KR102240884B1 - 광대역 반사층을 가지는 광소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

광대역 반사층을 가지는 광소자 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102240884B1
KR102240884B1 KR1020190087734A KR20190087734A KR102240884B1 KR 102240884 B1 KR102240884 B1 KR 102240884B1 KR 1020190087734 A KR1020190087734 A KR 1020190087734A KR 20190087734 A KR20190087734 A KR 20190087734A KR 102240884 B1 KR102240884 B1 KR 102240884B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dbr
refractive index
layer
broadband
index layer
Prior art date
Application number
KR1020190087734A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210010777A (ko
Inventor
이형주
Original Assignee
광전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 광전자 주식회사 filed Critical 광전자 주식회사
Priority to KR1020190087734A priority Critical patent/KR102240884B1/ko
Publication of KR20210010777A publication Critical patent/KR20210010777A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102240884B1 publication Critical patent/KR102240884B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 광대역 반사층을 가지는 적외선 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광대역 분산 브래그 반사층을 가지는 적외선 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

광대역 반사층을 가지는 광소자 및 그 제조 방법{An optical element having a broadband reflective layer and a manufacturing method thereof}
본 발명은 광대역 반사층을 가지는 적외선 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광대역 분산 브래그 반사층을 가지는 적외선 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드는 기판의 상부에 위치하는 PN접합형 활성층에서 광이 발광된다. 활성층에서 하부 방향으로 방출되는 광이 기판에 의해서 흡수되어 발광 다이오드의 효율이 저하되는 것을 방지하기 위해서, 기판과 활성층 사이에 광반사층이 위치한다.
광반사층의 하나로 고굴절률 물질과 저굴절율 물질을 반복 성장시켜 광을 반사시키는 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflective, 일명 'DBR'이라 함)가 사용된다.
DBR은 기판에서 활성층을 성장시키는 것과 동일한 방식, 예를 들어, MOCVD에 의해서 형성될 수 있으며, 성장 후 열안정성이 우수하다는 장점이 있지만, 다양한 파장에 대해선 반사율이 우수한 금속층과는 달리 특정 파장 범위(통상적으로 중심 파장으로부터 ±40nm의 범위)에 한정해서 반사율이 우수하다는 특징이 있다. 따라서, DBR을 사용하는 발광 다이오드의 광효율을 높이기 위해서, 발광 다이오드에서 방출되는 광원의 피크 파장과 반사 피크 파장이 일치하는 DBR들이 사용된다.
하지만, 피크 파장이 일치한다 하더라도, 레이저를 제외하고는 활성층에서 발광되는 광의 파장 폭이 넓기 때문에, DBR에 의해서 반사되지 않는 광들이 많아, 발광 효율이 저하되는 문제가 발생한다.
또한, 피크 파장이 상이한 활성층을 가지는 발광 다이오드들을 동일한 장치를 통해서 제조할 경우에는, 제조하고자 하는 발광 다이오드의 파장영역에 따라서 서로 다른 DBR을 형성하여야 하므로, 제조 코스트가 높아지게 된다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 과제는 광대역의 광을 반사할 수 있는 새로운 DBR을 제공하는 것이다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 광대역의 적외광을 반사할 수 있는 새로운 DBR을 제공하는 것이다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 광대역의 광을 반사할 수 있는 DBR을 포함하는 새로운 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은
제1 고굴절율층과 제1 저굴절율층이 반복 적층된 제1 DBR과;
제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제2 DBR과;
제3 고굴절율층과 제3 저굴절율층이 반복 적층된 제3 DBR과;
상기 제1 DBR과 제2 BDR 사이에 위치하는 제1 이격층과; 및
상기 제2 DBR과 제3 DBR 사이에 위치하는 제2 이격층을 포함하는 광대역 DBR을 제공한다.
본 발명은 일 측면에 있어서,
제1 고굴절율층과 제1 저굴절율층이 반복 적층된 제1 DBR과;
제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제2 DBR과;
제3 고굴절율층과 제3 저굴절율층이 반복 적층된 제3 DBR과;
상기 제1 DBR과 제2 BDR 사이에 위치하는 제1 이격층과; 및
상기 제2 DBR과 제3 DBR 사이에 위치하는 제2 이격층을 포함하는 광대역 DBR을 포함하는 광소자를 제공한다.
