KR102212775B1 - 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 제1 밴드갭 에너지를 갖는 제1 양자벽을 구비하는 제1 활성층; 상기 제1 활성층 상에 상기 제1 밴드갭 에너지보다 작은 제2 밴드갭 에너지를 갖는 제2 양자벽을 구비하는 제2 활성층; 및 상기 제2 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함할수 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; A first active layer having a first quantum wall having a first band gap energy on the first conductivity type semiconductor layer; A second active layer having a second quantum wall having a second band gap energy smaller than the first band gap energy on the first active layer; And a second conductivity type semiconductor layer on the second active layer.
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 빛에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드를 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족의 원소가 화합하여 생성될 수 있다. LED는 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다. A light emitting device may be generated by combining a group III and a group V element on the periodic table with a p-n junction diode that converts electric energy into light energy. LED can realize various colors by controlling the composition ratio of the compound semiconductor.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 에너지 갭에 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 energy gap between the conduction band and the balance band. It is mainly emitted in the form of heat or light, and when it is emitted in the form of light, it becomes a light emitting device.
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.
종래기술에 의한 발광소자는 발광층인 활성층은 에너지밴드갭이 작은 InGaN 양자우물과 에너지 밴드갭이 큰 GaN 양자벽을 반복적층하여 이루어지며, n-층에서 주입된 전자와 p-층에서 주입된 정공이 양자우물에서 서로 만나 발광결합 하여 빛을 방출시킨다.In the conventional light emitting device, the active layer, which is a light emitting layer, is formed by repeatedly stacking an InGaN quantum well with a small energy band gap and a GaN quantum wall with a large energy band gap, and electrons injected from the n-layer and holes injected from the p-layer. In this quantum well, they meet each other and emit light by emitting light.
한편, 종래구조의 발광소자는 주입전류량이 증가하면 발광효율이 저하되는 문제점을 갖는데, 이는 발광층내에서 전자주입효율 대비, 정공주입효율이 낮음에 기인한다.On the other hand, the light emitting device of the conventional structure has a problem in that the luminous efficiency decreases when the amount of injection current increases, which is due to the low hole injection efficiency compared to the electron injection efficiency in the emission layer.
구체적으로, 정공은 유효질량이 전자 대비 상대적으로 크고 이동도가 낮으며, p-형 도펀트의 활성화에너지가 커서 p-층내에서는 정공농도가 낮게 된다.Specifically, holes have a relatively large effective mass compared to electrons and have low mobility, and the activation energy of the p-type dopant is large, so that the hole concentration in the p-layer is low.
반면에, 전자는 유효질량이 상대적으로 작고, 이동도가 높으므로, p-형 도펀트의 활성화에너지가 작아서 n-층내에 전자농도가 높다.On the other hand, since electrons have a relatively small effective mass and high mobility, the activation energy of the p-type dopant is small and the electron concentration in the n-layer is high.
결국, 전자와 정공을 발광층에 주입시 전자는 발광층내에서 효과적으로 p-층 방향으로 이동하는 반면, 정공은 발광층내에서 n-층 방향으로 효과적으로 이동하지 못하여, 전자와 정공은 주로 p-층에 인접한 발광층에서 서로 만나서 주로 발광하게 된다. Eventually, when electrons and holes are injected into the light-emitting layer, electrons effectively move in the p-layer direction in the light-emitting layer, whereas holes cannot effectively move in the n-layer direction within the light-emitting layer, so that electrons and holes are mainly adjacent to the p-layer. They meet each other in the emission layer and mainly emit light.
이러한 전하비대칭 현상은 결국, 발광에 실질적으로 참여하는 양자우물의 개수를 줄여서 유효발광면적을 감소하게 한다. 이러한 유효발광면적의 감소는 발광층으로부터 p-층으로의 전자 오버플로우(overflow)를 증가시키고, 발광층내에서는 Auger 비발광 재결합 현상이 증가하는 문제점을 야기시키므로 발광효율이 저하된다.This charge asymmetry eventually reduces the number of quantum wells that actually participate in light emission, thereby reducing the effective light emitting area. This decrease in the effective light emitting area increases electron overflow from the light emitting layer to the p-layer, and causes a problem in that the Auger non-emission recombination phenomenon increases in the light emitting layer, so that the luminous efficiency decreases.
따라서, 주입전류 증가시 발생하는 발광효율저하 이슈를 해결하여 고효율 질화물반도체 발광소자를 제공하기 위해서는 발광층내에서 정공이 p-층으로부터 n-층 쪽으로 효과적으로 이동될 수 있도록 하여서 정공이 발광층 내에 균일하게 분포하게 하고, 이를 통해서 발광층의 모든 양자우물들이 실질적으로 발광에 참여하도록 할 수 있는 기술개발이 요구된다.Therefore, in order to provide a high-efficiency nitride semiconductor light-emitting device by solving the issue of lowering the luminous efficiency that occurs when the injection current increases, holes are uniformly distributed in the light-emitting layer by effectively moving holes from the p-layer toward the n-layer in the light-emitting layer. And, through this, there is a need to develop a technology that allows all quantum wells in the light-emitting layer to participate in light emission.
