KR102398435B1 - 적색 발광소자 및 조명장치 - Google Patents
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Abstract
실시예는 적색 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 적색 발광소자는 제1 도전형 제1 반도체층(112); 양자우물(114W)과 양자벽(114B)을 포함하여 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112) 상에 배치되는 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 제2 반도체층(116); 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116) 상에 제2 도전형 제3 반도체층(123); 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123) 상에 제2 도전형 제4 반도체층(124); 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124) 상에 제2 도전형 제5 반도체층(125);을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)은 AlGaInP 계열 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 Al의 조성은 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)의 Al의 조성보다 낮을 수 있다.
실시예에 따른 적색 발광소자는 제1 도전형 제1 반도체층(112); 양자우물(114W)과 양자벽(114B)을 포함하여 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112) 상에 배치되는 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 제2 반도체층(116); 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116) 상에 제2 도전형 제3 반도체층(123); 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123) 상에 제2 도전형 제4 반도체층(124); 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124) 상에 제2 도전형 제5 반도체층(125);을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)은 AlGaInP 계열 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 Al의 조성은 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)의 Al의 조성보다 낮을 수 있다.
Description
실시예는 적색 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting diode: LED)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로서, 주기율표상에서 반도체화합물의 도펀트가 화합하여 생성될 수 있고, 반도체화합물의 조성비를 조절함으로써 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자, 또는 적색(RED) 발광소자 등 다향한 색상 구현이 가능하다.
예를 들어, 적색 발광소자로서 AlGaInP계 발광다이오드가 있으며, 이는 주입되는 전기에너지를 약 570nm 내지 약 630nm 범위 내의 파장을 가진 광으로 변환시킬 수 있다. 파장변화는 발광다이오드가 가지는 밴드 갭에너지 크기에 의해 좌우되는데, 밴드갭 크기는 Al과 Ga의 조성비를 변화시킴으로써 조절될 수 있고, Al의 조성비를 증가시킬수록 파장이 짧아질 수 있다.
한편, 최근 AlGaInP계 적색 LED는 High CRI(Color Rendering Index) 조명광원 또는 차량용 광원으로 적용영역이 확대되고 있으며, 이에 따른 시장 경쟁이 심화되고 있어, 높은 광 출력 확보 또는 전기적 신뢰성 확보가 중요한 이슈로 대두되고 있다.
예를 들어, 종래기술에 의하면, 전류(Current) 주입에 따라 캐리어의 도핑원소가 활성(Active) 영역으로 확산(Diffusion)되어 광속 하락을 야기시킨다.
또한 종래기술에 의하면 전류(Current) 주입됨에 따라 동작전압(Vf)이 증가하는 문제가 있다.
또한 종래기술에 의하면, LED 칩의 발열에 따른 온도 상승시 또는 전류(current) 상승시 내부양자효율(EQE)의 드룹(Droop)의 문제점이 있다.
실시예는 광 속이 높은 적색 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
또한 실시예는 전기적 신뢰성이 높은 적색 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
또한 실시예는 드룹(Droop)이 개선되어 광도가 향상된 적색 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 적색 발광소자는 제1 도전형 제1 반도체층(112); 양자우물(114W)과 양자벽(114B)을 포함하여 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112) 상에 배치되는 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 제2 반도체층(116); 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116) 상에 제2 도전형 제3 반도체층(123); 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123) 상에 제2 도전형 제4 반도체층(124); 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124) 상에 제2 도전형 제5 반도체층(125);을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)은 AlGaInP 계열 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 Al의 조성은 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)의 Al의 조성보다 낮을 수 있다.
실시예에 따른 조명시스템은 상기 적색 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함할 수 있다.
실시예는 광 속이 높은 적색 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한 실시예는 전기적 신뢰성이 높은 적색 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한 실시예는 드룹(Droop)이 개선되어 광도가 향상된 적색 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 적색 발광소자의 단면도.
도 2a는 제1 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램.
도 2b는 제2 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램.
도 2c는 제3 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램.
도 2d는 제4 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램.