본 발명은 일 측면에 있어서,
제1 고굴절율층과 제1 저굴절율층이 반복 적층된 제1 DBR과;
제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제2 DBR과; 및
상기 제1 DBR과 제2 BDR 사이에 위치하는 제1 이격층;을 포함하는 광대역 DBR을 제공한다.
본 발명은 일 측면에서,
제1 고굴절율층과 제1 저굴절율층이 반복 적층된 제1 DBR을 성장시키는 단계;
상기 제1 DBR에 이격층을 성장시키는 단계; 및
상기 이격층에 제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제2 DBR을 성장시키는 단계
를 포함하는 광대역 DBR의 제조 방법을 제공한다.
이론적으로 한정된 것은 아니지만, 제1 중심 파장과 반사 영역을 가지는 제1 DBR에 제2 중심파장과 반사 영역을 가지는 제2 DBR을 직접 성장시킬 경우, 상호 간섭으로 네거티브하게 혼성화되어, 새로운 중심 파장과 좁은 반사 영역을 가지는 DBR이 형성된다. 이에 따라, 제1 DBR과 제2 DBR 사이에 이격층을 형성하여 네거티브한 혼성화를 방지함으로써, 제1 DBR의 제1 반사 영역과 제2 DBR의 반사 영역을 포함하는 넓은 반사영역을 가지는 광대역 DBR을 형성하는 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 이격층은 DBR들의 직접적인 접촉을 방지하고, 상호 간섭에 의한 혼성화를 저감시킬 수 있도록, 10nm 이상, 바람직하게는 50 nm 이상, 보다 바람직하게는 100 nm 이상, 보다 더 바람직하게는 200 nm 이상, 가장 바람직하게는 300 nm 이상의 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 이격층의 두께는 혼성화를 방지하면서, 두께 증가에 의한 Vf의 상승을 방지할 수 있도록 1000nm 이하로 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 이격층은 DBR을 이격시키면서도, 이론적으로 한정된 것은 아니지만, 이격된 상태에서 포지티브하게 혼성화되어 DBR들의 반사 영역이 넓어질 수 있도록 에피텍셜하게 성장된 성장층일 수 있다. 바람직하게는 MOCVD 방식에 의해서 에피성장된 성장층일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이격층은 광이 흡수되지 않고 투과되는 물질로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 이격층은 적외광이 투과되는 밴드갭을 가지는 이격층일 수 있다. 본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 이격층들은 투광성이다. 본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 이격층은 GaInP, AlAs 일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 DBR은 제2 DBR에 비해서 상대적으로 짧은 파장의 광을 반사하는 DBR일 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 제1 DBR은 700~800nm 범위의 중심파장, 바람직하게는 730~770 nm의 중심파장을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 제1 DBR은 750nm 중심 파장을 가질 수 있도록 AlxGa1 - xInP(High refractive )/Al1 - xGaxInP(Low refractive)이 적층될 수 있다. 여기서, x 값은 0.9보다 클 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.95 보다 크며, 가장 바람직하게는 x=1일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 DBR은 제1 DBR에 비해서 상대적으로 긴 파장의 광을 반사하고, 제3 DBR에 비해서 상대적으로 짧은 파장의 광을 반사하는 DBR일 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 제2 DBR은 800~900nm 범위의 중심파장, 바람직하게는 830~970 nm의 중심파장을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 제2 DBR은 850nm의 중심파장을 가질 수 있도록 AlyGa1 - yAs(High refractive )/Al1 - yGayAs(Low refractive)로 이루어질 수 있으며, 여기서 y 값은 0.8<y<0.95, 보다 바람직하게는 0.9<x<0.95일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제3 DBR은 제2 DBR에 비해서 상대적으로 긴 파장의 광을 반사하는 DBR일 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 제3 DBR은 800~900nm 범위의 중심파장, 바람직하게는 830~970 nm의 중심파장을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 제3 DBR은 940nm의 중심파장을 가질 수 있도록 AlyGa1 - yAs(High refractive )/Al1 - yGayAs(Low refractive)로 이루어질 수 있으며, 여기서 y 값은 0.8<y<0.95, 보다 바람직하게는 0.9<x<0.95일 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시에 있어서, 940nm의 중심 파장을 가지는 제3 DBR은 850nm 중심 파장을 가지는 제2 DBR과 동일한 물질로 이루어지면서, 층 두께가 다른 BDR일 수 있다.
