KR102181482B1 - Light emitting device, and lighting system - Google Patents
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Abstract
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 양자우물과 양자벽을 포함하는 활성층; 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층; 및 상기 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극, 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 양자우물은 InxAlyGa(1-x-y)N(단, 0<x<1, 0≤y<1)을 포함하며, 상기 양자우물에서 인듐의 조성은 점차 감소하는 영역을 포함하며, 알루미늄의 조성은 점차 증가하는 영역을 포함할 수 있다.The embodiment relates to a light emitting device, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and a lighting system.
The light emitting device according to the embodiment includes a first conductivity type semiconductor layer; An active layer including a quantum well and a quantum wall on the first conductivity type semiconductor layer; A second conductivity type semiconductor layer on the active layer; And a first electrode and a second electrode electrically connected to the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer, respectively. The quantum well includes In x Al y Ga (1-xy) N (however, 0<x<1, 0≤y<1), and the composition of indium in the quantum well includes a region in which the composition of indium gradually decreases, The composition of aluminum may include a gradually increasing area.
Description
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.The embodiment relates to a light emitting device, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and a lighting system.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로서, 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 생성될 수 있고 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.Light Emitting Device is a pn junction diode that converts electrical energy into light energy. It can be created as a compound semiconductor such as Group III and Group V on the periodic table. Various colors can be realized by controlling the composition ratio of the compound semiconductor. It is possible.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 밴드갭 에너지에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 되는 것이다.When a forward voltage is applied, the electrons in the n-layer and the holes in the p-layer are combined to emit energy equivalent to the band gap energy of the conduction band and the balance band. Is mainly emitted in the form of heat or light, and becomes a light emitting device when radiated in the form of light.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.For example, nitride semiconductors are attracting great interest in the development of optical devices and high-power electronic devices due to their high thermal stability and wide band gap energy. In particular, a blue light-emitting device, a green light-emitting device, and an ultraviolet (UV) light-emitting device using a nitride semiconductor are commercialized and widely used.
도 1은 종래기술에 의한 발광소자에서 에너지 밴드다이어 그램 예시도이다.1 is an exemplary diagram of an energy band diagram in a light emitting device according to the prior art.
종래기술에 의하면, 발광층에서 내부장으로 인하여 밴드구조의 변형(A 영역 참조)이 생기게 되고 이로 인해 전자와 홀이 공간적으로 멀어지게 되어 발광효율이 나빠지는 문제가 있다. According to the prior art, there is a problem in that the band structure is deformed (refer to area A) due to the internal field in the light emitting layer, and thus electrons and holes are spatially separated from each other, resulting in poor luminous efficiency.
실시예는 발광효율을 증대시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.The embodiment is to provide a light emitting device capable of increasing luminous efficiency, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and a lighting system.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 양자우물(114W)과 양자벽(114B)을 포함하는 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 반도체층(116); 및 상기 제1 도전형 반도체층(112) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극(151), 제2 전극(152)을 포함할 수 있다. 상기 양자우물(114W)은 InxAlyGa(1-x-y)N(단, 0<x<1, 0≤y<1)을 포함하며, 상기 양자우물(114W)에서 인듐(In)의 조성(x)은 점차 감소하는 영역을 포함하며, 알루미늄(Al)의 조성(y)은 점차 증가하는 영역을 포함할 수 있다.The light emitting device according to the embodiment includes a first conductivity
또한 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 양자우물(114W)과 양자벽(114B)을 포함하는 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 반도체층(116); 및 상기 제1 도전형 반도체층(112) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극(151), 제2 전극(152)을 포함하며, 상기 양자우물(114W)에서의 가전자대와 전도대의 에너지 준위의 기울기가 다를 수 있다.In addition, the light emitting device according to the embodiment includes a first conductivity
실시예에 따른 조명시스템은 상기 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함할 수 있다.The lighting system according to the embodiment may include a light emitting unit including the light emitting device.
실시예는 발광효율을 증대시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting device capable of increasing luminous efficiency, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and a lighting system.
도 1은 종래기술에 의한 발광소자의 에너지 밴드다이어 그램.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드다이어 그램.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 양자우물에서의 조성분포와 에너지 밴드 다이어 그램.
도 5는 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 광도 비교 데이터.
도 6은 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 발광 재결합 효율 비교 데이터.
도 7 내지 도 9는 실시예에 따른 발광소자의 제조방법 공정 단면도.
도 10은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 11은 실시예에 따른 조명장치의 분해 사시도.1 is an energy band diagram of a light emitting device according to the prior art.
2 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment.
3 is an energy band diagram of a light emitting device according to an embodiment.
4 is an energy band diagram and a composition distribution in a quantum well of a light emitting device according to an embodiment.
5 is luminous intensity comparison data of a light emitting device according to an embodiment and a comparative example.
6 is data comparing light-emitting recombination efficiency of a light-emitting device according to an embodiment and a comparative example.
7 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment.
10 is a cross-sectional view of a light emitting device package according to an embodiment.
11 is an exploded perspective view of a lighting device according to an embodiment.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of the embodiment, each layer (film), region, pattern, or structure is "on/over" or "under" of the substrate, each layer (film), region, pad, or patterns. In the case of being described as being formed in, "on/over" and "under" include both "directly" or "indirectly" formed do. In addition, standards for the top/top or bottom of each layer will be described based on the drawings.
(실시예)(Example)
도 2는 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a
실시예에 따른 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(112)과, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 양자우물(114W)과 양자벽(114B)을 포함하는 활성층(114)과, 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 반도체층(116) 및 상기 제1 도전형 반도체층(112) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극(151), 제2 전극(152)을 포함할 수 있다.The
실시예에 의하면, 활성층의 에너지 밴드구조를 제어하여 발광효율을 높이고 한다.According to the embodiment, the luminous efficiency is increased by controlling the energy band structure of the active layer.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램이며, 도 4(a)와 도 4(b)는 각각 실시예에 따른 발광소자의 양자우물에서의 인듐(In)과 알루미늄(Al)의 조성분포도 이며, 도 4(c)는 도 3의 B영역에 대한 추가적인 에너지밴드 다이어그램 예시도이다.3 is an energy band diagram of a light emitting device according to an embodiment, and FIGS. 4(a) and 4(b) are compositions of indium (In) and aluminum (Al) in a quantum well of a light emitting device according to the embodiment, respectively It is a distribution diagram, and FIG. 4(c) is an exemplary diagram of an additional energy band diagram for region B of FIG. 3.
실시예에 의하면, 도 4(c)의 C 영역 부분에 전자와 홀이 많이 분포하게 되어 발광효율을 높일 수 있다.According to the embodiment, a lot of electrons and holes are distributed in the region C of FIG. 4(c), so that luminous efficiency can be improved.
종래기술에는 인듐조성에 변화 주안점을 두어 에너지 준위를 제어하고자 하는 시도가 있으나, 이러한 종래기술에 따라 단지 인듐조성을 점점 감소시키 등의 변화를 주는 경우에 실질적으로 에너지 밴드모양을 제어하여 실시예와 같이 한쪽에 전자와 홀이 모이도록 만들 수 없다.In the prior art, there is an attempt to control the energy level by focusing on the change in the indium composition. However, in the case of making changes such as gradually decreasing the indium composition according to the prior art, the shape of the energy band is substantially controlled as in the embodiment. You cannot make electrons and holes gather on one side.
실시예에 따라, 도 3 또는 도 4(c)와 같은 에너지 밴드구조를 만드는 방법은 활성층(114)의 양자우물(114W) 성장시 In 조성이 점차 감소하며, Al조성은 점차 증가하다가 다시 감소하는 방향으로 성장할 수 있다.According to an embodiment, the method of making the energy band structure as shown in FIG. 3 or 4(c) is that the In composition gradually decreases when the
예를 들어, 도 4(a)와 같이 활성층의 양자우물(114W)에서 인듐의 조성을 점차감소시키면서, 도 4(a)와 같이 알루미늄(Al) 조성을 점점 증가시키도록 제어함으로써 목표대로 도 4(c)와 같은 에너지 밴드를 제어할 수 있다.For example, while gradually reducing the composition of indium in the
실시예에서, 상기 양자우물(114W)은 InxAlyGa(1-x-y)N(단, 0<x<1, 0≤y<1)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In an embodiment, the
실시예는 도 4(a)와 같이, 상기 양자우물(114W)에서 인듐(In)의 조성(x)은 점차 감소하는 영역을 포함하며, 알루미늄(Al)의 조성(y)은 점차 증가하는 영역을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4(a), in the
상기 양자우물(114W)에서 인듐(In)의 조성(x)은 20%에서 8%로 감소할 수 있다.The composition (x) of indium (In) in the
또한 실시예는 도 4(b)와 같이, 상기 알루미늄의 조성은 점차 증가한 후 점차 감소하는 영역을 포함할 수 있다.In addition, the embodiment may include a region in which the composition of aluminum gradually increases and then gradually decreases, as shown in FIG. 4(b).
상기 알루미늄의 조성은 0%에서 7%로 증가 후, 0%로 점차 감소하는 영역을 포함할 수 있다.The composition of the aluminum may include a region gradually decreasing to 0% after increasing from 0% to 7%.
실시예는 Al 조성을 증가후 다시 감소시키는 이유는 Al이 과량 첨가시 파장이 감소할 여지가 있으므로, 에너지 밴드갭 제어가 달성되는 수준으로 Al 조성 증가 후 감소시킬 수 있다.The reason why the Al composition is increased and then decreased again is that the wavelength may decrease when Al is added in an excessive amount, and thus the Al composition may be decreased after increasing the Al composition to a level at which energy bandgap control is achieved.
이때 도 3의 경우, 실시예의 적용에 따라 활성층(114)의 내부장이 완화되어 양자우물(114W)의 밴드갭 에너지 레벨이 플랫한 수준으로 개선되었다.At this time, in the case of FIG. 3, the internal field of the
나아가 실시예에 의하면, 도 4(c)와 같이 양자우물(114W)에서의 가전자대와 전도대의 에너지 준위의 기울기가 다를 수 있다.Furthermore, according to an embodiment, the slope of the energy level of the valence band and the conduction band in the
예를 들어, 양자우물(114W)에서의 가전자대의 에너지 준위 기울기(C1)가 감소하는 경우, 전도대의 에너지 준위의 기울기(C2)는 증가할 수 있다.For example, when the energy level slope C1 of the valence band in the
이를 통해, 도 4(c)와 같은 밴드갭 에너지가 도출될 수 있으며, C 영역과 같이 양자우물(114W)의 왼쪽 부분으로 전자와 홀을 모이게 됨으로써, 전자와 홀의 확률분포의 일치도를 최대화하여 발광재결합률을 높임으로써 발광효율을 증대시킬 수 있다.Through this, the bandgap energy as shown in Fig. 4(c) can be derived, and electrons and holes are collected in the left part of the
한편, 실시예는 가전자대의 에너지 준위를 플랫하게 제어하기 어려운 점을 고려하여, 전도대의 에너지 준위를 기술기가 감소하는 경우, 가전자대 에너지 준위 기술기를 오히려 증가하도록 제어함으로써, 양자우물(114W)의 왼쪽 부분(C 영역)으로 전자와 홀이 모일 수 있는 Band 구조를 만들수 있다.On the other hand, the embodiment takes into account the difficulty of controlling the energy level of the valence band to be flat, and when the energy level of the conduction band is decreased by the technology device, it is controlled to rather increase the energy level of the valence band. With the left part (C area), you can make a band structure where electrons and holes can gather.
실시예는, 활성층(114)의 라스트 웰(Last Well)의 경우 밴드의 휘어짐을 개선하기 위하여 라스트 배리어(Last Barrier)에 InGaN(미도시)을 삽입할 수도 있다.In an embodiment, in the case of the last well of the
도 5는 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 광도 비교 데이터이다.5 is luminous intensity comparison data of a light emitting device according to an embodiment and a comparative example.
실시예에 따른 발광소자의 광도(E)는 비교예의 광도(R1)에 비해 약 60배 이상의 현저한 광도 향상의 효과가 있다.The luminous intensity (E) of the light emitting device according to the embodiment has an effect of remarkable improvement in luminous intensity of about 60 times or more compared to the luminous intensity (R1) of the comparative example.
도 6은 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 발광 재결합 효율 비교 데이터이다.6 is data for comparing light emission recombination efficiency between a light emitting device according to an embodiment and a comparative example.
도 5와 같은 현저한 광도향상의 효과는 도 6에서 보는 바와 같이, 실시예에 따른 발광소자의 발광 재결합 효율(E)이 비교예의 발광 재결합 효율(R1)에 비해 약 100 이상의 현저한 상승 효과가 있기 때문으로 분석되었다.The remarkable effect of improving light intensity as shown in FIG. 5 is because, as shown in FIG. 6, the light-emitting recombination efficiency (E) of the light emitting device according to the embodiment has a remarkable synergistic effect of about 100 or more compared to the light-emitting recombination efficiency (R1) of the comparative example. Was analyzed as.
실시예에 의하면 양자우물에서의 전자와 홀의 확률분포의 일치도를 최대화하여 발광재결합률을 높임으로써 발광효율을 현저히 증대시킬 수 있다.According to the embodiment, the luminous efficiency can be remarkably increased by increasing the luminous recombination rate by maximizing the degree of correspondence between the probability distributions of electrons and holes in a quantum well.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
먼저, 도 7과 같이 기판(102)을 준비한다. 상기 기판(102)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예를 들어, 상기 기판(102)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(102) 위에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.First, a
이후, 상기 제1 기판(102) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)을 형성할 수 있다.Thereafter, a
상기 기판(102) 위에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 발광구조물(110)의 재료와 기판(102)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 버퍼층의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. A buffer layer (not shown) may be formed on the
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The first conductivity
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. The first conductivity
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.The first conductivity
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(114)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 활성층(114)의 양자우물(114W)/양장벽(114B)은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The
실시예에 의하면, 활성층(114)의 양자우물(114W) 성장시 In 조성이 점차 감소하며, Al조성은 점차 증가하다가 다시 감소하는 방향으로 성장할 수 있다.According to the embodiment, when the
예를 들어, 도 4(a)와 같이 활성층의 양자우물(114W)에서 인듐의 조성을 점차감소시키면서, 도 4(a)와 같이 알루미늄(Al) 조성을 점점 증가시키도록 제어함으로써 목표대로 도 4(c)와 같은 에너지 밴드를 제어할 수 있다.For example, while gradually reducing the composition of indium in the
실시예에서, 상기 양자우물(114W)은 InxAlyGa(1-x-y)N(단, 0<x<1, 0≤y<1)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In an embodiment, the
실시예는 도 4(a)와 같이, 상기 양자우물(114W)에서 인듐(In)의 조성(x)은 점차 감소하는 영역을 포함하며, 알루미늄(Al)의 조성(y)은 점차 증가하는 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 양자우물(114W)에서 인듐(In)의 조성(x)은 20%에서 8%로 감소할 수 있다.As shown in FIG. 4(a), in the
또한 실시예는 도 4(b)와 같이, 상기 알루미늄의 조성은 점차 증가한 후 점차 감소하는 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 알루미늄의 조성은 0%에서 7%로 증가 후, 0%로 점차 감소하는 영역을 포함할 수 있다.In addition, the embodiment may include a region in which the composition of aluminum gradually increases and then gradually decreases, as shown in FIG. 4(b). For example, the composition of aluminum may include a region gradually decreasing to 0% after increasing from 0% to 7%.
또한 실시예에 의하면, 도 4(c)와 같이 양자우물(114W)에서의 가전자대와 전도대의 에너지 준위의 기울기가 다를 수 있다.In addition, according to the embodiment, the slope of the energy level of the valence band and the conduction band in the
예를 들어, 양자우물(114W)에서의 가전자대의 에너지 준위 기울기(C1)가 감소하는 경우, 전도대의 에너지 준위의 기울기(C2)는 증가할 수 있다.For example, when the energy level slope C1 of the valence band in the
이를 통해, 도 4(c)와 같은 밴드갭 에너지가 도출될 수 있으며, C 영역과 같이 양자우물(114W)의 왼쪽 부분으로 전자와 홀을 모이게 됨으로써, 전자와 홀의 확률분포의 일치도를 최대화하여 발광재결합률을 높임으로써 발광효율을 증대시킬 수 있다.Through this, the bandgap energy as shown in Fig. 4(c) can be derived, and electrons and holes are collected in the left part of the
실시예에 따른 발광소자의 광도(E)는 비교예의 광도(R1)에 비해 약 60배 이상의 현저한 광도 향상의 효과가 있다. 이는 실시예에 따른 발광소자의 발광 재결합 효율(E)이 비교예의 발광 재결합 효율(R1)에 비해 약 100 이상의 현저한 상승 효과가 있기 때문으로 분석되었다.The luminous intensity (E) of the light emitting device according to the embodiment has an effect of remarkable improvement in luminous intensity of about 60 times or more compared to the luminous intensity (R1) of the comparative example. This was analyzed because the light-emitting recombination efficiency (E) of the light emitting device according to the embodiment has a remarkable synergistic effect of about 100 or more compared to the light-emitting recombination efficiency (R1) of the comparative example.
실시예에 의하면 양자우물에서의 전자와 홀의 확률분포의 일치도를 최대화하여 발광재결합률을 높임으로써 발광효율을 현저히 증대시킬 수 있다.According to the embodiment, the luminous efficiency can be remarkably increased by increasing the luminous recombination rate by maximizing the degree of correspondence between the probability distributions of electrons and holes in a quantum well.
다음으로, 실시예에서 상기 활성층(114) 상에는 전자차단층(118)이 형성되어 전자 차단(electron blocking) 및 활성층의 클래딩(MQW cladding) 역할을 해줌으로써 발광효율을 개선할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자차단층(118)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(114)의 에너지 밴드 갭보다는 높은 에너지 밴드 갭을 가질 수 있으며, 약 100Å~ 약 600Å의 두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. Next, in an embodiment, an
이후, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.Thereafter, the second conductivity
예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(116)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.For example, the second conductivity
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(110)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.In an embodiment, the first conductivity-
이후, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 투광성 전극(130)이 형성된다.Thereafter, a light-transmitting
예를 들어, 상기 투광성 전극(130)은 오믹층을 포함할 수 있으며, 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다. For example, the light-transmitting
예를 들어, 상기 투광성 전극(130)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.For example, the light-transmitting
다음으로, 도 8과 같이, 제1 도전형 반도체층(112)이 노출되도록 투광성 전극(130), 제2 도전형 반도체층(116), 전자차단층(118), 및 활성층(114)의 일부를 제거할 수 있다.Next, as shown in FIG. 8, a part of the light-transmitting
다음으로, 도 9와 같이 상기 투광성 전극(130) 상에 제2 전극(152), 노출된 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제1 전극(151)을 각각 형성하여 실시예에 따른 발광소자를 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 9, a
실시예는 발광효율을 증대시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting device capable of increasing luminous efficiency, a method of manufacturing a light emitting device, a light emitting device package, and a lighting system.
도 10은 실시예들에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지(200)를 설명하는 도면이다.10 is a diagram illustrating a light emitting
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치되어 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)가 포함된다.The light emitting device package according to the embodiment is installed on the
상기 패키지 몸체부(205)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.The
상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.The
상기 발광 소자(100)는 도 2에 예시된 수평형 타입의 발광 소자가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수직형 발광소자도 적용될 수 있다.The
상기 발광 소자(100)는 상기 패키지 몸체부(205) 상에 설치되거나 상기 제3 전극층(213) 또는 제4 전극층(214) 상에 설치될 수 있다.The
상기 발광 소자(100)는 상기 제3 전극층(213) 및/또는 제4 전극층(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 실시예에서는 상기 발광 소자(100)가 상기 제3 전극층(213), 제4 전극층(214)이 와이어를 통해 전기적으로 연결된 것으로 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 몰딩부재(230)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(230)에는 형광체(232)가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.The
실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 위에 어레이될 수 있으며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 렌즈, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 상기 라이트 유닛은 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 표시 장치에 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등, 전광판, 전조등을 포함할 수 있다.A plurality of light emitting devices or light emitting device packages according to the embodiment may be arrayed on a substrate, and an optical member such as a lens, a light guide plate, a prism sheet, and a diffusion sheet may be disposed on an optical path of the light emitting device package. Such a light emitting device package, a substrate, and an optical member may function as a light unit. The light unit may be implemented in a top view or a side view type, and may be provided to display devices such as portable terminals and notebook computers, or may be variously applied to lighting devices and indication devices. Another embodiment may be implemented as a lighting device including the light emitting device or the light emitting device package described in the above-described embodiments. For example, the lighting device may include a lamp, a street light, an electric sign, and a headlamp.
도 11은 실시예에 따른 조명장치의 분해 사시도이다.11 is an exploded perspective view of a lighting device according to an embodiment.
도 11을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, the lighting device according to the embodiment includes a
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.For example, the
상기 커버(2100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.A milky white paint may be coated on the inner surface of the
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.The material of the
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.The
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 광원부(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.The
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.The surface of the
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.The
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 갖는다.The
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.The
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.The
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.The
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 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 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, and the like described in the embodiments above are included in at least one embodiment, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment can be implemented by combining or modifying other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments have been described above, these are only examples and are not intended to limit the embodiments, and those of ordinary skill in the field to which the embodiments belong are not departing from the essential characteristics of the embodiments. It will be seen that branch transformation and application are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the embodiments set in the appended claims.
제1 도전형 반도체층(112), 양자우물(114W), 양자벽(114B),
활성층(114), 제2 도전형 반도체층(116), 제1 전극(151), 제2 전극First conductivity
Claims (11)
상기 제1 도전형 반도체층 상에 양자우물과 양자벽을 포함하는 활성층;
상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층; 및
상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극, 제2 전극을 포함하며,
상기 양자우물은 InxAlyGa(1-x-y)N(단, 0<x<1, 0≤y<1)을 포함하며,
상기 양자우물에서 인듐의 조성은 점차 감소하는 영역을 포함하며, 알루미늄의 조성은 점차 증가하는 영역을 포함하며,
상기 양자우물에서 인듐의 조성은, 20%에서 8%로 감소하는 발광소자.A first conductivity type semiconductor layer;
An active layer including a quantum well and a quantum wall on the first conductivity type semiconductor layer;
A second conductivity type semiconductor layer on the active layer; And
And a first electrode and a second electrode electrically connected to the first conductivity-type semiconductor layer and the second conductivity-type semiconductor layer, respectively,
The quantum well includes In x Al y Ga (1-xy) N (however, 0<x<1, 0≤y<1),
In the quantum well, the composition of indium includes a gradually decreasing area, and the composition of aluminum includes a gradually increasing area,
A light emitting device in which the composition of indium in the quantum well is reduced from 20% to 8%.
상기 제1 도전형 반도체층 상에 양자우물과 양자벽을 포함하는 활성층;
상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층; 및
상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극, 제2 전극을 포함하며,
상기 양자우물은 InxAlyGa(1-x-y)N(단, 0<x<1, 0≤y<1)을 포함하며,
상기 양자우물에서 인듐의 조성은 점차 감소하는 영역을 포함하며, 알루미늄의 조성은 점차 증가하는 영역을 포함하며,
상기 알루미늄의 조성은 점차 증가한 후 점차 감소하는 영역을 포함하는 발광소자.A first conductivity type semiconductor layer;
An active layer including a quantum well and a quantum wall on the first conductivity type semiconductor layer;
A second conductivity type semiconductor layer on the active layer; And
And a first electrode and a second electrode electrically connected to the first conductivity-type semiconductor layer and the second conductivity-type semiconductor layer, respectively,
The quantum well includes In x Al y Ga (1-xy) N (however, 0<x<1, 0≤y<1),
In the quantum well, the composition of indium includes a gradually decreasing area, and the composition of aluminum includes a gradually increasing area,
A light emitting device including a region in which the composition of the aluminum gradually increases and then gradually decreases.
상기 알루미늄의 조성은
0%에서 7%로 증가 후, 7%에서 0%로 점차 감소하는 영역을 포함하는 발광소자.The method of claim 1 or 3,
The composition of the aluminum is
A light emitting device including a region gradually decreasing from 7% to 0% after increasing from 0% to 7%.
상기 제1 도전형 반도체층 상에 양자우물과 양자벽을 포함하는 활성층;
상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층; 및
상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극, 제2 전극을 포함하며,
상기 양자우물에서의 가전자대와 전도대의 에너지 준위의 기울기가 다르며,
상기 양자우물은 InxAlyGa(1-x-y)N(단, 0<x<1, 0≤y<1)을 포함하며,
상기 양자우물에서 인듐의 조성은 점차 감소하는 영역을 포함하며, 알루미늄의 조성은 점차 증가하는 영역을 포함하며,
상기 양자우물에서 인듐의 조성은, 20%에서 8%로 감소하는 발광소자.A first conductivity type semiconductor layer;
An active layer including a quantum well and a quantum wall on the first conductivity type semiconductor layer;
A second conductivity type semiconductor layer on the active layer; And
And a first electrode and a second electrode electrically connected to the first conductivity-type semiconductor layer and the second conductivity-type semiconductor layer, respectively,
The slope of the energy level of the valence band and the conduction band in the quantum well is different,
The quantum well includes In x Al y Ga (1-xy) N (however, 0<x<1, 0≤y<1),
In the quantum well, the composition of indium includes a gradually decreasing area, and the composition of aluminum includes a gradually increasing area,
A light emitting device in which the composition of indium in the quantum well is reduced from 20% to 8%.
상기 양자우물에서의 상기 가전자대의 에너지 준위 기울기가 감소하는 경우, 상기 전도대의 에너지 준위의 기울기는 증가하는 발광소자.The method of claim 5,
When the energy level slope of the valence band in the quantum well decreases, the energy level slope of the conduction band increases.
상기 제1 도전형 반도체층 상에 양자우물과 양자벽을 포함하는 활성층;
상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층; 및
상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극, 제2 전극을 포함하며,
상기 양자우물에서의 가전자대와 전도대의 에너지 준위의 기울기가 다르며,
상기 양자우물은 InxAlyGa(1-x-y)N(단, 0<x<1, 0≤y<1)을 포함하며,
상기 양자우물에서 인듐의 조성은 점차 감소하는 영역을 포함하며, 알루미늄의 조성은 점차 증가하는 영역을 포함하며,
상기 알루미늄의 조성은 점차 증가한 후 점차 감소하는 영역을 포함하는 발광소자.A first conductivity type semiconductor layer;
An active layer including a quantum well and a quantum wall on the first conductivity type semiconductor layer;
A second conductivity type semiconductor layer on the active layer; And
And a first electrode and a second electrode electrically connected to the first conductivity-type semiconductor layer and the second conductivity-type semiconductor layer, respectively,
The slope of the energy level of the valence band and the conduction band in the quantum well is different,
The quantum well includes In x Al y Ga (1-xy) N (however, 0<x<1, 0≤y<1),
In the quantum well, the composition of indium includes a gradually decreasing area, and the composition of aluminum includes a gradually increasing area,
A light emitting device including a region in which the composition of the aluminum gradually increases and then gradually decreases.
상기 알루미늄의 조성은
0%에서 7%로 증가 후, 0%로 점차 감소하는 영역을 포함하는 발광소자.The method of claim 5 or 9,
The composition of the aluminum is
A light emitting device including a region gradually decreasing to 0% after increasing from 0% to 7%.
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