도 3은 비교예와 실시예들에 따른 적색 발광소자의 I-V 커브(curve) 데이터.
도 4는 비교예와 실시예들에 따른 적색 발광소자의 Thermal Droop 데이터.
도 5는 비교예와 제4 실시예에 따른 적색 발광소자의 EQE 데이터.
도 6은 추가 실시예에 따른 적색 발광소자의 제2 도전형 제5 반도체층의 확대도.
도 7 내지 도 9는 실시예에 따른 적색 발광소자의 제조방법의 공정단면도.
도 10은 추가 실시예에 따른 적색 발광소자의 단면도.
도 11은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 12는 실시예에 따른 조명 장치의 단면도.
도 2a는 제1 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램.
도 2b는 제2 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램.
도 2c는 제3 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램.
도 2d는 제4 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램.
도 3은 비교예와 실시예들에 따른 적색 발광소자의 I-V 커브(curve) 데이터.
도 4는 비교예와 실시예들에 따른 적색 발광소자의 Thermal Droop 데이터.
도 5는 비교예와 제4 실시예에 따른 적색 발광소자의 EQE 데이터.
도 6은 추가 실시예에 따른 적색 발광소자의 제2 도전형 제5 반도체층의 확대도.
도 7 내지 도 9는 실시예에 따른 적색 발광소자의 제조방법의 공정단면도.
도 10은 추가 실시예에 따른 적색 발광소자의 단면도.
도 11은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 12는 실시예에 따른 조명 장치의 단면도.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층, 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위"와 "아래"는 "직접" 또는 "다른 층을 개재하여" 형성되는 것을 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명하기로 한다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 적색 발광소자(100)의 단면도이다.
실시예에 따른 적색 발광소자(100)는 제1 도전형 제1 반도체층(112), 활성층(114), 제2 도전형 제2 반도체층(116), 제2 도전형 제3 반도체층(123), 제2 도전형 제4 반도체층(124) 및 제2 도전형 제5 반도체층(125)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 적색 발광소자(100)는 도 2a와 같이, 제1 도전형 제1 반도체층(112)과, 양자우물(114W)과 양자벽(114B)을 포함하여 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112) 상에 배치되는 활성층(114)과, 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 제2 반도체층(116)과, 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116) 상에 제2 도전형 제3 반도체층(123)과, 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123) 상에 제2 도전형 제4 반도체층(124) 및 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124) 상에 제2 도전형 제5 반도체층(125)을 포함할 수 있다.
도 1은 수평형 발광소자에 대한 도면이나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 구성 중 미설명 부호는 하기 제조방법에서 설명하기로 한다.
종래기술에 의하면, AlGaInP 계열의 적색 LED는 GaN계열 블루 LED보다 열 드랍(Thermal Drop)에 취약한 물성특성이 있다.
이는 AlGaInP 계열의 물질의 에너지 밴드(Energy band) 오프셋(offset)이 GaN 보다 작기 때문에 전류(Current) 증가 또는 온도가 증가함에 따라 Droop에 취약하다.
실시예에 의하면, 특히 어셉터(Acceptor) 대비 도너(Donor)의 이온화(Ionize) 속도가 빠르고, 이온화된 도너(Ionized Donor)를 억제 하기 위해 p-AlGaInP 계열 반도체층에서의 Al 조성(Composition) 최적화 또는 활성층의 구조 개선을 통해 GaP 품질(Quality)을 개선하여 드룹(Droop)을 개선 하였다.
도 2a는 제1 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램이다.
제1 실시예에 따른 적색 발광소자에서 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)은 AlGaInP 계열 반도체층을 포함할 수 있다.
제1 실시예에 따른 적색 발광소자에게 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 Al의 조성은 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)의 Al의 조성보다 낮을 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)의 조성은 (Alx3Ga1-x3)yIn1-yP층(단, 0.80≤x3≤90, 0.4≤y≤0.6)일 수 있다.
또한 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 조성은 (Alx4Ga1-x4)yIn1-yP층(단, 0.50≤x4≤70, 0.4≤y≤0.6)일 수 있다.