본 발명에 의해서 적은 반사 영역을 가지는 기존의 DBR들을 이용해서, 광대역 DBR을 제조하는 방법이 제공되었다.
본 발명에 의해서 제조된 광대역 DBR은 넓은 범위의 파장을 반사시킬 수 있으므로, 하나의 광대역 DBR을 다양한 피크 파장의 발광 다이오드들에 사용할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 단면을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 발광 다이오드의 광대역 DBR의 적층 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 광대역 DBR의 반사 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 발광 다이오드의 광대역 DBR의 적층 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 광대역 DBR의 반사 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 발광 다이오드의 광대역 DBR의 적층 구조를 보여주는 도면이다.
도 7는 본 발명의 실시예 3에 따른 광대역 DBR의 반사 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 8은 비교 실시예 1에 따른 발광 다이오드의 광대역 DBR의 적층 구조를 보여주는 도면이다.
도 9는 비교 실시예 1에 따른 복합 DBR과, DBR 1 및 DBR 2의 반사 스텍트럼을 보여주는 도면이다.
도 10은 비교 실시예 2에 따른 발광 다이오드의 광대역 DBR의 적층 구조를 보여주는 도면이다.
도 11은 비교 실시예 2에 따른 복합 DBR과, DBR 2 및 DBR 3의 반사 스텍트럼을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1, 비교 실시예 1, DBR 1에 대한 전류-전압 특성과, 광효율을 보여주는 그래프이다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 한정하기 위한 것은 아님을 유념하여야 한다.
실시예 1
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광대역 DBR을 포함하는 발광 다이오드(10)는 기판(100)에서 MOCVD 방식으로 성장된 광대역 DBR(200)과, 상기 광대역 DBR(200)에서 성장된 발광부(300)와 상기 발광부(300)의 상부에 형성된 윈도우(400)와 기판(100)의 하부면에 위치하는 하부 전극(510)과, 윈도우(400)의 상부면에 위치하는 상부 전극(520)을 포함한다. 발광부(300)는 하부 제한층(310)과 활성층(320)과 상부 제한층(330)으로 이루어지고, 활성층(320)은 양자 우물과 양자 장벽들이 반복적으로 적층된 PN접합층을 이루며, 하부 전극(510)과 상부 전극(520)을 통해서 인간되는 전압에 의해서 활성층(320)으로부터 발광이 이루어지며, 활성층에서 발광된 광은 상하로 발광되고, 상부로 발광된 광은 윈도우(400)를 통해서 기판의 상부 방향으로 방출되고, 하부로 발광된 광은 기판위에 위치하는 광대역 DBR(200)에 의해서 반사된 후 기판에 수직하는 방향으로 방출된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광대역 DBR(200)은 기판(100)에서 성장된 제1 고굴절율층과 제1 저굴절율층이 반복 적층된 제1 DBR(210)과; 제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제2 DBR(220)과; 제3 고굴절율층과 제3 저굴절율층이 반복 적층된 제3 DBR(230)과; 상기 제1 DBR(210)과 제2 BDR(220) 사이에 위치하는 제1 이격층(240)과; 상기 제2 DBR(220)과 제3 DBR(230) 사이에 위치하는 제2 이격층(250)으로 이루어진다.