실시예는 주입전류 증가시 발생하는 발광효율저하 이슈를 해결할 수 있는 고효율 질화물반도체 발광소자, 그 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.The embodiment is to provide a high-efficiency nitride semiconductor light emitting device capable of solving the issue of lowering of luminous efficiency occurring when an injection current is increased, a manufacturing method thereof, a light emitting device package, and a lighting system.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제1 밴드갭 에너지를 갖는 제1 양자벽(110B)을 구비하는 제1 활성층(110); 상기 제1 활성층(110) 상에 상기 제1 밴드갭 에너지보다 작은 제2 밴드갭 에너지를 갖는 제2 양자벽(115B)을 구비하는 제2 활성층(120); 및 상기 제2 활성층(120) 상에 제2 도전형 반도체층(116);을 포함할수 있다.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.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면, 활성층 내에서 정공분포를 균일하게 함으로써 유효발광면적을 증대하게 되고, 고전류 주입시 우수한 발광효율을 제공할 수 있다.According to the light emitting device, the manufacturing method of the light emitting device, the light emitting device package, and the lighting system according to the embodiment, the effective light emitting area is increased by making the hole distribution uniform in the active layer, and excellent luminous efficiency can be provided when high current is injected. .
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어그램 예시도.
도 3은 종래기술에 의한 발광소자의 활성층내 정공의 분포 예시도.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 활성층내 정공의 분포 예시도.
도 5는 종래기술에 의한 발광소자의 활성층내 정공이동도 예시도.
도 6은 실시예에 따른 발광소자의 활성층내 정공이동도의 예시도.
도 7은 실시예와 종래기술의 발광소자의 전류에 따른 내부 양자효율 비교도.
도 8은 실시예와 종래기술의 발광소자의 내부 양자효율 비교도.
도 9는 제2 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어그램 예시도.
도 10은 제3 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어그램 예시도.
도 11은 제4 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어그램 예시도.
도 12 내지 도 14는 실시예에 따른 발광소자의 제조 공정도.
도 15는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 16은 실시예에 따른 조명 장치의 분해 사시도.1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment.
2 is an exemplary diagram of a band gap energy of a light emitting device according to the first embodiment.
3 is an exemplary view of distribution of holes in an active layer of a light emitting device according to the prior art.
4 is an exemplary view of distribution of holes in an active layer of a light emitting device according to an embodiment.
5 is a diagram illustrating hole mobility in an active layer of a light emitting device according to the prior art.
6 is an exemplary diagram of hole mobility in an active layer of a light emitting device according to an embodiment.
7 is a comparison diagram of the internal quantum efficiency according to the current of the embodiment and the conventional light emitting device.
Figure 8 is a comparison diagram of the internal quantum efficiency of the light emitting device of the embodiment and the prior art.
9 is an exemplary diagram of a band gap energy of a light emitting device according to the second embodiment.
10 is an exemplary diagram of a band gap energy of a light emitting device according to a third embodiment.
11 is an exemplary diagram of a band gap energy of a light emitting device according to a fourth embodiment.
12 to 14 are manufacturing process diagrams of a light emitting device according to the embodiment.
15 is a cross-sectional view of a light emitting device package according to an embodiment.
16 is an exploded perspective view of a lighting device according to the 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 1은 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이며, 도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어그램 예시도이다.1 is a cross-sectional view of a
도 1과 같이, 실시예에 따른 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(112)과, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(130)과 상기 활성층(130) 상에 제2 도전형 반도체층(116)을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(112), 상기 활성층(130) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 발광구조물(150)로 칭할 수 있다.As shown in FIG. 1, the
실시예는 상기 활성층(130)과 상기 제2 도전형 반도체층(116) 사이에 알루미늄 갈륨계열 질화물반도체층(160)을 구비하여 전자차단 기능을 통해 발광효율을 증대시킬 수 있다.In the embodiment, an aluminum gallium-based
실시예는 제2 도전형 반도체층(116) 상에 투광성 전극(170)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(116), 제1 도전형 반도체층(112)과 각각 전기적으로 연결되는 제2 전극(152), 제1 전극(151)을 포함할 수 있다.The embodiment may include a light-transmitting
실시예는 도 1과 같이, 기판(102) 상에 발광구조물(150)이 배치되는 수평형 발광소자 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수직형 발광소자 등에도 적용될 수 있다.The embodiment may be a horizontal light emitting device in which the
실시예는 주입전류 증가시 발생하는 발광효율저하 이슈를 해결할 수 있는 고효율 질화물반도체 발광소자를 제공하고자 한다.The embodiment is to provide a high-efficiency nitride semiconductor light emitting device capable of solving the issue of lowering the luminous efficiency that occurs when the injection current increases.
이를 위해 도 2와 같이, 실시예에 따른 발광소자에서 활성층(130)은 제1 밴드갭 에너지를 갖는 제1 양자벽(110B)을 구비하는 제1 활성층(110)과, 상기 제1 활성층(110) 상에 상기 제1 밴드갭 에너지보다 작은 제2 밴드갭 에너지를 갖는 제2 양자벽(120B)을 구비하는 제2 활성층(120)을 포함할 수 있다.To this end, as shown in FIG. 2, in the light emitting device according to the embodiment, the
실시예에 따른 발광소자(100)에서 제1 활성층(110)의 제1 양자벽(110B)은 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(단,0〈x≤1, 0≤y≤1)(115B)을 포함할 수 있다.In the
상기 제1 활성층(110)의 제1 양자벽(110B)은 복수의 제1 GaN 양자벽(111B)을 포함하고, 상기 제1 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(115B)은 상기 제1 GaN 양자벽(111B) 사이에 배치될 수 있다.The first
예를 들어, 상기 제1 활성층(110)은 제1 InxGa1 - xN 양자우물(단,0〈x〈1)(110W), 제1 GaN 양자벽(111B), 제1 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(115B), 제1 GaN 양자벽(111B)을 포함할 수 있다.For example, the first
상기 제2 활성층(120)은 제2 InxGa1 - xN 양자우물(120W), 제2 GaN 양자벽(120B)을 포함할 수 있다.The second
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층이며, 상기 제1 활성층(110)은 상기 제2 활성층(120)에 비해 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 인접하여 배치될 수 있다.In an embodiment, the first conductivity-
실시예에서 Al을 포함하는 제1 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(115B)의 에너지 밴드갭은 제2 활성층(120)내의 제2 GaN 양자벽(120B)의 에너지밴드갭보다 클 수 있다.In the embodiment, the energy band gap of the first Al x Ga y In 1 -x- y N
실시예에 따른 발광소자에서 Al을 포함하는 질화물반도체 박막층은 Al을 포함하지 않는 질화물반도체 박막층보다 정공이동도가 높은 물질적 특성이 있다.In the light emitting device according to the embodiment, a nitride semiconductor thin film layer containing Al has a material property having a higher hole mobility than a nitride semiconductor thin film layer not containing Al.