상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 밴드갭 에너지는 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)의 밴드갭 에너지보다 작을 수 있다.
또한 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 밴드갭 에너지는 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125)의 밴드갭 에너지보다 클 수 있다.
제1 실시예는 p-AlGaInP 계열층에서 Al 조성(Composition)을 최적화하여 GaP 막질의 품질(Quality)을 개선할 수 있다.
제1 실시예에 의하면, 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125) 사이에 제2 도전형 제4 반도체층(124)을 배치하여 에너지 밴드갭(Energy Band Gap) 버퍼층(buffer Layer) 역할을 할 수 있다.
또한 제1 실시예에 의하면, 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125) 사이에 제2 도전형 제4 반도체층(124)을 배치하여 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125) 사이의 스트레인(strain) 완화로 발광소자의 품질을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 2b는 제2 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램이다.
제2 실시예는 제1 실시예의 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 실시예의 주된 특징을 위주로 설명하기로 한다.
제2 실시예에서의 양자우물(114W2)의 조성은 (AlpGa1-p)qIn1-qP층(단, 0.05≤p≤0.20, 0.4≤q≤0.6)일 수 있다.
제2 실시예에서의 양자우물(114W2)은 150A 내지 170 A의 두께로 형성될 수 있다. 제2 실시예에서의 양자우물(114W2)은 양자벽(114B)과 페어(pair)를 형성할 수 있으며, 약 12 페어(pair)로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 실시예에 의하면, 종래기술에 비해 활성층에서의 양자우물(114W2)의 두께가 증가하여 활성층 영역에서의 발광 재결합(Radiative Recombination) 증가하여 광 효율이 향상될 수 있다.
다음으로, 도 2c는 제3 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램이다. 제3 실시예는 제1 실시예 또는 제2 실시예의 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제3 실시예의 주된 특징을 위주로 설명하기로 한다.
제3 실시예에서 상기 양자벽(114B)은 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)과 가장 인접한 라스트 양자벽을 포함하며, 상기 라스트 양자벽은 제1 농도 Al 조성인 제1 라스트 양자벽(114B1)과, 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도 Al 조성인 제2 라스트 양자벽(114B2)을 포함할 수 있다.
상기 상기 라스트 양자벽에서, Al의 조성은 상기 양자우물(114W2)에서 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)의 방향으로 변할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 라스트 양자벽(114B2)은 상기 제1 라스트 양자벽(114B1)에 비해 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)에 더 인접하게 배치될 수 있다.
예를 들어, 제3 실시예에서 라스트 양자벽은 (Alp1Ga1-p1)q1In1-q1P층(단, 0.60≤p1≤0.80, 0.4≤q1≤0.6)인 제1 라스트 양자벽(114B1)과 (Alp2Ga1-p2)q2In1-q2P층(단, 0.80≤p2≤0.90, 0.4≤q2≤0.6)인 제2 라스트 양자벽(114B2)을 포함할 수 있다.
상기 제1 라스트 양자벽(114B1)과 상기 제2 라스트 양자벽(114B2)은 같은 두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 실시예에 의하면, 상기 라스트 양자벽이 제1 농도 Al 조성인 제1 라스트 양자벽(114B1)과, 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도 Al 조성인 제2 라스트 양자벽(114B2)을 포함하는 Al 조성(Composition) 스텝구조 구조로 형성됨으로써 효과적으로 전자(Electron)를 차단하고 막질의 품질(Quality)을 개선할 수 있다.
다음으로, 도 2d는 제4 실시예에 따른 적색 발광소자의 에너지 밴드 다이어 그램이다. 제4 실시예는 앞서 기술한 제1 실시예 내지 제3 실시예의 특징을 유기적으로 결합한 실시예이다.
이하, 실시예에 따른 적색 발광소자의 특성을 비교예와 비교하여 설명하기로 한다.