제1 DBR(210)은 고굴절율층으로 AlInP를 사용하고, 저굴절율층으로 GaInP를 사용하여 MOCVD 방식으로 각층 마다 40~50 nm(파장 계산 적용) 두께로 7회 반복 성장시켰으며, 제2 DBR(220)은 고굴절층으로 AlxGa1-xAs(x= 0.95)를 사용하고, 저굴절층으로 Al1-xGaxAs(x=0.95)를 사용하여 MOCVD 방식으로 각층 마다 40~60 nm 두께로 7회 반복 성장시켰으며, 제3 DBR(230)은 고굴절층으로 AlxGa1-xAs(x= 0.9)를 사용하고, 저굴절층으로 Al1-xGaxAs(x=0.9)를 사용하여 MOCVD 방식으로 각층 마다 약 50~70nm 두께로 7회 반복 성장시켰다. 제1 DBR(210)과 제2 DBR(220) 사이에 GaInP로 이루어진 100 nm 두께의 제1 이격층(240)이 MOCVD 방식으로 성장되었으며, 제2 DBR(220)과 제3 DBR(230) 사이에 AlAs로 이루어진 100 nm 두께의 제2 이격층(250)이 MOCVD 방식으로 성장되었다.
제1 DBR(210)로 사용되는 AlInP/GaInP는 750 nm의 중심파장을 가지며, 제2 DBF로 사용되는 AlxGa1-xAs(x=0.95)/Al1-xGaxAs(x=0.05)(두께 46 nm/56nm)는 850 nm의 중심파장을 가지며, 제3 DBR로 사용되는 AlxGa1-xAs(x= 0.9)/Al1-xGaxAs(x=0.9)(두께 58 nm/66 nm)는 950 nm의 중심파장을 가진다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 각각 750nm, 850nm, 및 950nm 중심파장을 가진 제1 BDR(210), 제2 DBR(220), 제3 DBR(230)이 GaInP 제1 이격층(240)과 AlAs 제2 이격층(150)으로 결합된 분산 브래그 반사층은 약 750nm 부터 950nm 까지 약 200nm 넓은 대역에 대해 상당히 높은 반사율을 가지는 것으로 확인되었다.
실시예 2
실시예 1에서와 같은 구조를 가지며, 도 4에 도시된 바와 같이, 광대역 DBR(200)은 기판(100)에서 성장된 제1 고굴절율 층과 제1 저굴절율 층이 반복 적층된 제1 DBR(210)과; 제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제2 DBR(220)과; 상기 제1 DBR(210)과 제2 BDR(220) 사이에 위치하는 제1 이격층(240)으로 이루어진다.
제1 DBR(210)은 고굴절율층으로 AlInP를 사용하고, 저굴절율층으로 GaInP를 사용하여 MOCVD 방식으로 각층 마다 약 AlInP/GaInP = 38nm/46nm 두께로 10회 반복 성장시켰으며, 제2 DBR(220)은 고굴절층으로 AlxGa1-xAs(x= 0.95)를 사용하고, 저굴절층으로 Al1-xGaxAs(x= 0.95)를 사용하여 MOCVD 방식으로 AlxGa1-xAs(x=0.95 )/ Al1-xGaxAs(x=0.95 ); (46nm/56nm) 10회 반복 성장시켰다. 제1 DBR(210)과 제2 DBR(220) 사이에 GaInP로 이루어진 100 nm 두께의 제1 이격층(240)이 MOCVD 방식으로 성장되었다.
제1 DBR(210)로 사용되는 AlInP/GaInP는 750 nm의 중심파장을 가지며, 제2 DBF로 사용되는 AlxGa1-xAs(x= 0.9)/Al1-xGaxAs(x= 0.9) ; (58nm/66nm)는 850 nm의 중심파장을 가진다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 각각 750nm 및 850nm 중심파장을 가진 제1 BDR(210), 제2 DBR(220)이 GaInP 제1 이격층(240)으로 결합된 분산 브래그 반사층은 약 750nm 부터 850nm 까지 약 100nm 넓은 대역에 대해 높은 반사율을 가지는 것으로 확인되었다. GaInP의 경우 DBR II 물질들과 상당히 격자상수가 일치하며 두 DBR 사이의 결함을 최소화하며 완충 역할을 할 수 있었다.
실시예 3
실시예 1에서와 같은 구조를 가지며, 도 6에 도시된 바와 같이, 광대역 DBR(200)은 기판(100)에서 성장된 제1 고굴절율 층과 제1 저굴절율 층이 반복 적층된 제2 DBR(220)과; 제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제3 DBR(230)과; 상기 제2 DBR(220)과 제3 BDR(230) 사이에 위치하는 제2 이격층(250)으로 이루어진다.
제2 DBR(220)은 고굴절층으로 AlxGa1-xAs(x= 0.95 )를 사용하고, 저굴절층으로 Al1-xGaxAs를 사용하여 MOCVD 방식으로 각층 마다 AlxGa1-xAs(x= 0.9)/Al1-xGaxAs(x= 0.9) ; (58nm/66nm) 두께로 10회 반복 성장시켰으며, 제3 DBR(230)은 AlxGa1-xAs(x= 0.9)/Al1-xGaxAs(x= 0.9) ; (58nm/66nm) 10회 반복 성장시켰다.
제2 DBR(220)과 제3 DBR(230) 사이에 AlAs로 이루어진 100 nm 두께의 제2 이격층(250)이 MOCVD 방식으로 성장되었다.
제2 DBR과 제3 DBR은 동일한 물질을 사용하되 두께를 다르게 하여 중심파장을 조절하였다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 각각 850nm 및 950nm 중심파장을 가진 제2 BDR(120), 제3 DBR(130)이 AlAs 제2 이격층(150)으로 결합된 분산 브래그 반사층은 약 850nm 부터 950nm 까지 약 100nm 넓은 대역에 대해 높은 반사율을 가지는 것으로 확인되었다.
비교 실시예 1
제1 이격층(140)을 사용하지 않고, 도 8에서와 같이, 제1 DBR(110)위에 제2 BDR(120)을 직접 성장시킨 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
도 9에서 도시된 바와 같이, 20pairs 로 제작된 AlInP/GaInP계열의 750nm 중심파장의 분산브래그 반사층 (빨간색) 과 20pairs 로 제작된 AlxGa1-xAs/Al1-xGaxAs 계열의 850nm 중심파장의 분산브래그 반사층(초록색)의 반사 스펙트럼을 보여준다. 750nm 분산 브래그 반사층과 850nm 분산브래그 반사층을 합하여 제작한 750nm DBR I + 850nm DBR II (검정색) 의 반사 스펙트럽을 보여준다. 이러한 멀티형태로 제작된 분산브래그 반사층 (750nm DBR I + 850nm DBR II)경우, 기존 단일 750nm 분산브래그 반사층이나 850nm 분산 브래그 반사층에 비해 크게 개선된 특성을 보이지 않았으며, 중심 파장 830nm로 약간 850nm 에 가까웠다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 제1 DBR(110)의 특성화 제2 DBR(120)의 특성이 네거티브하게 혼성화되는 것이 확인되었다.
비교 실시예 2
제2 이격층(150)을 사용하지 않고, 제2 DBR(120)위에 제3 BDR(130)을 직접 성장시킨 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실시하였다.
20pairs 로 제작된 AlxGa1-xAs/Al1-xGaxAs 계열 850nm 중심 파장의 분산브래그 반사층(빨간색) 과 20pairs 로 제작된 동일 물질 lxGa1-xAs/Al1-xGaxAs 계열 950nm 중심 파장의 분산브래그 반사층(초록색)의 반사 스펙트럼을 보여준다. 또한 850nm 분산 브래그 반사층 과 950nm 분산브래그 반사층 을 합하여 제작한 850nm DBR II + 950nm DBR III (검정색)의 반사 스펙트럽을 보여준다. 이러한 멀티형태로 제작된 분산브래그 반사층 (850nm DBR II + 950nm DBR III) 또한, 기존 단일 분산브래그 반사층들보다 반사스펙트럼이 개선되지 않았으며, 중심파장은 900nm 로 약간 950nm 에 가깝게 이동하였다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 제2 DBR(120)의 특성과 제3 DBR(130)의 특성이 네거테브하게 혼성화되는 것이 확인되었다.
비교 실시예 3
실시예 3에서 제2 이격층(150)을 GaAs로 변경하는 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. GaAs로 이루어진 제2 이격층(150)이 광을 흡수하여, 제2 이격층(150)의 상부에 위치하는 제3 DBR(130)에서만 반사율이 측정되었다.
실시예 4
실시예 1에 따른 광대역 DBR(DBR 1 + DBR 2 + DBR 3)을 사용하는 발광 다이오드와, 실시예 3에 따른 광대역 DBR(DBR 2 + DBR 3)을 사용하는 발광 다이오드와, 20쌍으로 이루어진 DBR 2를 사용하는 발광 다이오드들을 대비하였다. 모든 적용된 분산 브래그 반사층들은 그 도펀트가 동일하고, 그 적층 개수가 총 21쌍, 20쌍, 20쌍으로 거의 동일하며, 전류-전압 특성에서 크게 차이를 보이지 않았다.
반면, 광효율의 경우, 상당히 다른 결과를 보여주고 있다. 단일 분산브래그 반사층 (DBR 2)를 적용시 100mA 상에서 광 효율은 약 14.3mW 였으며, 실시예 3에 따른 광대역 DBR(DBR 2 + DBR 3) 적용시 광 효율은 약 16.5mW 로 약 15% 증가한 값을 보이고 있다. 추가적으로, 실시예 1에 따른 광대역 DBR(DBR 1 + DBR 2 + DBR 3)의 적용시 약 20.5로 상대적으로 43% 증가된 높은 값을 보이고 있다.
이러한 결과를 통해서, 보다 넓은 대역의 반사 스펙트럼을 가진 반사층이 반사 스펙트럼내 중심파장을 가진 모든 적외선 발광다이오드의 광 효율을 효과적으로 증대할수 있음을 확인하였다.
10: 발광 다이오드
100: 기판
200: 광대역 DBR
210: 제1 DBR, 220: 제2 DBR, 230; 제3 DBR, 240; 제1 이격층, 250; 제2 이격층
300: 발광층
310: 하부 제한층, 320: 활성층, 330: 상부 제한층
400: 윈도우
510: 하부 전극
520: 상부 전극

Claims (19)

  1. 제1 고굴절율층과 제1 저굴절율층이 반복 적층된 제1 DBR과;
    제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제2 DBR과;
    제3 고굴절율층과 제3 저굴절율층이 반복 적층된 제3 DBR과;
    상기 제1 DBR과 제2 BDR 사이에 위치하는 제1 이격층과; 및
    상기 제2 DBR과 제3 DBR 사이에 위치하는 제2 이격층을 포함하며,
    여기서, 상기 이격층들은 DBR에서 에피텍셜하게 성장된 에피 성장층인 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이격층들은 10nm 이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이격층들은 100 nm 이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이격층들은 투광성인 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  6. 제1항에서, 상기 이격층은 GaInP 또는 AlAs인 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 DBR은 700~800nm 범위의 중심파장을 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 DBR은 AlxGa1 - xInP/Al1 - xGaxInP, x 값은 0.9~1.0이 반복 적층된 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 DBR은 800~900nm 범위의 중심파장을 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 DBR은 AlyGa1 - yAs/Al1 - yGayAs로 이루어질 수 있으며, 여기서 y 값은 0.8<y<0.95가 반복 적층된 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제3 DBR은 900~1000nm 범위의 중심파장을 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 DBR은 AlyGa1 - yAs/Al1 - yGayAs로 이루어질 수 있으며, 여기서 y 값은 0.8<y<0.95가 반복 적층된 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이격층은 GaInP인 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 이격층은 AlAs인 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  15. 제1 고굴절율층과 제1 저굴절율층이 반복 적층된 제1 DBR과;
    제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제2 DBR과;
    제3 고굴절율층과 제3 저굴절율층이 반복 적층된 제3 DBR과;
    상기 제1 DBR과 제2 BDR 사이에 위치하는 제1 이격층과; 및
    상기 제2 DBR과 제3 DBR 사이에 위치하는 제2 이격층을 포함하는 광대역 DBR을 포함하고, 여기서, 상기 이격층들은 DBR에서 에피텍셜하게 성장된 에피 성장층인 것을 특징으로 하는 광소자.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 DBR, 제2 DBR, 제3 DBR은 적외선 DBR이며, 적외선을 방출하는 활성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 광소자는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 광소자.
  18. 제1 고굴절율층과 제1 저굴절율층이 반복 적층된 제1 DBR과;
    제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제2 DBR과; 및
    상기 제1 DBR과 제2 BDR 사이에 위치하는 제1 이격층;을 포함하고,
    여기서, 상기 이격층은 DBR에서 에피텍셜하게 성장된 에피 성장층인 것을 특징으로 하는 광대역 DBR.
  19. 제1 고굴절율층과 제1 저굴절율층이 반복 적층된 제1 DBR을 성장시키는 단계;
    상기 제1 DBR에 이격층을 성장시키는 단계; 및
    상기 이격층에 제2 고굴절율층과 제2 저굴절율층이 반복 적층된 제2 DBR을 성장시키는 단계
    를 포함하는 광대역 DBR의 제조 방법.
KR1020190087734A 2019-07-19 2019-07-19 광대역 반사층을 가지는 광소자 및 그 제조 방법 KR102240884B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190087734A KR102240884B1 (ko) 2019-07-19 2019-07-19 광대역 반사층을 가지는 광소자 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190087734A KR102240884B1 (ko) 2019-07-19 2019-07-19 광대역 반사층을 가지는 광소자 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210010777A KR20210010777A (ko) 2021-01-28
KR102240884B1 true KR102240884B1 (ko) 2021-04-16

Family

ID=74239223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190087734A KR102240884B1 (ko) 2019-07-19 2019-07-19 광대역 반사층을 가지는 광소자 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102240884B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112909139A (zh) * 2021-02-01 2021-06-04 扬州乾照光电有限公司 一种基于dbr结构的led芯片及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006040998A (ja) 2004-07-23 2006-02-09 Hitachi Cable Ltd 半導体発光素子、半導体発光素子用エピタキシャルウェハ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050120483A (ko) * 2004-06-19 2005-12-22 삼성전자주식회사 고효율 면발광 반도체 레이저 소자, 상기 레이저 소자용레이저 펌핑부, 그리고 그 제조 방법
TW201017863A (en) * 2008-10-03 2010-05-01 Versitech Ltd Semiconductor color-tunable broadband light sources and full-color microdisplays

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006040998A (ja) 2004-07-23 2006-02-09 Hitachi Cable Ltd 半導体発光素子、半導体発光素子用エピタキシャルウェハ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210010777A (ko) 2021-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3643665B2 (ja) 半導体発光素子
JPH11274558A (ja) 半導体発光素子および半導体発光装置
WO2010077810A2 (en) Mqw laser structure comprising plural mqw regions
JP7363897B2 (ja) 面発光レーザ
TWI795364B (zh) 發光器件及其形成之方法
WO2007116713A1 (ja) 面発光素子
KR102240884B1 (ko) 광대역 반사층을 가지는 광소자 및 그 제조 방법
KR20160028980A (ko) 수직형 자외선 발광소자 및 그 제조 방법
TW201603315A (zh) 發光元件
JP2004281559A (ja) 半導体発光素子
CN102299224A (zh) 一种发光二极管
KR100545113B1 (ko) 가시파장의수직공동표면방출레이저
JP5381692B2 (ja) 半導体発光素子
JP5717640B2 (ja) オプトエレクトロニクス半導体チップおよびオプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法
CN216529835U (zh) 一种940nm垂直腔面发射激光器外延片
JP3330044B2 (ja) 半導体発光ダイオード
CN112582877B (zh) 一种650nm垂直腔面激光器及其制备方法
US6066862A (en) High brightness light emitting diode
KR101423908B1 (ko) 텍스처된 n형 AlAs 전류 확산층을 가진 웨이퍼 본딩형 AlGaInP 발광다이오드 및 제조 방법
JP2006270073A (ja) 発光ダイオード及びその製造方法
KR101305793B1 (ko) 발광소자 및 이의 제조방법
KR101393606B1 (ko) 분산 브래그 반사기를 가진 상부 전극을 이용한 발광다이오드 및 그 제조 방법
US6770915B2 (en) Light emitting element with multiple multi-layer reflectors and a barrier layers
KR101337379B1 (ko) 엔형 알루미늄비소 하부 윈도우층을 가진 알루미늄갈륨인듐인계 발광다이오드 및 그 제조 방법
KR101189162B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right