one example, if the optical device is a light emitting device, the first electrode may be an N-type electrode, and the second electrode may be a P-type electrode. Methods for forming the N-type and P-type electrodes are also well known in the art.
상기 N형 전극 및 상기 P형 전극은 도전성 물질을 이용하여 형성할 수 있는데, 예를 들면, Ti, Cr, Au, Al, Ni, Ag, Zn 등의 금속 물질 또는 이들의 합금을 이용하여 단일층 또는 다층으로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 P형 전극은 전류의 확산을 위한 전극 패턴에 따라 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 P형 반도체층 상부에 상기 P형 전극을 통해 인가되는 전원이 상기 P형 반도체층에 고르게 공급되도록 하기 위해 투명 전극이 형성될 수 있다. 상기 P형 반도체층은 수직으로 예컨데 수 Ω의 저항을 갖고 수평으로 예컨데 수백 ㏀의 저항을 갖기 때문에 수평 방향으로는 전류가 흐르지 않고 수직 방향으로 대부분의 전류가 흐르게 된다. 따라서, 상기 P형 반도체층에 국부적으로 전원을 인가하게 되면 상기 P형 반도체층 전체적으로 전류가 흐르지 않으므로 투명 전극을 형성하여 상기 P형 반도체층에 전체적으로 전류가 흐를 수 있도록 한다. 상기 투명 전극은 활성층에서 발생된 광이 잘 투과될 수 있도록 투명 도전성 물질로 형성될 수 있는데, 예를 들면, ITO, IZO, ZnO, RuOx, TiOx 또는 IrOx 등으로 형성할 수 있다. The N-type electrode and the P-type electrode may be formed using a conductive material. For example, a metal material such as Ti, Cr, Au, Al, Ni, Ag, or Zn, Or may be formed in multiple layers. Here, the P-type electrode may be formed in a plurality of electrode patterns according to an electrode pattern for current diffusion. A transparent electrode may be formed on the P-type semiconductor layer to uniformly supply power to the P-type semiconductor layer through the P-type electrode. Since the P-type semiconductor layer has a resistance of several ohms, for example, and has a horizontal resistance of, for example, several hundreds of k ?, most current flows in the vertical direction without flowing current in the horizontal direction. Therefore, when power is locally applied to the P-type semiconductor layer, a current does not flow through the P-type semiconductor layer as a whole, so that a transparent electrode is formed so that current can flow through the P-type semiconductor layer as a whole. The transparent electrode may be formed of a transparent conductive material, for example, ITO, IZO, ZnO, RuO x , TiO x , IrO x , or the like so that light generated in the active layer can be well transmitted.
본 명세서에서 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 쌍을 이루어 반도체층에 전압을 인가할 수 있는 전극을 의미한다. 따라서, 상기 P형 전극과 투명 전극은 제 2 전극으로 분류될 수 있고, 상기 도체-부도체 상전이 물질은 P형 전극, 투명 전극 또는 이들 모두에 형성될 수 있다. In this specification, the first electrode and the second electrode mean an electrode capable of applying a voltage to the semiconductor layer in a pair. Accordingly, the P-type electrode and the transparent electrode may be classified as a second electrode, and the conductive-nonconductive phase transition material may be formed on the P-type electrode, the transparent electrode, or both.
또한, 상기 광 소자는 상기 투명 전극 외에 상기 P형 전극 측으로 방출되는 빛을 상부로 반사하기 위해 상기 P형 반도체층 상에 형성된 반사층을 추가로 포함할 수 있다. 반사층은 비교적 큰 에너지 밴드갭을 갖는 P형 반도체층과의 접촉 저항을 낮추면서도, 높은 반사율을 갖는 물질로 형성된다. 예를 들어, 반사층은 Ag, Ni, Al, Ph, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 그 합금으로 형성될 수 있으며, 70% 이상의 반사율을 갖는 것이 바람직하다.
The optical element may further include a reflective layer formed on the P-type semiconductor layer so as to reflect upwardly the light emitted toward the P-type electrode in addition to the transparent electrode. The reflective layer is formed of a material having a high reflectance while lowering the contact resistance with the P-type semiconductor layer having a relatively large energy band gap. For example, the reflective layer may be formed of Ag, Ni, Al, Ph, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au and alloys thereof and preferably has a reflectance of 70% or more.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
(실험예 1)(Experimental Example 1)
도 1은 빗각 증착방법을 적용하여 ITO 박막을 증착하였을 경우, 증착 각도에 따라 ITO의 다공성(porosity) 및 굴절률(refractive index)의 변화의 일례를 보여주는 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing an example of changes in porosity and refractive index of ITO according to a deposition angle when an ITO thin film is deposited using an oblique deposition method.
상기 도 1을 참고하면, 빗각 증착법의 각도가 증가함에 따라 다공성의 정도가 증가하는 경향을 보이지만, 굴절률은 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이때, 최대 굴절률은 빗각 증착법의 각도가 60˚에서 약 1.76이었다.
Referring to FIG. 1, the degree of porosity tends to increase as the angle of the oblique deposition increases, but the refractive index decreases. At this time, the maximum refractive index was 1.76 at an angle of 60 degrees for the oblique deposition method.
(실험예 2)(Experimental Example 2)
도 2 내지 도 4는 각각 유리 기판, 사파이어 기판 및 실리콘 웨이퍼에 ITO 박막을 빗각 증착방법을 이용하여 증착한 샘플의 광학 현미경 사진이다.FIGS. 2 to 4 are optical microscope photographs of a sample obtained by depositing an ITO thin film on a glass substrate, a sapphire substrate, and a silicon wafer, respectively, using an oblique deposition method.
구체적으로, 증착 각도에 따른 ITO 박막의 다공성을 확인하기 위해 유리 기판, 사파이어 기판 및 실리콘 웨이퍼 위에 빗각 증착 방식을 이용해서 10˚ 간격으로 0˚, 10˚, 20˚, 30˚, 40˚, 50˚, 60˚의 각기 다른 각도에서 6개의 ITO 박막을 증착하였다. 이때, 상기 빗각 증착방법은 e-beam evaporation을 이용하였다.Specifically, in order to confirm the porosity of the ITO thin film according to the deposition angle, 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, and 50 ° are formed on the glass substrate, the sapphire substrate, Six ITO thin films were deposited at different angles of ° and 60 °. At this time, the oblique deposition method uses e-beam evaporation.
상기 도 2 내지 4를 참고하면, 동일한 증착 조건에서 각도의 차이만으로 표면의 색상이 다른 것을 일차적으로 확인할 수 있으며, 이는 증착 각도에 따른 굴절률의 차이에 기인한 것으로 판단된다.
Referring to FIGS. 2 to 4, different colors of the surface can be primarily confirmed only by the difference in the angle under the same deposition conditions, which is considered to be caused by the difference in the refractive index depending on the deposition angle.
(실험예 3)(Experimental Example 3)
도 5는 상기 실험예 2에서 제조된 ITO 박막의 밴드갭 에너지를 확인하기 위해 JASCO Spectrometer 시스템을 이용한 투과도(transmittance)를 측정한 결과이다.FIG. 5 is a graph illustrating the transmittance of the ITO thin film prepared in Experimental Example 2 using a JASCO spectrometer system to determine the band gap energy.
상기 도 5를 참고하면, 빗각 증착법의 각도가 증가함에 따라 투과도 피크(peak)와 밸리(valley)가 짧은 파장(wavelength) 쪽으로 옮겨지는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that as the angle of the oblique deposition increases, the transmittance peaks and the valleys are shifted toward a shorter wavelength.
도 6 내지 9는 빗각 증착법의 각도가 각각 0˚, 10˚, 50˚ 및 60˚에서 형성된 ITO 박막의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다. 상기 도 6 내지 9를 참고하면, 빗각 증착법의 각도가 0˚, 10˚인 경우 부드러운 표면과 특색 없는 단면을 가짐을 확인할 수 있으나, 빗각 증착법의 각도가 50˚, 60˚인 경우 표면의 스팟들과 기둥 형상의 단면을 확인할 수 있다. 이로써 ITO 박막의 미세 구조의 변화가 직접적으로 박막의 다공성과 관련이 있음을 알 수 있으며, 이는 박막의 굴절률과 같은 광학적 특성에도 영향을 미치게 됨을 알 수 있다.6 to 9 are scanning electron microscope (SEM) photographs of ITO thin films formed at oblique angle of 0, 10, 50 and 60, respectively. Referring to FIGS. 6 to 9, when the angle of the oblique deposition is 0 ° and 10 °, it can be seen that the surface has a soft surface and a non-characteristic cross section. However, when the angle of the oblique deposition is 50 ° and 60 °, And the cross-sectional shape can be confirmed. It can be seen that the change of the microstructure of the ITO thin film is directly related to the porosity of the thin film, and it also affects the optical characteristics such as the refractive index of the thin film.
도 10은 상기 도 5의 투과도 결과를 이용하여 Tauc 방법을 통해 얻어진 각 ITO 박막의 밴드갭 에너지를 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing the band gap energy of each ITO thin film obtained by the Tauc method using the result of the transmission of FIG.
상기 도 10을 참고하면, 밀도가 높은(dense) ITO의 경우 증착 각도 0˚에서 4.02 eV의 밴드갭 에너지를 가지나, 증착 각도 60˚에서는 밴드갭 에너지가 3.87 eV까지 변하는 것을 알 수 있다. 이 차이는 파장으로 환산하면 10 nm에 달하는 큰 차이이다. 즉, 상기 빗각 증착법의 각도가 증가함에 따라 밴드갭은 감소하는 것을 알 수 있다.
Referring to FIG. 10, in the case of dense ITO, the band gap energy at a deposition angle of 0 ° is 4.02 eV, but at a deposition angle of 60 °, the band gap energy varies to 3.87 eV. This difference is a large difference of 10 nm in terms of wavelength. That is, the bandgap decreases as the angle of the oblique deposition is increased.
(실험예 4)(Experimental Example 4)
도 11은 유리 기판에 형성된 ITO 박막에 대한 XRD(X-ray diffraction) 측정 결과를 나타내는 그래프이다.11 is a graph showing XRD (X-ray diffraction) measurement results of an ITO thin film formed on a glass substrate.
구체적으로, ITO 증착 동안 잠재적인 미세 구조의 변화를 관찰하기 위하여, 유리 기판 위에 빗각 증착 방식을 이용해서 10˚ 간격으로 0˚, 10˚, 20˚, 30˚, 40˚, 50˚, 60˚의 각기 다른 각도에서 6개의 ITO 박막을 증착하였다.Specifically, in order to observe the change in potential microstructure during the ITO deposition, an oblique deposition method was used to observe the change of the microstructure during the ITO deposition, and the angle of 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, Six ITO thin films were deposited at different angles.
상기 도 11을 참고하면, 빗각 증착법의 각도에 따라 (222) 피크 강도(I(222))와 (400) 피크 강도(I(400))의 비율이 상대적으로 크게 변함을 알 수 있다. 즉, 상기 I(222)/I(400) 값은 결정성(crystal quality)을 나타내는 파라미터인 것으로 알려져 있는데, 상기 빗각 증착법의 각도가 0˚에서 상기 I(222)/I(400) 값은 약 3.14이고, 상기 빗각 증착법의 각도가 60˚에서 상기 I(222)/I(400) 값은 약 1.90이다.Referring to FIG. 11, it can be seen that the ratio of the (222) peak intensity I (222 ) to the (400) peak intensity I (400) varies relatively greatly depending on the angle of the oblique deposition method. That is, the I (222) / I (400) value is known to be a parameter indicating crystal quality. When the angle of the oblique deposition is 0, the I (222) / I (400) 3.14, and the value of I (222) / I (400) is about 1.90 at an angle of the oblique deposition of 60 degrees.
이것은 상기 ITO 박막 표면에 평행한 대부분의 층들이 <100> 면으로 정렬됨을 나타낸다. 상기 XRD 결과는 상기 ITO 박막의 미세 구조가 상기 빗각 증착법의 각도에 매우 의존적임을 나타낸다.This indicates that most of the layers parallel to the ITO thin film surface are aligned in the <100> plane. The XRD results indicate that the microstructure of the ITO thin film is highly dependent on the angle of the oblique deposition method.
상기 결과들을 참고하면, 상기 빗각 증착법의 각도가 상기 ITO 박막의 미세 구조와 광학적 특성에 영향을 미침을 알 수 있다. 구체적으로, 상기 빗각 증착법의 각도가 증가함에 따라 ITO 박막의 다공성은 증가하는 경향을 가지지만, 굴절률과 밴드갭은 감소함을 알 수 있다. 이는 상기 빗각 증착법의 각도가 증가함에 따라 ITO 박막은 우선적으로 <100> 면 방향으로 성장하게 되고, ITO 박막과 기판의 계면에서의 변형율(strain)이 증가하게 되어 밴드갭이 감소하는 결과로 이어지기 때문이다.이는 일반적으로 낮은 굴절률의 물질이 높은 밴드갭을 가진다는 기존의 기술 상식에 반하는 것으로서, 본 발명은 동일한 물질의 다공성을 조절함으로써 굴절률의 변화뿐 아니라 밴드갭의 변화도 동시에 가져온다는 것을 처음으로 확인하였고, 그 관계 또한 일반적으로 알려진 관계와 반대로 굴절률이 작아짐에도 밴드갭이 동시에 작아지는 것을 확인하였다. 이는 상기 I(222)/I(400) 값의 변화에서 확인한 바와 같이, 상기 다공성의 정도에 따라 박막의 결정학적 구조가 달라지기 때문인 것으로 생각된다.
Referring to the above results, it can be seen that the angle of the oblique deposition method affects the microstructure and optical characteristics of the ITO thin film. Specifically, as the angle of the oblique deposition increases, the porosity of the ITO thin film tends to increase, but the refractive index and the band gap decrease. This is because as the angle of the oblique deposition increases, the ITO thin film grows preferentially in the <100> plane direction, and strain at the interface between the ITO thin film and the substrate increases, resulting in a decrease in band gap This is contrary to the conventional technical sense that a material having a low refractive index generally has a high bandgap, and the present invention is not limited to the fact that by controlling the porosity of the same material, a change in the band gap as well as a change in refractive index And the bandgap is reduced at the same time even if the refractive index is decreased, as opposed to the generally known relationship. It is considered that the crystallographic structure of the thin film varies depending on the degree of the porosity, as confirmed by the change in the I (222) / I (400) value.
(실시예 1: 광 검출 소자(optical detector) 및 센서(sensor))(Example 1: an optical detector and a sensor)
도 7에 도시된 바와 같이, n형 반도체와 p형 반도체 사이에 상기 본 발명의 적층체를 광 흡수층으로 사용하면, 이종 물질의 결합이 아닌 동일한 물질로 제작된 두 층에서, 다공성 물질이 가진 밴드갭 에너지와 밀도가 높은 물질의 밴드갭 에너지의 차이만큼의 파장 대역을 선택적으로 감지할 수 있다.7, when the laminate of the present invention is used as the light absorbing layer between the n-type semiconductor and the p-type semiconductor, in the two layers made of the same material but not the bonding of the different materials, It is possible to selectively detect the wavelength band corresponding to the difference between the gap energy and the band gap energy of the high density material.
상기 적층체는 동일한 물질을 연속적으로 증착하면서, 단지 증착 각도만 변화시켜 제조할 수 있다. 상기 적층체를 흡수층으로 적용하면 파장 대역 중 선택적인 광 검출 혹은 센싱이 가능하다.
The above-mentioned laminate can be produced by continuously depositing the same material while changing only the deposition angle. If the laminate is used as an absorbing layer, selective light detection or sensing in a wavelength band is possible.
(( 실시예Example 2: 낮은 접촉 저항 소자) 2: Low contact resistance element)
금속과 반도체 계면에서 좋은 오믹(ohmic) 접합을 만들기 위해서는 작은 밴드갭 에너지 물질이 유리한데, 그 이유는 도핑 정도를 높일 수 있고, 작은 에너지 물질은 반도체 표면에서 자발적으로 에너지 준위가 낮아지는 장점이 있기 때문이다. In order to make a good ohmic junction at the interface between metal and semiconductor, a small bandgap energy material is advantageous because it can increase the degree of doping and the small energy material has the advantage of lowering the energy level spontaneously on the semiconductor surface Because.
반도체 표면에 동일한 물질을 각도만 변화시켜 형성시키면 기존의 밀도가 높은 물질 보다 낮은 접촉 저항을 만들 수 있다.
By forming the same material on the surface of the semiconductor by varying the angle, a contact resistance can be made lower than that of a conventional dense material.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
Claims (8)
상기 제1층의 일면 또는 양면에 적층되며, 상기 제1 물질을 포함하고, 상기 제1 밴드갭과 상이한 제2 밴드갭을 가지는 제2층
을 포함하는 적층체를 포함하며,
상기 제1층의 다공도가 상기 제2층의 다공도 보다 더 작은 경우, 상기 제1층의 상기 제1 밴드갭은 상기 제2층의 상기 제2 밴드갭 보다 더 크고, 상기 제1층의 굴절률은 상기 제2층의 굴절률 보다 더 큰 것인 광 소자.A first layer comprising a first material, the first layer having a first band gap, and
A second layer stacked on one or both sides of the first layer, the second layer including the first material and having a second band gap different from the first band gap;
And a laminate comprising the laminate,
Wherein when the porosity of the first layer is less than the porosity of the second layer, the first band gap of the first layer is larger than the second band gap of the second layer, and the refractive index of the first layer is Is greater than the refractive index of the second layer.
상기 제1층의 다공도와 상기 제2층의 다공도는 서로 상이한 것인 광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the porosity of the first layer and the porosity of the second layer are different from each other.
상기 제1층의 다공도가 상기 제2층의 다공도 보다 더 작은 경우,
상기 제1층의 I(222)/I(400) 값은 상기 제2층의 I(222)/I(400) 값 보다 더 큰 것인 광 소자.The method according to claim 1,
If the porosity of the first layer is less than the porosity of the second layer,
The optical element I (222) / I (400 ) value of the first layer is greater than I (222) / I (400 ) value of the second layer.
상기 제1층과 상기 제2층은 빗각 증착(oblique angle deposition, OAD)법을 이용하여 서로 다른 다공도를 가지도록 형성된 것인 광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the first layer and the second layer are formed to have different porosities using an oblique angle deposition (OAD) method.
상기 제1층을 형성하기 위한 상기 제1 물질의 플럭스 선과 기판의 수선이 이루는 각도와 상기 제2층을 형성하기 위한 상기 제1 물질의 플럭스 선과 기판의 수선이 이루는 각도는 서로 상이한 것인 광 소자.5. The method of claim 4,
Wherein an angle formed between the flux line of the first material for forming the first layer and the waterline of the substrate and the angle formed by the flux line of the first material for forming the second layer and the waterline of the substrate are different from each other, .
상기 물질의 플럭스 선과 기판의 수선이 이루는 각도가 증가함에 따라 밴드갭은 감소하고, 굴절률은 감소하고, I(222)/I(400) 값은 감소하는 경향을 가지는 것인 광 소자.6. The method of claim 5,
Wherein the bandgap decreases as the angle between the flux line of the material and the waterline of the substrate increases, the refractive index decreases, and the I (222) / I (400) value tends to decrease.
상기 물질의 플럭스 선과 기판의 수선이 이루는 각도가 0˚ 에서 60˚로 증가함에 따라, 상기 밴드갭은 4.02eV에서 3.87eV로 감소하고, 상기 굴절률은 1.95에서 1.76로 감소하고, I(222)/I(400) 값은 3.14에서 1.90으로 감소하는 것인 광 소자.The method according to claim 6,
As the angle between the flux line of the material and the waterline of the substrate increases from 0 to 60 degrees, the bandgap decreases from 4.02 eV to 3.87 eV, the refractive index decreases from 1.95 to 1.76, I (222) / Wherein the I (400) value is reduced from 3.14 to 1.90.
상기 광 소자는 발광 소자(LED), 수광 소자(solar cell), 광검출 소자(PD) 및 광변조 소자(optical modulator)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the optical element is any one selected from the group consisting of a light emitting element (LED), a light receiving element (solar cell), a photodetector element (PD), and an optical modulator.
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