우선, 도 3은 비교예와 실시예들에 따른 적색 발광소자의 I-V 커브(curve) 데이터이다.
| REF 대비 | P-AlGaInP 60% (제1 실시예) |
Wide Well (제2 실시예) |
2step L/B (제3 실시예) |
| Voltage 개선% | 2.56% | 1.08% | 1.62% |
표 1은 비교예 대비 제1 실시예 내지 제3 실시예의 Voltage 개선%이다.
표1 및 도 3과 같이, 비교예(Ref) 대비 제1 실시예 내지 제3 실시예 모두 I-V Curve에서 Voltage가 개선되었다.
도 4는 비교예와 실시예들에 따른 적색 발광소자의 Thermal Droop 데이터이다.
도 4에서와 같이, 1W 칩(Chip) 패키지(PKG) Thermal Droop과 관련하여, P-AlGaInP 60%(제1 실시예), Wide Well(제2 실시예) 및 2step L/B(제3 실시예)들은 Ref 대비 약1~2.5%의 Thermal Droop이 개선되었다.
| REF | P-AlGaInP 60% (제1 실시예) |
Wide Well (제2 실시예) |
2step L/B (제3 실시예) |
| 85.64% | 93.27% | 89.25% | 89.37% |
표 2는 1W Chip PKG에서, 약 350mA에서 1000 mA 변화 시 EQE 변화율로서, 비교예(Ref)와 제1 실시예 내지 제3 실시예의 EQE 데이터이다.
제1 실시예 내지 제3 실시예의 EQE는 비교예의 EQE에 비해, 약 4% 내지 약 8% 정도 EQE가 개선되었다.
도 5는 비교예와 제4 실시예에 따른 적색 발광소자의 EQE 데이터이다.
제4 실시예는 제1 실시예 내지 제3 실시예가 유기적으로 결합된 실시예로서, 비교예 대비 EQE가 상당부분 향상되었음을 확인할 수 있다.
도 6은 추가 실시예에 따른 적색 발광소자의 제2 도전형 제5 반도체층(125)의 확대도이다.
상기 제2 도전형 제5 반도체층(125)은 GaP층(125a)/InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b)의 초격자구조를 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 제5 반도체층(125)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제3 GaP층(125c)을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도전형 도펀트일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 도전형 제5 반도체층(125)에는 제1 농도의 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 상기 GaP층(125a)에는 상기 제1 농도보다 낮은 농도의 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑되지 않을 수 있다.
예를 들어, 제2 도전형 제5 반도체층(125)에는 약 10X1018 농도의 Mg이 도핑될 수 있으며, GaP층(125a)에는 10X1017 농도의 Mg이 도핑될 수 있고, 상기 InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑되지 않을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라, 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125)은 GaP층(125a)/InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b)의 초격자구조를 구비할 수 있고, InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b)은 낮은 에너지 준위를 나타내며, GaP층(125a)은 InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b) 보다는 높은 에너지 준위를 나타낼 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 실시예에 따른 적색 발광소자의 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 도 7과 같이 기판(105)을 준비한다. 상기 기판(105)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예를 들어, 상기 기판(105)은 GaAs, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge 및 Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(105) 위에는 요철 구조(P)가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(105)에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.상기 기판(105) 위에는 버퍼층이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 발광구조물(110)의 재료와 기판(105)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.
이후, 상기 기판(105) 또는 상기 버퍼층 상에 반도체 반사층(107)을 형성할 수 있다.
상기 반도체 반사층(107)은 제1 굴절율을 갖는 제 1굴절층과 제1 굴절율보다 큰 제2 굴절율을 갖는 제2 굴절층을 교대로 1쌍이상 적층하여 초격자층을 형성할 수 있다.
상기 반도체 반사층(107)은 이후 형성되는 발광구조물(110)과 함께 MOCVD에서 인시튜(in situ)로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 반도체 반사층(107)에서의 반사효과는 광 파동들의 보강간섭에 의해 일어나게 되는데 굴절율이 큰 제2 굴절층이 광이 들어오는 최외각 층에 위치하고, 굴절율이 큰 제2 굴절층의 두께를 굴절율이 작은 제1 굴절층의 두께보다 얇게하여 보강간섭을 더 크게 할 수 있어 반사효과도 더 커지게 되고 광추출효율을 증가시킬 수도 있다.
상기 반도체 반사층(107)은 AlAs층/AlGaAs층을 포함할 수 있고, 상기 반도체 반사층(55)에는 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 이후 상기 반도체 반사층(107) 상에 제1 도전형 제1 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 제2 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)이 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 제1 반도체층(112)은 반도체 화합물, 예를 들어 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 제1 반도체층(112)은 InxAlyGa1-x-yP (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 또는 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 제1 반도체층(112)은 AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 제1 반도체층(112)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 제1 도전형 제1 반도체층(112) 상에 활성층(114)이 형성된다.
상기 활성층(114)은 제1 도전형 제1 반도체층(112)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 제2 반도체층(116)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
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.
상기 활성층(114)은 양자우물(114W)/양자벽(114B) 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(114)은 GaInP/AlGaInP, GaP/AlGaP, InGaP/AlGaP, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
한편, 도2b와 같이, 제2 실시예에서의 양자우물(114W2)의 조성은 (AlpGa1-p)qIn1-qP층(단, 0.05≤p≤0.20, 0.4≤q≤0.6)일 수 있다.
제2 실시예에서의 양자우물(114W2)은 150A 내지 170 A의 두께로 형성될 수 있다. 제2 실시예에서의 양자우물(114W2)은 양자벽(114B)과 페어(pair)를 형성할 수 있으며, 약 12 페어(pair)로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 실시예에 의하면, 종래기술에 비해 활성층에서의 양자우물(114W2)의 두께가 증가하여 활성층 영역에서의 발광 재결합(Radiative Recombination) 증가하여 광 효율이 향상될 수 있다.
또한 도 2c와 같이, 제3 실시예에서 상기 양자벽(114B)은 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)과 가장 인접한 라스트 양자벽을 포함하며, 상기 라스트 양자벽은 제1 농도 Al 조성인 제1 라스트 양자벽(114B1)과, 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도 Al 조성인 제2 라스트 양자벽(114B2)을 포함할 수 있다.
상기 상기 라스트 양자벽에서, Al의 조성은 상기 양자우물(114W2)에서 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)의 방향으로 변할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 라스트 양자벽(114B2)은 상기 제1 라스트 양자벽(114B1)에 비해 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)에 더 인접하게 배치될 수 있다.
예를 들어, 제3 실시예에서 라스트 양자벽은 (Alp1Ga1-p1)q1In1-q1P층(단, 0.60≤p1≤0.80, 0.4≤q1≤0.6)인 제1 라스트 양자벽(114B1)과 (Alp2Ga1-p2)q2In1-q2P층(단, 0.80≤p2≤0.90, 0.4≤q2≤0.6)인 제2 라스트 양자벽(114B2)을 포함할 수 있다.
상기 제1 라스트 양자벽(114B1)과 상기 제2 라스트 양자벽(114B2)은 같은 두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 실시예에 의하면, 상기 라스트 양자벽이 제1 농도 Al 조성인 제1 라스트 양자벽(114B1)과, 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도 Al 조성인 제2 라스트 양자벽(114B2)을 포함하는 Al 조성(Composition) 스텝구조 구조로 형성됨으로써 효과적으로 전자(Electron)를 차단하고 막질의 품질(Quality)을 개선할 수 있다.
다음으로, 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)은 InxAlyGa1-x-yP (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 또는 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 실시예에서 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112)은 p형 반도체층, 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116)은 n형 반도체층으로 구현될 수도 있다.
또한 상기 제2 도전형 제2 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 구현될 수 있다.
다음으로, 도 8과 같이, 제2 도전형 제2 반도체층(116) 상에 제2 도전형 제3 반도체층(123), 제2 도전형 제4 반도체층(124), 제2 도전형 제5 반도체층(125)이 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)은 AlGaInP 계열 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제5 반도체층(125)은 제2 농도의 p형 GaP 계열층을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 적색 발광소자에게 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 Al의 조성은 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)의 Al의 조성보다 낮을 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)의 조성은 (Alx3Ga1-x3)yIn1-yP층(단, 0.80≤x3≤90, 0.4≤y≤0.6)일 수 있다.