따라서, p-층인 제2 도전형 반도체층(116)에서 활성층(130)으로 주입된 정공들은 제2 활성층(120)을 지나 n-형 전자주입층인 제1 도전형 반도체층(112)에 인접한 제1 활성층(110) 영역으로 더욱 효과적으로 이동할 수 있게 된다.Therefore, holes injected into the
이를 통해서 활성층내 정공분포를 더욱 균일하게 함으로써 유효발광면적을 증대되고, 결국 고전류 주입시 우수한 발광효율을 제공할 수 있다.Through this, the effective light emitting area is increased by making the hole distribution in the active layer more uniform, and as a result, excellent luminous efficiency can be provided when high current is injected.
실시예에서 제1 활성층(110) 내 제1 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(115B)의 개수는 제2 활성층(120)내 제2 GaN 양자벽(120B)의 개수와 동일하거나 더 작을 수 있다.In an embodiment the number of first active layers (110) in claim 1 Al x Ga y In 1 -x- y N quantum wall (115B) is equal to the number of the second
실시예에서 제1 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(115B)은 Al을 포함하고, 그 두께가 약 0.5~ 약 5nm 범위일 수 있다.Example In a 1 Al x Ga y In 1 -x- y N quantum wall (115B) comprises an Al, the thickness of about 0.5 to from about 5nm range.
실시예에서 제1 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(115B)의 두께가 0.5nm 미만이면 정공이동도를 효과적으로 개선시킬 수 없으며, 그 두께가 5nm 보다 크면 전자의 이동도를 낮게 하여서 전자의 주입효율이 저하하는 문제가 있을 수 있다.In the embodiment, if the thickness of the first Al x Ga y In 1 -x- y
또한, 실시예가 청색 발광소자의 경우, 제1 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(115B)에서 Al의 함량은 1% 내지 25%일 수 있다. Al 조성이 적어도 1% 이상이 되어야 정공이동도가 효과적으로 개선될 수 있으며, Al 조성이 25% 초과되면 전자의 주입효율이 낮게 되는 문제점을 갖고, 더불어 양자우물에 압축응력을 야기시킬 수 있다.In addition, in the case of a blue light emitting device according to an embodiment, the Al content in the first Al x Ga y In 1 -x- y
도 3은 종래기술에 의한 발광소자의 활성층내 정공의 분포 예시도이며, 도 4는 실시예에 따른 발광소자의 활성층내 정공의 분포 예시도이다.3 is a diagram illustrating an exemplary distribution of holes in an active layer of a light emitting device according to the prior art, and FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary distribution of holes in an active layer of a light emitting device according to an embodiment.
도 3과 같이, 종래기술에 의한 발광소자는 p-층에 인접한 양자우물 내에는 많은 정공들이 분포되어 있다. 반면에 n-층에 인접한 양자우물들 내에는 상대적으로 적은 수의 정공들이 분포되어 있다. As shown in FIG. 3, in the conventional light emitting device, many holes are distributed in a quantum well adjacent to the p-layer. On the other hand, a relatively small number of holes are distributed in quantum wells adjacent to the n-layer.
즉, 종래기술에서 양자우물 내에 존재하는 정공의 농도는 p-층으로부터 n-층 쪽으로 갈수록 정공의 농도가 감소하고 있음을 보여준다.That is, in the prior art, the concentration of holes present in the quantum well shows that the concentration of holes decreases from the p-layer toward the n-layer.
반면, 도 4와 같이 실시예에 따른 발광소자에서 p-층인 제2 도전형 반도체층(116)에 인접한 양자우물들뿐만 아니라, n-층인 제1 도전형 반도체층(112)에 인접한 양자우물들 내에도 충분히 많은 수의 정공들이 분포하고 있음을 보여준다.On the other hand, in the light emitting device according to the embodiment as shown in FIG. 4, not only quantum wells adjacent to the second conductivity-
실시예에 의하면, 양자우물 내에 존재하는 정공의 농도는 p-층으로부터 n-층 쪽으로 갈수록 정공농도가 감소가 거의 없음을 보여준다.According to the examples, the concentration of holes present in the quantum well shows that there is little decrease in the hole concentration from the p-layer toward the n-layer.
이에 따라 실시예에 의하면, p-층인 제2 도전형 반도체층(116)에서 활성층(130)으로 주입된 정공들은 제2 활성층(120)을 지나 n-형 전자주입층인 제1 도전형 반도체층(112)에 인접한 제1 활성층(110) 영역으로 더욱 효과적으로 이동할 수 있게 되고, 이를 통해서 활성층내 정공분포를 더욱 균일하게 함으로써 유효발광면적을 증대되고, 결국 고전류 주입시 우수한 발광효율을 제공할 수 있다.Accordingly, according to an embodiment, holes injected into the
도 5는 종래기술에 의한 발광소자의 활성층내 정공이동도 예시도로서, 종래구조 활성층을 구비하는 질화물반도체 발광소자의 활성층 내 정공이동도 분포를 보여준다. 5 is an exemplary diagram illustrating hole mobility in an active layer of a light emitting device according to the prior art, and shows the distribution of hole mobility in an active layer of a nitride semiconductor light emitting device having an active layer having a conventional structure.
종래기술에 의하면, 활성층 내에서 정공 이동도가 전체적으로 낮음을 보여준다.According to the prior art, it shows that the hole mobility in the active layer as a whole is low.
반면, 도 6은 실시예에 따른 발광소자의 활성층내 정공이동도의 예시도로서, 실시예에 따른 활성층 구조를 구비하는 질화물반도체 발광소자의 활성층 내의 높은 정공 이동도를 보여준다. On the other hand, FIG. 6 is an exemplary diagram of hole mobility in the active layer of the light emitting device according to the embodiment, and shows high hole mobility in the active layer of the nitride semiconductor light emitting device having the active layer structure according to the embodiment.
실시예에 의하면, n-GaN 층 쪽으로부터 처음 2개의 양자벽 구조 내에 4원계 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B) 내에서 정공의 이동도가 상대적으로 매우 큼을 보여준다. According to the embodiment, the mobility of holes in the quaternary Al x Ga y In 1-xy
따라서, 실시예에 의하면 p-층인 제2 도전형 반도체층(116)으로부터 활성층으로 주입되는 정공은 활성층 내에서 n-층인 제1 도전형 반도체층(112) 방향으로 더욱 효과적으로 수송될 수 있음을 의미한다.Therefore, according to the embodiment, it means that holes injected from the second conductivity-
도 7은 실시예와 종래기술에서 발광소자의 주입전류에 따른 내부 양자효율 비교도이다.7 is a diagram illustrating a comparison of internal quantum efficiency according to an injection current of a light emitting device in the embodiment and the prior art.
예를 들어, 주입전류 약 100A/cm3에서, 종래기술(R) 적용시 내부발광 양자효율은 약 0.56인 반면, 실시예에 따른 발광소자에서 Al 농도가 약 2% 인 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽 적용시(E1), 내부양자효율 약 0.67로 약 20% 개선되었고, Al농도가 약 15%인 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽 적용시(E2) 내부양자효율이 약 0.90로 약 60% 이상 현저히 개선되었다.For example, at an injection current of about 100A/cm 3 , when the prior art (R) is applied, the internal emission quantum efficiency is about 0.56, whereas in the light emitting device according to the embodiment, the Al concentration is about 2% Al x Ga y In 1 when -x- y N quantum wall application (E1), the internal quantum efficiency was improved by about 0.67 to about 20%, Al concentration of the Al x Ga y in 1 -x- y N quantum wall during application (E2) of about 15% The internal quantum efficiency was about 0.90, which was significantly improved by more than about 60%.
도 8은 실시예와 종래기술의 발광소자의 주입전류 약 100A/cm3에서 내부 양자효율 비교도이다.8 is a comparison diagram of internal quantum efficiency at an injection current of about 100A/cm 3 of a light emitting device of the embodiment and the prior art.
종래기술(R) 적용 시 내부발광 양자효율은 0.56인 반면, Al 농도가 약 15% 인 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽을 1개 적용시(Ea) 내부발광 양자효율(IQE)은 약 0.85로 약 52% 개선되었고, Al 농도가 약 15% 인 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽을 2개 적용시(Eb) 내부발광 양자효율(IQE)은 약 0.90로 약 60%로 개선되었으며, Al 농도가 약 15% 인 AlxGayIn1-x-yN 양자벽을 4개 적용시(Ec) IQE는 약 0.90로 60% 개선된 것으로 유지되었다. Al은 In에 압축응력을 유발할 수 있으므로, AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(115B)은 활성층(130)의 전체 양자벽 중에 약 50% 이하로 분포하는 것이 내부 양자효율을 극대화하면서 응력유발을 최소화할 수 있다.When the conventional technology (R) is applied, the internal emission quantum efficiency is 0.56, whereas when one Al x Ga y In 1 -x- y N quantum wall with an Al concentration of about 15% is applied (Ea), the internal emission quantum efficiency (IQE ) Was improved by about 52% to about 0.85, and when two Al x Ga y In 1 -x- y N quantum walls with an Al concentration of about 15% were applied (Eb), the internal emission quantum efficiency (IQE) was about 0.90. It was improved to about 60%, and when four Al x Ga y In 1-xy N quantum walls with an Al concentration of about 15% were applied (Ec), the IQE was maintained to be about 0.90, 60% improvement. Since Al can induce compressive stress in In, the Al x Ga y In 1 -x- y
도 9는 제2 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어그램 예시도이다.9 is an exemplary diagram illustrating a band gap energy diagram of a light emitting device according to the second embodiment.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.The second embodiment can adopt the technical features of the first embodiment.
제2 실시예에서 상기 제1 양자벽(110B)은 복수의 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(115B, 116B)을 포함하며, 상기 AlxGayIn1-x-yN 양자벽에서의 Al의 농도는 상기 제1 도전형 반도체층(112)에서 상기 제2 도전형 반도체층(116) 방향으로 감소할 수 있다.In the second embodiment, the first
또한, 상기 복수의 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)에서, 상기 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)의 밴드갭 에너지는 상기 제1 도전형 반도체층(112)에서 상기 제2 도전형 반도체층(116) 방향으로 감소할 수 있다.In addition, in the plurality of Al x Ga y In 1-xy
예를 들어, 상기 제1 양자벽(110B)은 제1 도전형 반도체층(112)으로 부터 A 양자벽(111B), B 양자벽(112B)를 포함할 수 있고, 상기 A 양자벽(111B)과 상기 B 양자벽(112B)은 각각 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)과 제2 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(116B)를 포함할 수 있다. For example, the first
실시예에서, 상기 제2 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(116B)의 Al 농도 또는 밴드갭 에너지는 상기 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)의 Al 농도 또는 밴드갭 에너지보다 낮을 수 있다.In an embodiment, the Al concentration or bandgap energy of the second Al x Ga y In 1-xy
이를 통해, 제2 도전형 반도체층(116)으로부터 멀어질수록 홀 주입효율이 낮아지는 것을 고려하여 AlxGayIn1-x-yN 양자벽의 Al 농도 또는 밴드갭 에너지가 점차 증가하는 것으로 제어함으로써, 격자상수 차이에 따른 디펙트 발생을 최소하면서 홀 주입효율을 극대화 할 수 있다.Through this, considering that the hole injection efficiency decreases as the distance from the second conductivity-
도 10은 제3 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어그램 예시도이다.10 is an exemplary diagram illustrating a band gap energy diagram of a light emitting device according to a third embodiment.
제3 실시예는 제1 실시예 또는 제2 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.The third embodiment can adopt the technical features of the first embodiment or the second embodiment.
제3 실시예에서 상기 제1 양자벽(110B)은 복수의 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(117B, 118B)을 포함할 수 있으며, 상기 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽의 두께는 상기 제1 도전형 반도체층(112)에서 상기 제2 도전형 반도체층(116) 방향으로 변할 수 있다.In the third embodiment, the first
예를 들어, 상기 제1 양자벽(110B)은 제1 도전형 반도체층(112)으로 부터 제1 두께(W1)의 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(117B)과 제2 두께(W2)의 제2 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(118B)를 포함할 수 있고, 상기 제2 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(118B)의 제2 두께(W2)는 상기 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(117B)의 제1 두께(W1) 보다 클 수 있다.For example, the first
에너지 준위관점에서 같은 농도인 경우, 양자벽의 두께는 에너지 준위와 반비례 관계가 있는데, 제3 실시예에서는 4원계 AlxGayIn1-x-yN 양자벽, 예를 들어 적어도 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(117B)의 두께를 작게하여 제2 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(118B) 보다 에너지 준위를 높힘으로써, 2원계 제1 GaN 양자벽(111B) 사이에 두께가 작게 함으로써 4원계 AlxGayIn1-x-yN 양자벽의 분포를 최소화하여 디펙트 발생을 최소하면서 홀 주입효율을 극대화 할 수 있다.In the case of the same concentration in terms of energy level, the thickness of the quantum wall is inversely proportional to the energy level.In the third embodiment, the quaternary Al x Ga y In 1-xy N quantum wall, for example, at least the first Al x Ga y In 1-xy N quantum wall (117B) by reducing the thickness of the second Al x Ga y In 1-xy N quantum wall (118B) by increasing the energy level, between the first binary GaN quantum wall (111B) By minimizing the distribution of the quaternary Al x Ga y In 1-xy N quantum walls, the hole injection efficiency can be maximized while minimizing defects.
도 11은 제4 실시예에 따른 발광소자의 밴드갭 에너지 다이어그램 예시도이다.11 is an exemplary diagram illustrating a band gap energy diagram of a light emitting device according to a fourth embodiment.
제4 실시예는 제1 실시예 내지 제3 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.The fourth embodiment can adopt the technical features of the first to third embodiments.
제 4실시예에서, 제1 양자벽(113B)은 제3 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(119B)을 포함할 수 있고, 상기 제3 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(119B)과 상기 제1 GaN 양자벽(111B) 사이의 에너지 준위는 점차 변할 수 있다.In the fourth embodiment, the first
예를 들어, 상기 제3 AlxGayIn1 -x- yN 양자벽(119B)과 상기 제1 GaN 양자벽(111B) 사이의 에너지 준위는 경사질 수 있다.For example, an energy level between the third Al x Ga y In 1 -x- y
제4 실시예에 의하면, 제3 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(119B)과 상기 제1 GaN 양자벽(111B) 사이의 에너지 준위는 점차 변함으로써 격자 결함이 감소하여 격자 품질이 향상되어 홀 주입효율을 더욱 증대시켜 광도가 현저시 증대될 수 있다.According to the fourth embodiment, the energy level between the third Al x Ga y In 1-xy
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면, 활성층 내에서 정공분포를 균일하게 함으로써 유효발광면적을 증대하게 되고, 고전류 주입시 우수한 발광효율을 제공할 수 있다.According to the light emitting device, the manufacturing method of the light emitting device, the light emitting device package, and the lighting system according to the embodiment, the effective light emitting area is increased by making the hole distribution uniform in the active layer, and excellent luminous efficiency can be provided when high current is injected. .
이하, 도 12 내지 도 14를 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조공정을 설명하면서 이건 실시예에 따른 발광소자의 특징을 좀 더 상술하기로 한다.Hereinafter, while describing the manufacturing process of the light emitting device according to the embodiment with reference to FIGS. 12 to 14, the characteristics of the light emitting device according to the embodiment will be described in more detail.
우선 도 12와 같이, 성장용 기판(102)이 준비된다. 상기 기판(102)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다.First, as shown in FIG. 12, a
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.For example, the
이때, 상기 기판(102) 위에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 이후 형성되는 발광구조물(150)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. In this case, a buffer layer (not shown) may be formed on the
다음으로, 상기 제1 기판(102) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(150)이 형성될 수 있다.Next, a
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(130)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(130)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(130)은 AlInGa/AlInGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The
실시예는 주입전류 증가시 발생하는 발광효율저하 이슈를 해결할 수 있는 고효율 질화물반도체 발광소자를 제공하고자 한다.The embodiment is to provide a high-efficiency nitride semiconductor light emitting device capable of solving the issue of lowering the luminous efficiency that occurs when the injection current increases.
이하, 도 2, 도 9, 도 10, 도 11을 참조하여 실시예의 기술적인 특징을 좀 더 상술한다.Hereinafter, technical features of the embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 2, 9, 10, and 11.
도 2와 같이, 제1 실시예에 따른 발광소자에서 활성층(130)은 제1 밴드갭 에너지를 갖는 제1 양자벽(110B)을 구비하는 제1 활성층(110)과, 상기 제1 활성층(110) 상에 상기 제1 밴드갭 에너지보다 작은 제2 밴드갭 에너지를 갖는 제2 양자벽(115B)을 구비하는 제2 활성층(120)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, in the light emitting device according to the first embodiment, the
실시예에 따른 발광소자(100)에서 제1 활성층(110)의 제1 양자벽(110B)은 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(단,0〈x≤1, 0≤y≤1)(115B)을 포함할 수 있다.In the
상기 제1 활성층(110)의 제1 양자벽(110B)은 복수의 제1 GaN 양자벽(111B)을 포함하고, 상기 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)은 상기 제1 GaN 양자벽(111B) 사이에 배치될 수 있다.The first
예를 들어, 상기 제1 활성층(110)은 제1 InxGa1-xN 양자우물(단,0〈x〈1)(110W), 제1 GaN 양자벽(111B), 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B), 제1 GaN 양자벽(111B)을 포함할 수 있다.For example, the first
상기 제2 활성층(120)은 제2 InxGa1-xN 양자우물(120W), 제2 GaN 양자벽(120B)을 포함할 수 있다.The second
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층이며, 상기 제1 활성층(110)은 상기 제2 활성층(120)에 비해 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 인접하여 배치될 수 있다.In an embodiment, the first conductivity-
실시예에서 Al을 포함하는 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)의 에너지 밴드갭은 제2 활성층(120)내의 제2 GaN 양자벽(120B)의 에너지밴드갭보다 클 수 있다.In an embodiment, the energy band gap of the first Al x Ga y In 1-xy
실시예에 따른 발광소자에서 Al을 포함하는 질화물반도체 박막층은 Al을 포함하지 않는 질화물반도체 박막층보다 정공이동도가 높은 물질적 특성이 있다.In the light emitting device according to the embodiment, a nitride semiconductor thin film layer containing Al has a material property having a higher hole mobility than a nitride semiconductor thin film layer not containing Al.
따라서, p-층인 제2 도전형 반도체층(116)에서 활성층(130)으로 주입된 정공들은 제2 활성층(120)을 지나 n-형 전자주입층인 제1 도전형 반도체층(112)에 인접한 제1 활성층(110) 영역으로 더욱 효과적으로 이동할 수 있게 된다.Therefore, holes injected into the
이를 통해서 활성층내 정공분포를 더욱 균일하게 함으로써 유효발광면적을 증대되고, 결국 고전류 주입시 우수한 발광효율을 제공할 수 있다.Through this, the effective light emitting area is increased by making the hole distribution in the active layer more uniform, and as a result, excellent luminous efficiency can be provided when high current is injected.
실시예에서 제1 활성층(110) 내 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)의 개수는 제2 활성층(120)내 제2 GaN 양자벽(120B)의 개수와 동일하거나 더 작을 수 있다.In the embodiment, the number of first Al x Ga y In 1-xy
실시예에서 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)은 Al을 포함하고, 그 두께가 약 0.5~ 약 5nm 범위일 수 있다. 실시예에서 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)의 두께가 0.5nm 미만이면 정공이동도를 효과적으로 개선시킬 수 없으며, 그 두께가 5nm 보다 크면 전자의 이동도를 낮게 하여서 전자의 주입효율이 저하하는 문제가 있을 수 있다.In an embodiment, the first Al x Ga y In 1-xy
또한, 실시예가 청색 발광소자의 경우, 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)에서 Al의 함량은 1% 내지 25%일 수 있다. Al 조성이 적어도 1% 이상이 되어야 정공이동도가 효과적으로 개선될 수 있으며, Al 조성이 25% 초과되면 전자의 주입효율이 낮게 되는 문제점을 갖고, 더불어 양자우물에 압축응력을 야기시킬 수 있다.In addition, in the case of a blue light emitting device according to an embodiment, the Al content in the first Al x Ga y In 1-xy
도 4와 같이, 실시예에 따른 발광소자에서 p-층인 제2 도전형 반도체층(116)에 인접한 양자우물들뿐만 아니라, n-층인 제1 도전형 반도체층(112)에 인접한 양자우물들 내에도 충분히 많은 수의 정공들이 분포하고 있음을 보여준다.4, in the light emitting device according to the embodiment, not only quantum wells adjacent to the second conductivity-
이에 따라 실시예에 의하면, p-층인 제2 도전형 반도체층(116)에서 활성층(130)으로 주입된 정공들은 제2 활성층(120)을 지나 n-형 전자주입층인 제1 도전형 반도체층(112)에 인접한 제1 활성층(110) 영역으로 더욱 효과적으로 이동할 수 있게 되고, 이를 통해서 활성층내 정공분포를 더욱 균일하게 함으로써 유효발광면적을 증대되고, 결국 고전류 주입시 우수한 발광효율을 제공할 수 있다.Accordingly, according to an embodiment, holes injected into the
또한 도 6과 같이, 실시예에 의하면, n-GaN 층 쪽으로부터 처음 2개의 양자벽 구조 내에 4원계 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B) 내에서 정공의 이동도가 상대적으로 매우 큼을 보여준다. 6, according to the embodiment, the mobility of holes in the quaternary Al x Ga y In 1-xy
따라서, 실시예에 의하면 p-층인 제2 도전형 반도체층(116)으로부터 활성층으로 주입되는 정공은 활성층 내에서 n-층인 제1 도전형 반도체층(112) 방향으로 더욱 효과적으로 수송될 수 있음을 의미한다.Therefore, according to the embodiment, it means that holes injected from the second conductivity-
다음으로, 도 9와 같이 제2 실시예에서 상기 제1 양자벽(110B)은 제1 도전형 반도체층(112)으로 부터 A 양자벽(111B), B 양자벽(112B)를 포함할 수 있고, 상기 A 양자벽(111B)과 상기 B 양자벽(112B)은 각각 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)과 제2 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(116B)를 포함할 수 있다. Next, as shown in FIG. 9, in the second embodiment, the first
실시예에서, 상기 제2 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(116B)의 Al 농도 또는 밴드갭 에너지는 상기 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)의 Al 농도 또는 밴드갭 에너지보다 낮을 수 있다.In an embodiment, the Al concentration or bandgap energy of the second Al x Ga y In 1-xy
이를 통해, 제2 도전형 반도체층(116)으로부터 멀어질수록 홀 주입효율이 낮아지는 것을 고려하여 AlxGayIn1-x-yN 양자벽의 Al 농도 또는 밴드갭 에너지가 점차 증가하는 것으로 제어함으로써, 격자상수 차이에 따른 디펙트 발생을 최소하면서 홀 주입효율을 극대화 할 수 있다.Through this, considering that the hole injection efficiency decreases as the distance from the second conductivity-
다음으로 도 10과 같이, 제3 실시예에서 상기 제1 양자벽(110B)은 복수의 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(117B, 118B)을 포함할 수 있으며, 상기 AlxGayIn1-x-yN 양자벽의 두께는 상기 제1 도전형 반도체층(112)에서 상기 제2 도전형 반도체층(116) 방향으로 감소할 수 있다.Next, as shown in FIG. 10, in the third embodiment, the first
예를 들어, 상기 제1 양자벽(110B)은 제1 도전형 반도체층(112)으로 부터 제1 두께(W1)의 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(117B)과 제2 두께(W2)의 제2 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(118B)를 포함할 수 있고, 상기 제2 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(118B)의 제2 두께(W2)는 상기 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(117B)의 제1 두께(W1) 보다 작을 수 있으며, 같은 농도인 경우, 두께가 작아질 수록 에너지 준위가 증가하게 되는데, 제3 실시예에서는 AlxGayIn1-x-yN 양자벽의 두께를 제어하여 밴드갭 에너지 준위를 제어하여 AlxGayIn1-x-yN 양자벽의 두께 조절을 통해 그 분포를 최소화하여 디펙트 발생을 최소하면서 홀 주입효율을 극대화 할 수 있다.For example, the first
다음으로 도 11과 같이, 제 4실시예에서, 제1 양자벽(113B)은 제3 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(119B)을 포함할 수 있고, 상기 제3 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(119B)과 상기 제1 GaN 양자벽(111B) 사이의 에너지 준위는 점차 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(119B)과 상기 제1 GaN 양자벽(111B) 사이의 에너지 준위는 경사질 수 있다.Next, as shown in FIG. 11, in the fourth embodiment, the first
제4 실시예에 의하면, 제3 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(119B)과 상기 제1 GaN 양자벽(111B) 사이의 에너지 준위는 점차 변함으로써 격자 결함이 감소하여 격자 품질이 향상되어 홀 주입효율을 더욱 증대시켜 광도가 현저시 증대될 수 있다.According to the fourth embodiment, the energy level between the third Al x Ga y In 1-xy
다음으로 도 12와 같이, 상기 활성층(130) 상에 알루미늄 갈륨계열 질화물반도체층(160)을 형성하여, 전자차단 기능을 통해 발광효율을 증대시킬 수 있다.Next, as shown in FIG. 12, by forming an aluminum gallium-based
이후, 상기 제2 도전형 반도체층(116)이 알루미늄 갈륨계열 질화물반도체층(160) 상에 반도체 화합물로 형성될 수 있다.Thereafter, the second conductivity-
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.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.In an embodiment, the first conductivity-
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(150)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 addition, a semiconductor, for example, an n-type semiconductor layer (not shown) having a polarity opposite to that of the second conductivity type may be formed on the second conductivity
이후, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 투광성 전극(170)이 형성된다.Thereafter, a light-transmitting
예를 들어, 상기 투광성 전극(170)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(170)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 13과 같이, 제1 도전형 반도체층(112)이 노출되도록 투광성 전극(170), 제2 도전형 반도체층(116), 알루미늄 갈륨계열 질화물반도체층(160), 활성층(130)의 일부가 제거할 수 있다.Next, as shown in FIG. 13, the light-transmitting
다음으로, 도 14와 같이 상기 투광성 전극(170) 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. 14, a
실시예에 따른 발광소자 및 발광소자의 제조방법에 의하면, 활성층 내에서 정공분포를 균일하게 함으로써 유효발광면적을 증대하게 되고, 고전류 주입시 우수한 발광효율을 제공할 수 있다.According to the light emitting device and the manufacturing method of the light emitting device according to the embodiment, the effective light emitting area can be increased by making the hole distribution uniform in the active layer, and excellent luminous efficiency can be provided when high current is injected.
도 15는 실시예들에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지를 설명하는 도면이다.15 is a diagram illustrating a light emitting device package in which a light emitting device is installed according to embodiments.
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 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 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. The
도 16은 실시예에 따른 조명시스템의 분해 사시도이다.16 is an exploded perspective view of a lighting system according to an embodiment.
실시예에 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 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.The lighting device according to the embodiment may include a
상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다. 상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. The
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)를 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. The
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다. 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. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment may be combined or modified for 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), 제1 양자벽(110B), 제1 활성층(110),
제2 양자벽(115B), 제2 활성층(120), 제2 도전형 반도체층(116),
제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(115B)The first conductivity
The second
The first Al x Ga y In 1-xy N quantum wall (115B)
Claims (12)
상기 제1 도전형 반도체층 상에 제1 밴드갭 에너지를 갖는 복수의 제1 양자벽을 구비하는 제1 활성층;
상기 제1 활성층 상에 상기 제1 밴드갭 에너지보다 작은 제2 밴드갭 에너지를 갖는 복수의 제2 양자벽을 구비하는 제2 활성층; 및
상기 제2 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함하고,
상기 제1 활성층은 상기 제2 활성층에 비해 상기 제1 도전형 반도체층에 인접하여 배치되고,
상기 제1 활성층의 복수의 제1 양자벽 각각은,
복수의 제1 GaN 양자벽; 및
상기 복수의 제1 GaN 양자벽 사이에 배치되는 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽(단,0<x≤1, 0≤y≤1)을 포함하고,
상기 제2 양자벽은 제2 GaN 양자벽을 포함하고,
상기 복수의 제1 양자벽 각각에 포함된 상기 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽의 밴드갭 에너지는, 상기 복수의 제1 GaN 양자벽 및 상기 제2 GaN 양자벽의 밴드갭 에너지보다 크고,
상기 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽의 밴드갭 에너지는, 상기 제1 도전형 반도체층과 인접한 상기 제1 양자벽에 포함될수록 큰 밴드갭 에너지를 가지고, 상기 제2 도전형 반도체층과 인접한 상기 제1 양자벽에 포함될수록 작은 밴드갭 에너지를 가지는 발광소자.A first conductivity type semiconductor layer;
A first active layer including a plurality of first quantum walls having a first band gap energy on the first conductivity type semiconductor layer;
A second active layer having a plurality of second quantum walls having a second band gap energy smaller than the first band gap energy on the first active layer; And
Including; a second conductivity type semiconductor layer on the second active layer,
The first active layer is disposed adjacent to the first conductivity type semiconductor layer compared to the second active layer,
Each of the plurality of first quantum walls of the first active layer,
A plurality of first GaN quantum walls; And
Including a first Al x Ga y In 1-xy N quantum wall (where 0<x≤1, 0≤y≤1) disposed between the plurality of first GaN quantum walls,
The second quantum wall includes a second GaN quantum wall,
The band gap energy of the first Al x Ga y In 1-xy N quantum wall included in each of the plurality of first quantum walls is a band gap energy of the plurality of first GaN quantum walls and the second GaN quantum wall Greater than,
The band gap energy of the first Al x Ga y In 1-xy N quantum wall has a larger band gap energy as it is included in the first quantum wall adjacent to the first conductivity type semiconductor layer, and the second conductivity type semiconductor A light emitting device having a smaller band gap energy as it is included in the first quantum wall adjacent to the layer.
상기 제1 도전형 반도체층은 n형 반도체층인 발광소자.The method of claim 1,
The first conductivity-type semiconductor layer is an n-type semiconductor layer.
상기 발광소자는 청색 발광소자이며,
상기 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽의 두께는 0.5nm 내지 5nm이고,
상기 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽에서 Al 함량은 1% 내지 25%인 발광소자.The method of claim 1,
The light emitting device is a blue light emitting device,
The thickness of the first Al x Ga y In 1-xy N quantum wall is 0.5 nm to 5 nm,
A light emitting device having an Al content of 1% to 25% in the first Al x Ga y In 1-xy N quantum wall.
상기 제1 AlxGayIn1-x-yN 양자벽의 두께는, 상기 제1 도전형 반도체층과 인접한 상기 제1 양자벽에 포함될수록 얇고, 상기 제2 도전형 반도체층과 인접한 상기 제1 양자벽에 포함될수록 두꺼운 발광소자.The method of claim 1,
The thickness of the first Al x Ga y In 1-xy N quantum wall is thinner as it is included in the first quantum wall adjacent to the first conductivity type semiconductor layer, and the first quantum wall adjacent to the second conductivity type semiconductor layer The thicker the light-emitting device is included in the wall.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |