KR20010068017A - METHOD FOR PRODUCING SHORT WAVELENGTH ZnO LED ACCORDING TO POST HEAT PROCESSING - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 후 열처리에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 ZnO를 n-타입으로 적용하고 사파이어 기판(Al2O3)을 p-타입물질로 형성한 ZnO 발광소자에 열처리를 가하여 발광특성을 향상시킨 후 열처리에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a short-wavelength ZnO light emitting device according to post-heat treatment, and more particularly, heat treatment is performed on a ZnO light emitting device in which ZnO is applied as an n-type and a sapphire substrate (Al 2 O 3 ) is formed of a p-type material. The present invention relates to a method for manufacturing a short-wavelength ZnO light emitting device according to heat treatment after improving the luminescence properties by adding a.
주지된 바와 같이, 전자 기기 및 장치에서의 디스플레이는 추상적인 정보를 시각화함으로써 사람들간의 인터페이스 역할을 수행하는 중요한 기능을 갖는다. 종래의 디스플레이에는 많은 응용기술이 실현되었으며, 그 각각은 각기의 특정 요건들을 가지고 있었다. 따라서, 여러 가지 디스플레이 기술들이 개발되었으며, 그들 각각은 특정 디스플레이 응용의 요건들에 대해서는 그들만의 강점과 약점을 가지고 있고, 특정 디스플레이 기술은 특정 종류의 응용에 가장 적합하게 되어 있다.As is well known, displays in electronic devices and devices have an important function of acting as an interface between people by visualizing abstract information. Many applications have been realized in conventional displays, each with its own specific requirements. Accordingly, various display technologies have been developed, each of which has its own strengths and weaknesses in terms of the requirements of a particular display application, and a particular display technology is best suited for a particular kind of application.
순방향 바이어스 조건하에서 자발적으로 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)는 표시기 등, 시각적 표시 장치의 소자, 광데이타 링크용의 광원, 광섬유 통신등 다양한 응용 분야를 갖는다.BACKGROUND OF THE INVENTION Light emitting diodes (LEDs) which spontaneously emit light under forward bias conditions have various applications, such as indicators, visual display devices, light sources for optical data links, optical fiber communications, and the like.
대부분의 응용에서, 광 발생을 위해서는 LED의 활성 영역을 형성하는 물질내에서 전자의 직접 대역간 천이(direct electronic band-to-band transitions) 또는 불순물-유도된 간접 대역간 천이(impurity-induced indirect band-to-band transitions)가 사용된다. 이들 경우에, LED의 활성 영역에 대해 선택된 물질의 에너지 갭(energy gap), 즉 LED내에서 광을 발생시키는 역할을 하는 전자 천이(electronic transition)가 일어나는 구역(zone)이 특정 LED의 색상을 결정한다.In most applications, for light generation, direct electronic band-to-band transitions or impurity-induced indirect band transitions in the material forming the active region of the LED. -to-band transitions are used. In these cases, the energy gap of the material selected for the active area of the LED, ie the zone in which the electronic transition, which serves to generate light within the LED, determines the color of the particular LED. do.
특정 물질의 주광 천이(dominant optical transition)의 에너지와 그로 발생된 광의 파장을 이용하려는 또 다른공지 개념은 에너지 갭내에 깊은 트랩(deeptrap)을 생기게 하는 불순물을 포함시키는 것이다. 이 경우에, 주광 천이는 주물질(host material)의 대역-상태(band-state)와 깊은 트랩의 에너지 레벨 사이에서 일어날 수 있다.Another known concept to exploit the energy of the dominant optical transition of a particular material and the wavelength of light generated therein is to include impurities that cause a deep trap in the energy gap. In this case, daylight transition can occur between the band-state of the host material and the energy level of the deep trap.
따라서, 불순물을 적당히 선택하면 주반도체(host semiconductor)의 에너지 갭 이하의 광자 에너지를 갖는 광 방출(optical radiation)을 일으킬 수 있다.Therefore, an appropriate selection of impurities can cause optical radiation having photon energy below the energy gap of the host semiconductor.
오늘날에는, LED의 방출 파장을 조정하고 LED의 활성 영역에 대해 III-V족 또는 II-VI족 화합물 반도체 또는 그들의 합금을 사용하는 이들 2가지 개념을 이용하여, 이산적인 방출선(discrete emission lines)을 갖는 근적외선과 청색 사이의 광학 스펙트럼을 포괄할 수 있다.Today, using these two concepts of adjusting the emission wavelength of an LED and using a III-V or II-VI compound semiconductor or an alloy thereof for the active area of the LED, discrete emission lines It can cover the optical spectrum between near infrared and blue with.
청색 발광 MIS 다이오드는 GaN 계열에서 실현되었다. 이들의 일례들은 이하에 발표되었다:Blue light emitting MIS diodes have been realized in the GaN series. Examples of these have been published below:
- 에이치. 피. 마루스카 등의 "Mg-도핑된 GaN의 자외 발광"(Violet luminescence of Mg-doped GaN) Applied PhysicsLetters, Vol. 22, No. 6, pp. 303-305, 1973.H. blood. "Violet luminescence of Mg-doped GaN" Applied Physics Letters, Vol. 22, no. 6, pp. 303-305, 1973.
- 제이. 아이, 팽코프(J. I. Pankove)의 "전기 발광 GaN을 사용하는 청색-녹색 숫자 디스플레이"(Blue-Green NumericDisplay Using Electroluminescent GaN) RCA Review, Vol. 34, pp. 336-343, 1973.-Jay. I. Pankove, "Blue-Green Numeric Display Using Electroluminescent GaN" RCA Review, Vol. 34, pp. 336-343, 1973.
- 엠. 알. 에이치. 칸(M. R. H. Khan) 등의 "GaN의 전기적 특성: Zn MIS형 발광 다이오드"(Electric properties of GaN:Zn MIS-type light emitting diode) Physica B 185, pp. 480-484, 1993.-M. egg. H. M. R. H. Khan et al. "Electric properties of GaN: Zn MIS-type light emitting diodes" Physica B 185, pp. 480-484, 1993.
- 지. 야콥(G. Jacob) 등의 "GaN 전기 발광 소자: 제조 및 연구"(GaN electroluminescent devices: preparation andstudies) Journal of LuminescenceVol. 17, pp. 263-282, 1978.-G. "GaN electroluminescent devices: preparation and studies" by G. Jacob et al. Journal of Luminescence Vol. 17, pp. 263-282, 1978.
- EP-0-579 897 A1: "칼륨 질화물 화합물 반도체의 발광 소자"(Light-emitting device of gallium nitride compoundsemiconductor).EP-0-579 897 A1: "Light-emitting device of gallium nitride compoundsemiconductor".
불행히도, 현재의 LED는 여러가지 결함을 갖고있다. LED에서의 발광은 자발적이고, 그리고, 시간적으로 1 내지 10 나노초 정도의 크기에 제한된다. 그러므로, LED 의 변조속도는 또한 LED의 자연 수명에 의해 제한되기도 한다.Unfortunately, current LEDs have several drawbacks. Light emission in LEDs is spontaneous and is limited in size to about 1 to 10 nanoseconds in time. Therefore, the modulation rate of the LED is also limited by the natural life of the LED.
따라서, LED 의 성능을 개선하기 위한 시도가 수차례 있었다. 그중 하나가 단파장 청색 반도체 발광장치의 개발이다. 이를 실현하기 위한 특성 재료로는 GaN, InGaN, GaAlN, InGaAlN등과 같은 질화 갈륨계 화합물 반도체가 최근 고려되고 있다.Thus, there have been several attempts to improve the performance of LEDs. One of them is the development of a short wavelength blue semiconductor light emitting device. As a characteristic material for realizing this, gallium nitride compound semiconductors, such as GaN, InGaN, GaAlN, InGaAlN, etc., are currently considered.
예컨대, GaN계 재료를 이용하는 반도체 발광장치에 있어서 380 내지 417의 파장을 갖춘 상온 펄스 발진이 확인되었다.For example, room temperature pulse oscillations with wavelengths of 380 to 417 have been confirmed in semiconductor light emitting devices using GaN-based materials.
그러나, GaN계 재료를 이용하는 반도체 레이저에 있어서 충분한 특성이 얻어지지 않고, 10 내지 40V의 상온 펄스발진 영역을 위한 임계전압과 값의 변화가 커진다.However, sufficient characteristics cannot be obtained in a semiconductor laser using a GaN-based material, and the variation of the threshold voltage and the value for the room temperature pulse oscillation region of 10 to 40 V becomes large.
이러한 변화는 질화 갈륨계 화합물 반도체의 결정 성장의 어려움과 큰 소자저항에 기인한다. 특히, 매끄러운 표면과 높은 캐리어 밀도를 갖춘 p형 질화 갈륨계 화합물층을 형성할 수 없다. 더욱이, p측 전극의 접촉저항이 높음으로써 큰 전압강하가 발생되어 펄스발진이 동작할 때에도 열발생과 금속반응에 의해 반도체층이 열화되게 된다. 치팅(cheating) 값을 고려하여 상온 연속발진은 임계전압이 10V이하로 감소될 때까지 달성할 수 없다.This change is due to the difficulty of crystal growth and large device resistance of the gallium nitride compound semiconductor. In particular, it is not possible to form a p-type gallium nitride compound layer having a smooth surface and a high carrier density. Furthermore, the high contact resistance of the p-side electrode causes a large voltage drop, which causes the semiconductor layer to deteriorate due to heat generation and metal reaction even when pulse oscillation is operated. Taking into account the cheating value, room temperature continuous oscillation cannot be achieved until the threshold voltage is reduced below 10V.
더욱이, 레이저 발생에 필요한 전류가 인가될 때, 높은 전류가 국부적으로 흐름과 더불어 캐리어가 활성층에 균일하게 주입될 수 없어, 장치의 순간적인 브레이크다운이 발생된다. 결과적으로, 연속적인 발광이 어렵게 된다.Moreover, when a current required for laser generation is applied, a high current flows locally and the carrier cannot be evenly injected into the active layer, resulting in a momentary breakdown of the device. As a result, continuous light emission becomes difficult.
이러한 GaN계의 발광장치는 p측 전극 접촉저항이 높아 동작전압이 증가된다. 더욱이, p측 전극금속으로서 기능하는 니켈과, p형 반도체층을 형성하는 갈륨이 서로 반응하여 용융되어 전기적 도전성이 저하된다. 결과적으로, 발광을 연속적으로 이루어내기란 매우 어려운 일이다.The GaN-based light emitting device has a high p-side electrode contact resistance, which increases the operating voltage. Furthermore, nickel, which functions as the p-side electrode metal, and gallium, which forms the p-type semiconductor layer, react with each other to melt, resulting in lower electrical conductivity. As a result, it is very difficult to continuously emit light.
그외에도, 단파장의 발광물질로는 SiC, ZnO가 알려져 있다.In addition, SiC and ZnO are known as light emitting materials having short wavelengths.
그러나, 상기한 SiC, ZnO도 청색발광에 요구되는 화합물 반도체로 사용되기에는 그 화학적 단결정이 매우 불안정하거나, 결정 성정 자체가 어렵다는 단점이 있다. SiC의 경우에는 화학적으로 안정되어 있지만, 실용화하기엔 수명과 휘도가 낮다는 문제가 있다.However, the SiC and ZnO described above also have disadvantages in that the chemical single crystal is very unstable or difficult to crystallize in order to be used as a compound semiconductor required for blue light emission. In the case of SiC, it is chemically stable, but there is a problem in that it is low in life and brightness for practical use.
한편, ZnO의 경우에는 밴드갭과 결정의 구조에 있어서, GaN과 유사한 특성을 갖추어 청색 발광 혹은 그 보다 더 단파장의 발광을 위한 소재 물질로서 적합할 뿐 아니라 GaN의 3배(예컨대, 60meV) 정도되는 들뜸 결합 에너지(Excition binding energy)를 갖고 있으므로 차세대 단파장 광소자에 있어서의 소재 물질로서 매우 적합한 물질이라 판단된다.On the other hand, in the case of ZnO, in the structure of the band gap and the crystal, it has similar characteristics to GaN, which is not only suitable as a material for blue light emission or shorter wavelength light emission, but also about 3 times (for example, 60 meV) GaN. Since it has excitation binding energy, it is considered to be a very suitable material as a material material for the next generation of short wavelength optical devices.
하지만, 그럼에도 불구하고 상기 ZnO는 p-n 접합으로 제작된 사례가 있긴 하나, 그 발광 효율이 매우 낮아 실제 소자로서의 이용 가능성이 매우 적고, ZnO는p-타입 물질의 형성이 대단히 어렵다는 문제가 있다.Nevertheless, although the ZnO is manufactured by a p-n junction, there is a problem in that the luminous efficiency is very low, so it is very unlikely to be used as an actual device, and ZnO is very difficult to form a p-type material.
또한, 적절한 단파장 광소자 물질을 선택한 경우에도 그 제조공정에 있어서의 미차가 단파장 광소자에는 막대한 영향을 미치게 되므로 발광 특성을 향상시키기 위해서는 적합한 제조방법을 택해야만 한다. 하지만, 현재 단파장 광소자에 대한 연구도 매우 미진한 상태이고 그 광소자의 발광특성을 향상시키는 제조방법에 대한 연구도 거의 전무한 실정이므로 광소자 기술의 발전에 큰 문제점이 되고 있다.In addition, even when an appropriate short wavelength optical element material is selected, a difference in the manufacturing process greatly affects the short wavelength optical element, and therefore, a suitable manufacturing method must be selected in order to improve light emission characteristics. However, at present, research on short wavelength optical devices is very incomplete, and there is almost no research on a manufacturing method for improving the light emitting characteristics of the optical devices.
본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 사파이어 기판(Al2O3)을 p-타입으로 형성하고, 그 사파이어 기판의 상면에 ZnO 박막을 증착한 ZnO 발광소자에 열처리를 가하여 안정된 결정결합을 이룸과 더불어 그 발광특성을 향상시킨 후 열처리에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described prior art, and is formed by forming a sapphire substrate (Al 2 O 3 ) in a p-type and applying a heat treatment to a ZnO light emitting device in which a ZnO thin film is deposited on an upper surface of the sapphire substrate. The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a short-wavelength ZnO light emitting device according to heat treatment after improving crystallization and improving light emission characteristics.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 제조방법에서 p-n 접합층을 형성하는 과정을 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a p-n junction layer in a method of manufacturing a short wavelength ZnO light emitting device according to an embodiment of the present invention;
도 2a, 2b, 2c, 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 후열처리에 따른 가시광 발광특성의 변화치를 도시한 도면이다.2A, 2B, 2C, and 2D are diagrams illustrating changes in visible light emission characteristics according to post-heat treatment of a short wavelength ZnO light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
2:Al2O3기판, 4:ZnO층,2: Al 2 O 3 substrate, 4: ZnO layer,
6:하부전극, 8:상부전극.6: lower electrode, 8: upper electrode.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 ZnO를 주요 재료로 사용한 p-n 접합 발광다이오드의 제조방법에 있어서, p-타입 물질로 사파이어 기판(Al2O3)의 형성하는 단계와; 상기 사파이어 기판(Al2O3) 상에 n-타입 물질인 ZnO 층을 증착시키는 단계와; 사파이어 기판(Al2O3)과 그 상면에 증착된 ZnO층에 1 atm 산소압 하에서 일정 온도로 열처리를 행하는 단계와; 상기 사파이어 기판(Al2O3)과 ZnO층의 상면에 하부전극 및 상부전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 후 열처리에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 제조방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, in the method of manufacturing a pn junction light emitting diode using ZnO as the main material, the step of forming a sapphire substrate (Al 2 O 3 ) of the p-type material and ; Depositing a ZnO layer, which is an n-type material, on the sapphire substrate (Al 2 O 3 ); Heat-treating the sapphire substrate (Al 2 O 3 ) and the ZnO layer deposited on the upper surface thereof at a predetermined temperature under 1 atm oxygen pressure; A method of manufacturing a short wavelength ZnO light emitting device according to post-heat treatment is provided, which comprises forming a lower electrode and an upper electrode on an upper surface of the sapphire substrate (Al 2 O 3 ) and the ZnO layer.
바람직하게, 상기 사파이어 기판(Al2O3)과 그 상면에 증착된 ZnO층에 열처리를 행하는 열처리 온도는 적어도 550℃이상 인 것을 특징으로 한다.Preferably, the heat treatment temperature for performing heat treatment on the sapphire substrate (Al 2 O 3 ) and the ZnO layer deposited on the upper surface is at least 550 ℃ or more.
보다 바람직하게, 상기 사파이어 기판(Al2O3)과 그 상면에 증착된 ZnO층에 열처리를 행하는 열처리 시간은 적어도 1시간이상 인 것을 특징으로 하는 후 열처리에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 제조방법이 제공된다.More preferably, the heat treatment time for performing a heat treatment on the sapphire substrate (Al 2 O 3 ) and the ZnO layer deposited on the upper surface is at least one hour or more, the method of manufacturing a short wavelength ZnO light emitting device according to the heat treatment is provided. do.
이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail with reference to drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 제조방법에서 p-n 접합층을 형성하는 과정을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a p-n junction layer in a method of manufacturing a short wavelength ZnO light emitting device according to an embodiment of the present invention.
이를 참조하면, p-타입으로 사용하게 되는 사파이어 기판(Al2O3:2)의 상면에 ZnO 소자(4)를 증착시킴으로써 n-타입영역으로 사용하도록 한다.Referring to this, the ZnO element 4 is deposited on the upper surface of the sapphire substrate (Al 2 O 3: 2) to be used as the p-type to be used as the n-type region.
이때, 단파장 ZnO 발광소자는 육방정계의 WURTZITE 결합 구조의 형태로서 밴드갭이 3.37eV로 넓고 직접 천이의 특징을 갖는 Ⅱ-Ⅵ족의 반도체인 ZnO를 이용한 p-n 접합 단파장 발광소자이다.At this time, the short wavelength ZnO light emitting device is a p-n junction short wavelength light emitting device using ZnO, which is a group II-VI semiconductor having a wide band gap of 3.37 eV and having direct transition characteristics as a form of hexagonal WURTZITE coupling structure.
상기 과정에서 형성된 p-타입 기판(예컨대, 사파이어 기판: 2)의 상면에 n-타입으로 ZnO층(4)을 적용하여 메사구조로 증착한다. 이로써, p-n 접합층이 형성되게 되는 데, 이때 상기한 p-타입 기판(사파이어 기판: 2)와 n-타입 층(ZnO :4)층의 접합에 의하여 가시광선이 단지 상기 p-타입 기판(사파이어 기판: 2)과 n-타입층(ZnO: 4)의 접합으로는 발광되지 않는다.The n-type ZnO layer 4 is applied to the upper surface of the p-type substrate (eg, sapphire substrate: 2) formed in the above process and deposited in a mesa structure. As a result, a pn junction layer is formed, whereby visible light is only generated by the p-type substrate (sapphire substrate: 2) and the n-type layer (ZnO: 4) layer. It does not emit light by bonding the substrate: 2) and the n-type layer (ZnO: 4).
따라서, 본 발명에서는 상기 p-타입 기판(사파이어 기판: 2)과 n-타입 층(ZnO: 4)을 접합시킨 다음 그 ZnO 발광소자에 열처리를 가하여 이때의 발광특성을 고찰하여 소망하는 색깔의 가시광선을 발광하는 발광소자를 제작코자 하는 것이다.Therefore, in the present invention, the p-type substrate (sapphire substrate: 2) and the n-type layer (ZnO: 4) are bonded to each other, and the heat treatment is applied to the ZnO light emitting device to examine the light emission characteristics at this time. It is intended to fabricate a light emitting device that emits light.
이하, 상기한 단파장 ZnO 발광소자의 후 열처리에 따른 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 기술한다.Hereinafter, a manufacturing method of the short wavelength ZnO light emitting device according to post-heat treatment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a, 2b, 2c, 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 후열처리에 따른 가시광 발광특성의 변화치를 도시한 도면이다.2A, 2B, 2C, and 2D are diagrams illustrating changes in visible light emission characteristics according to post-heat treatment of a short wavelength ZnO light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
이를 참조하면, 본 발명은 상기한 과정으로 형성된 ZnO 발광소자에 후 열처리를 가하여 그 열처리 온도에 따라 가시광 발광특성을 확인하고, 그에 따라 발광특성이 향상된 단파장 ZnO 발광소자를 제조하기 위한 제조공정이다.Referring to this, the present invention is a manufacturing process for applying a post-heat treatment to the ZnO light emitting device formed by the above process to confirm the visible light emission characteristics according to the heat treatment temperature, thereby producing a short wavelength ZnO light emitting device with improved light emission characteristics.
즉, 본 발명은 ZnO를 이용한 p-n 접합 발광소자를 형성한 다음 단계로서, 발광박막의 형성한 후 일정조건에서 열처리를 가하여 그 파장영역을 조절함으로써 단파장 ZnO 발광소자를 제조하는 방법으로, 일반적인 ZnO는 다양한 자연적 결함을 함유하고 있다.That is, according to the present invention, as a next step of forming a pn junction light emitting device using ZnO, a method of manufacturing a short wavelength ZnO light emitting device by adjusting the wavelength region by forming a light emitting thin film and applying heat treatment under a predetermined condition, the general ZnO is Contains various natural defects.
예컨대, 침입형 Zn의 경우 Conduction band edge에서 -0.05 eV 또는 -0.2 eV가 보고되며, O 공공의 경우 -0.05 eV 혹은 -0.2 eV로 보고되는 경우도 있다. Gopel과 Egelhaaf 등에 의하면 O 공공의 경우 도너로 작용하게 되며 Conduction band edge에서 -0.04 eV 또는 -0.19 eV에 위치하고, Zn 공공의 경우 -2.5 eV 떨어져 있다고 보고된다.For example, -0.05 eV or -0.2 eV is reported at the induction band edge in the case of invasive Zn, and -0.05 eV or -0.2 eV in the case of O-vacancy. According to Gopel and Egelhaaf et al, they act as donors in the O vacancy and are located at -0.04 eV or -0.19 eV at the conduction band edge, and -2.5 eV in the Zn vacancy.
본 발명에서는 상기한 자연적인 결함요소에 대해 후 열처리를 가함으로써 별도의 도핑과정 없이도 가시광 발광특성의 조절이 가능하게 된다.In the present invention, by applying a post-heat treatment to the above-described natural defects, it is possible to control the visible light emission characteristics without a separate doping process.
이에 따라, 본 발명에서는 다른 조건을 동일하게 구성하고 300℃∼1000℃ 범위내의 열처리 온도를 적용시켜 그 발광특성을 고찰한 결과, 400℃ 및 500℃에서 후 열처리된 박막의 경우에는 자외선(UV) 및 녹색 피크만이 관찰되는 것을 알 수 있다. 하지만, 그 녹색광의 광밀도가 매우 낮게 형성된다.Accordingly, in the present invention, the light emission characteristics of the thin film heat-treated at 400 ° C. and 500 ° C. were examined by applying heat treatment temperature within the range of 300 ° C. to 1000 ° C. with different conditions. It can be seen that only the green peak is observed. However, the light density of the green light is formed very low.
또한, 도 2c 및 도 2d는 ZnO 발광소자의 열처리 온도를 550℃∼650℃이상으로 변화시키면서 발광특성 그래프를 고찰한 것으로, 광밀도가 매우 높은 녹색과 주황색의 피크가 관찰된다. 이는 열처리 온도가 증가되면서 산소의 공급이 과잉되어 나타난 것이다.2C and 2D are graphs of light emission characteristics while changing the heat treatment temperature of the ZnO light emitting device to 550 ° C. to 650 ° C. or higher, and green and orange peaks with very high light density are observed. This is due to an excessive supply of oxygen as the heat treatment temperature is increased.
따라서, 본 발명에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 제조에는 ZnO 발광소자를 형성한 후에 후 열처리 온도를 550℃∼650℃이상으로 유지한 상태에서 1시간 정도의 열처리를 행하면, 소망하는 녹색 및 주황색의 발광특성이 향상된 ZnO 발광소자를 얻을 수 있게 된다.Therefore, in the production of the short wavelength ZnO light emitting device according to the present invention, after the formation of the ZnO light emitting device, if the heat treatment is performed for about 1 hour while maintaining the heat treatment temperature at 550 ° C. to 650 ° C. or more, desired green and orange light emission A ZnO light emitting device having improved characteristics can be obtained.
또한, 이를 통해 제조된 ZnO 발광소자의 사파이어 기판(Al2O3: 2) 상에 하부 전극(6)을 형성하고, ZnO(4) 상에 상부 전극(8)을 형성하여 순바이어스 전압을 인가하면 소망하는 녹색 및 주황색 광이 우수한 발광특성으로 발광된다.In addition, the lower electrode 6 is formed on the sapphire substrate (Al 2 O 3 : 2) of the ZnO light emitting device manufactured through this, and the upper electrode 8 is formed on the ZnO 4 to apply a forward bias voltage. If desired, the desired green and orange light are emitted with excellent light emission characteristics.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 후 열처리에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 제조방법은 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.Meanwhile, the manufacturing method of the short wavelength ZnO light emitting device according to the post-heat treatment according to the embodiment of the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the technical gist of the present invention.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 후 열처리에 따른 단파장 ZnO 발광소자의 제조방법은 GaN과 유사한 특성을 갖추어 청색발광 혹은 그 보다 더 짧은 파장의 발광을 위한 차세대 단파장 광소자에 있어서의 소재물질로서 매우 적합한 물질이라 판단되는 ZnO를 사파이어 기판(Al2O3)상에 증착한 상태에서, 일정 온도의 열처리를 가하게 되면 녹색 및 주황색 광의 발광특성이 우수한 ZnO 발광소자를 제조할 수 있게 된다.As described above, the method for manufacturing the short wavelength ZnO light emitting device according to the post-heat treatment according to the present invention has characteristics similar to GaN, and is a material material in the next generation short wavelength optical device for emitting blue light or shorter wavelength. In the state in which ZnO, which is considered to be a suitable material, is deposited on a sapphire substrate (Al 2 O 3 ), heat treatment at a predetermined temperature makes it possible to manufacture a ZnO light emitting device having excellent light emission characteristics of green and orange light.
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