또한 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 조성은 (Alx4Ga1-x4)yIn1-yP층(단, 0.50≤x4≤70, 0.4≤y≤0.6)일 수 있다.
상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 밴드갭 에너지는 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)의 밴드갭 에너지보다 작을 수 있다.
또한 상기 제2 도전형 제4 반도체층(124)의 밴드갭 에너지는 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125)의 밴드갭 에너지보다 클 수 있다.
실시예는 p-AlGaInP 계열층에서 Al 조성(Composition)을 최적화하여 GaP 막질의 품질(Quality)을 개선할 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125) 사이에 제2 도전형 제4 반도체층(124)을 배치하여 에너지 밴드갭(Energy Band Gap) 버퍼층(buffer Layer) 역할을 할 수 있다.
또한 제1 실시예에 의하면, 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125) 사이에 제2 도전형 제4 반도체층(124)을 배치하여 상기 제2 도전형 제3 반도체층(123)과 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125) 사이의 스트레인(strain) 완화로 발광소자의 품질을 향상시킬 수 있다.
실시예에 의하면, 표1 및 도 3과 같이, 비교예(Ref) 대비 제1 실시예 내지 제3 실시예 모두 I-V Curve에서 Voltage가 개선되었다.
또한 도 4에서와 같이, 1W 칩(Chip) 패키지(PKG) Thermal Droop과 관련하여, P-AlGaInP 60%(제1 실시예), Wide Well(제2 실시예) 및 2step L/B(제3 실시예)들은 Ref 대비 약1~2.5%의 Thermal Droop이 개선되었다.
또한 제1 실시예 내지 제3 실시예의 EQE는 비교예의 EQE에 비해, 약 4% 내지 약 8% 정도 EQE가 개선되었다.
또한, 제1 실시예 내지 제3 실시예가 유기적으로 결합된 제4 실시예는 비교예 대비 EQE가 상당부분 향상되었음을 확인할 수 있다.
한편, 도 6과 같이, 실시예에서 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125)은 GaP층(125a)/InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b)의 초격자구조를 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 제5 반도체층(125)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제3 GaP층(125c)을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도전형 도펀트일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 도전형 제5 반도체층(125)에는 제1 농도의 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 상기 GaP층(125a)에는 상기 제1 농도보다 낮은 농도의 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑되지 않을 수 있다.
예를 들어, 제2 도전형 제5 반도체층(125)에는 약 10X1018 농도의 Mg이 도핑될 수 있으며, GaP층(125a)에는 10X1017 농도의 Mg이 도핑될 수 있고, 상기 InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑되지 않을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라, 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125)은 GaP층(125a)/InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b)의 초격자구조를 구비할 수 있고, InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b)은 낮은 에너지 준위를 나타내며, GaP층(125a)은 InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)(125b) 보다는 높은 에너지 준위를 나타낼 수 있다.
다음으로, 상기 제2 도전형 제5 반도체층(125) 상에 투광성 전극층(140)이 형성될 수 있다.
상기 투광성 전극층(140)은 오믹층을 포함할 수 있으며, 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 투광성 전극층(140)은 반도체와 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광성 전극층(140)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.
다음으로 도 9와 같이, 상기 투광성 전극층(140) 상에 제2 전극(152)이 형성될 수 있고, 상기 기판(105) 하측에 제1 전극(151)이 형성될 수 있다.
상기 제2 전극(152)은 상기 투광성 전극층(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 전극(152)은 접촉층(미도시), 중간층(미도시), 상부층(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 접촉층은 Cr, V, W, Ti, Zn 등에서 선택된 물질을 포함하여 오믹 접촉을 구현할 수 있다. 상기 중간층은 Ni, Cu, Al 등에서 선택된 물질로 구현될 수 있다. 상기 상부층은 예컨대 Au를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(151)는 전도성 금속층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(151)은 Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
도 10은 추가 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
추가 실시예에 따른 발광소자는 앞서 기술한 실시예의 특징을 채용할 수 있으며, 이하 추가 실시예의 주된 특징 위주로 설명하기로 한다.
추가 실시예에 따른 발광소자는 발광구조물(110) 하측에 제2 전극층(140)이 배치될 수 있다.
상기 제2 전극층(140)은 제2 오믹층(141), 금속 반사층(142), 본딩층(144), 지지기판(146) 및 하부전극(148)을 포함할 수 있다.
상기 제2 오믹층(141)은 제2 도전형 제5 반도체층(125)과 부분적으로 접촉할 수 있으며, 제2 오믹층(141) 사이에 무지향성 반사층(132)이 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 오믹층(141)은 반도체와 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 오믹층(141)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.
상기 무지향성 반사층(132)은 금속계열 반사층(미도시)과 상기 금속계열 반사층 상에 형성된 절연성 저굴절률층(미도시)를 포함한 구조일 수 있다. 상기 금속계열 반사층은 Ag 또는 Al일 수 있으며, 상기 절연성 저굴절률층은 SiO2, Si3N4, MgO과 같은 투명물질일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 금속 반사층(142)은 전기적인 접촉이 우수하며 반사성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 반사층(142)은 Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Ag, Ni, Al, Rh, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.
상기 본딩층(144)은 니켈(Ni), 티탄(Ti), 금(Au) 또는 이들의 합금일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 지지부재(70)는 예를 들어, 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC 등), 구리(Cu), 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni-nickel), 구리-텅스텐(Cu-W), 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 하부전극(148)은 Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 발광구조물(110) 상에는 소정의 광추출 패턴(R)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 제1 반도체층(112) 상면에 건식 또는 습식 식각공정에 의해 러프니스를 형성하여 광추출 패턴(R)을 형성하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 도전형 제1 반도체층(112) 상에 패드 전극(174)이 형성될 수 있다.
실시예는 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112) 상에 제3 오믹층(171)을 개재하여, 가지전극(172)이 형성되고, 상기 가지전극(172) 상에 상기 패드 전극(174)이 형성될 수 있다.
상기 패드 전극(174)은 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112) 및 상기 가지 전극(172)과 동시에 접할 수 있으며, 상기 패드 전극(174)이 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112)과 접하는 부분은 쇼키컨택 등으로 인해 오믹컨택이 되지 않아 전류주입률이 낮아 전류확산이 이루어져 광 출력이 향상될 수 있다.
상기 제3 오믹층(171)은 반도체와 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 오믹층(171)은 Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, 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 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
상기 패드 전극(174)과 상기 가지 전극(172)은 Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광구조물(110) 상면과 측면에 제1 패시베이션층(160)이 형성될 수 있으며, 상기 패드 전극(174) 측면과 상면의 일부에 제2 패시베이션층(162)이 형성될 수 있다.
상기 제1 패시베이션층(160), 상기 제2 패시베이션층(162)은 산화물, 질화물 등의 절연물로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 적색 발광소자는 패키지 형태로 복수개가 기판 상에 어레이될 수 있으며, 발광소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다.
도 11은 실시예들에 따른 적색 발광소자가 설치된 발광소자 패키지(200)를 설명하는 도면이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 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 적색 발광소자(100)와, 형광체(232)를 구비하여 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(240)를 포함할 수 있다.
상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 제3 전극층(213)은 와이어(230)에 의해 상기 적색 발광소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 상기 적색 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 적색 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 적색 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.
실시예에 따른 적색 발광소자는 백라이트 유닛, 조명 유닛, 디스플레이 장치, 지시 장치, 램프, 가로등, 차량용 조명장치, 차량용 표시장치, 스마트 시계 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 112는 실시예에 따른 조명시스템의 분해 사시도이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
제1 도전형 제1 반도체층(112); 활성층(114);
제2 도전형 제2 반도체층(116); 제2 도전형 제3 반도체층(123)
제2 도전형 제4 반도체층(124); 제2 도전형 제5 반도체층(125);
제2 도전형 제2 반도체층(116); 제2 도전형 제3 반도체층(123)
제2 도전형 제4 반도체층(124); 제2 도전형 제5 반도체층(125);
Claims (12)
- 제1 도전형 제1 반도체층;
양자우물과 양자벽을 포함하여 상기 제1 도전형 제1 반도체층 상에 배치되는 활성층;
상기 활성층 상에 제2 도전형 제2 반도체층;
상기 제2 도전형 제2 반도체층 상에 제2 도전형 제3 반도체층;
상기 제2 도전형 제3 반도체층 상에 제2 도전형 제4 반도체층;
상기 제2 도전형 제4 반도체층 상에 제2 도전형 제5 반도체층;을 포함하며,
상기 제2 도전형 제3 반도체층과 상기 제2 도전형 제4 반도체층은 AlGaInP 계열 반도체층을 포함하고,
상기 제2 도전형 제4 반도체층의 Al의 조성은 상기 제2 도전형 제3 반도체층의 Al의 조성보다 낮고,
상기 제2 도전형 제5 반도체층은 GaP층/InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)의 초격자구조 및 외측 GaP층들을 포함하고,
상기 양자벽은,
상기 제2 도전형 제2 반도체층과 가장 인접한 라스트 양자벽을 포함하며,
상기 라스트 양자벽은,
제1 농도 Al 조성인 제1 라스트 양자벽과,
상기 제1 농도보다 높은 제2 농도 Al 조성인 제2 라스트 양자벽을 포함하고,
상기 제2 라스트 양자벽은 상기 제1 라스트 양자벽에 비해 상기 제2 도전형 제2 반도체층에 더 인접하게 배치되고,
상기 제2 라스트 양자벽의 제2 농도 Al 조성은, 상기 제2 라스트 양자벽의 층 전체에 걸쳐 상기 제1 라스트 양자벽의 제1 농도 Al 조성보다 높고,
상기 외측 GaP층들은 상기 제2 도전형 제4 반도체층 상에 구비된 제1 외측 GaP층, 및 상기 제1 외측 GaP층의 반대편에 구비되는 제2 외측 GaP층을 포함하고,
상기 제2 도전형 제5 반도체층은 제1 도핑 농도를 가진 제2 도전형 도펀트로 도핑되고, 상기 GaP층은 상기 제1 도핑 농도보다 낮은 제2 도핑 농도를 가진 제2 도전형 도펀트로 도핑되며,
상기 InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)은 제2 도전형 도펀트로 도핑되지 않고,
상기 GaP층은 상기 InxGa1-xP층(단, 0≤x≤1)보다 높은 에너지 준위를 나타내고,
상기 제1 및 제2 외측 GaP층은 상기 GaP층보다 높은 에너지 준위를 나타내는 적색 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 도전형 제4 반도체층의 조성은
(Alx4Ga1-x4)yIn1-yP층(단, 0.50≤x4≤70, 0.4≤y≤0.6)인 포함하고,
상기 제2 도전형 제3 반도체층의 조성은
(Alx3Ga1-x3)yIn1-yP층(단, 0.80≤x3≤90, 0.4≤y≤0.6)인 포함하는 적색 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 도전형 제4 반도체층의 밴드갭 에너지는
상기 제2 도전형 제3 반도체층의 밴드갭 에너지보다 작은 적색 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 도전형 제4 반도체층의 밴드갭 에너지는
상기 제2 도전형 제5 반도체층의 밴드갭 에너지보다 큰 적색 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 양자우물의 조성은
(AlpGa1-p)qIn1-qP층(단, 0.05≤p≤0.20, 0.4≤q≤0.6)인 적색 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 양자우물의 두께는
150A 내지 170 A 인 적색 발광소자. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 라스트 양자벽에서,
Al의 조성은 상기 제2 도전형 제2 반도체층의 방향으로 변하는 적색 발광소자. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 항 내지 제6 항, 제8 항 중 어느 하나의 적색 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함하는 조명시스템.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |