KR20090002758A - A luminous element and method for preparing the luminous element - Google Patents

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KR20090002758A
KR20090002758A KR1020070066973A KR20070066973A KR20090002758A KR 20090002758 A KR20090002758 A KR 20090002758A KR 1020070066973 A KR1020070066973 A KR 1020070066973A KR 20070066973 A KR20070066973 A KR 20070066973A KR 20090002758 A KR20090002758 A KR 20090002758A
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light emitting
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KR1020070066973A
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이규철
안성진
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

A light emitting device and a manufacturing method of the light emitting device are provided to increase the external quantum efficiency by reducing the total reflection. A light emitting device comprises a plurality of nano rods. The light emitting device is one selected from a semiconductor light emitting device, an LED and an organic light emitting device. The nano rods are one selected from a core-shell structure, a quantum well structure and a nano tube shape. The nano rod is made of one selected from oxide, nitride, carbide, silicon, diamond, III- Vgroup element compound, II-VI family compound and IV family compound. Oxide can be metal or non metallic oxide.

Description

발광 소자 및 발광 소자의 제조방법{A LUMINOUS ELEMENT AND METHOD FOR PREPARING THE LUMINOUS ELEMENT}A light emitting device and a manufacturing method of the light emitting device {A LUMINOUS ELEMENT AND METHOD FOR PREPARING THE LUMINOUS ELEMENT}

도 1은 본 발명에 일실시예에 의한 나노 막대가 형성된 발광 소자를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a light emitting device formed with a nano bar according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 다중벽 구조의 나노 막대가 형성된 발광 소자를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a light emitting device in which a nano-bar having a multi-wall structure according to an embodiment of the present invention is formed.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 이종접합 구조의 나노 막대가 형성된 발광 소자를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a light emitting device in which nanorods having a heterojunction structure according to an embodiment of the present invention are formed.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 나노 튜브 형태의 나노 막대가 형성된 발광 소자를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a light emitting device in which a nano-rod in the form of a nanotube according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 나노 막대 사이에 폴리머/형광체가 채워진 형태의 발광 소자를 나타내는 도면이다.5 is a view showing a light emitting device in which a polymer / phosphor is filled between nanorods according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 발광 소자의 주사 현미경 사진을 나타내는 도면이다.6 is a view showing a scanning micrograph of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 나노 막대가 형성된 발광 소자와 나노 막대가 형성되지 않은 발광 소자의 상온 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.7 is a view showing a room temperature emission spectrum of a light emitting device in which a nano bar is formed and a light emitting device in which a nano bar is not formed according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 나노 막대가 형성된 발광 소자와 나노 막대가 형성되지 않은 발광 소자의 밝기를 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing brightness of a light emitting device in which a nano bar is formed and a light emitting device in which a nano bar is not formed according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 특히 발광 소자 위에 나노 막대를 성장시켜 발광 소자를 제조하는 방법 및 그 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a method of manufacturing a light emitting device by growing a nano bar on the light emitting device, and a light emitting device.

최근, 발광 소자의 수요가 급증함에 따라 발광 소자의 효율을 증가시키고자 여러 가지 방법이 사용되고 있다. 그 중, 발광 소자 내부, 발광층에서 발생한 빛의 전반사를 줄여 빛의 방출을 극대화시켜 외부 양자 효율(External efficienct)를 증가시키기 위한 많은 연구가 진행 중에 있다. Recently, as the demand for light emitting devices increases rapidly, various methods have been used to increase the efficiency of light emitting devices. Among them, many studies are being conducted to increase the external efficienct by maximizing the emission of light by reducing total reflection of light generated inside the light emitting device and the light emitting layer.

예를 들어, 발광 소자의 옆면을 식각(Etching)하여, 빛의 방출 효율을 증가시키는 구조적 연구와 발광 소자의 표면을 식각하여 표면이 거친 각면을 가지는 질화물 박막을 제조해 발광 층에서 생성된 빛을 밖으로 잘 빠져 나오게 하는 연구가 진행되었다. For example, by etching the side surface of the light emitting device, structural studies to increase the light emission efficiency, and by etching the surface of the light emitting device to produce a nitride thin film having a rough surface, the light generated in the light emitting layer A study was conducted to get out of the way.

그러나 이러한 식각 공정은 질화물 발광 소자 박막을 성장 시킨 후, 식각 공정을 해, 발광 소자 제조에 있어 공정이 추가되고, 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있었다. 또한, 상기의 식각 방법은 균일하게 식각 되지 않는다는 문제점도 가지고 있다.However, such an etching process has a problem that after the growth of the nitride light emitting device thin film, the etching process is performed, the process is added to the manufacturing of the light emitting device, it takes a long time. In addition, the etching method also has a problem that it is not uniformly etched.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 발광 소자의 외부 양자 효율을 증가시키기 위해 발광 소자 위에 나노 막대를 성장시켜 발광 소자 안에서 발생한 빛의 방출을 용이하게 해 밝기 효율이 증가된 발광 소자 및 그 발광 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to grow the nano bar on the light emitting device in order to increase the external quantum efficiency of the light emitting device to emit light emitted in the light emitting device. The present invention provides a light emitting device having a high brightness efficiency and a method of manufacturing the light emitting device.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 발광 소자에 있어서, 상기 발광 소자 위에 다수개의 나노 막대가 형성되어 있는 발광 소자를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a light emitting device in which a plurality of nano bars are formed on the light emitting device.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 발광 소자를 제조하는 방법에 있어서, 상기 발광 소자에 소정의 반응 전구체들을 반응시켜 발광 소자 위에 다수의 나노 막대를 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a light emitting device comprising the step of forming a plurality of nano bars on the light emitting device by reacting a predetermined reaction precursor to the light emitting device. do.

이하, 상기와 같은 본 발명, 발광 소자 및 발광 소자의 제조방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention, a light emitting device and a method of manufacturing a light emitting device will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 일실시예에 의한 나노 막대가 형성된 발광 소자를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a light emitting device formed with a nano bar according to an embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 도시된 발광 소자는 발광 소자 위에 나노 막대가 성장되어 발광 소자에서 발생한 빛의 방출을 증가시킬 수 있다.As shown in the drawing, in the illustrated light emitting device, a nano bar may be grown on the light emitting device to increase emission of light generated from the light emitting device.

본 발명의 일실시예에 의하면, 발광 소자 위에 성장된 나노 막대는 통상의 유기화학증착법(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition), 수소화물기상에피택시증착법(HVPE, Hydride Vapor Phase Epitaxy), 분자빔 증착방법(MBE, Molecular Beam Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering), 화학적 용액 방법(Chemical Solution Process), 금과 같은 금속촉매를 이용하는 기상 이송법(vapor-phase transport process)등 다양한 방법에 의해 성장(또는 형성)될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the nanorods grown on the light emitting device are conventional organic chemical vapor deposition (MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition), chemical vapor deposition (CVD, Chemical Vapor Deposition), hydride gas phase epitaxy deposition (HVPE) , Hydride Vapor Phase Epitaxy), Molecular Beam Epitaxy (MBE), Sputtering, Chemical Solution Process, Vapor-phase transport process using metal catalysts such as gold It may be grown (or formed) by a variety of methods.

상기 발광 소자 위에 성장된 나노 막대는 지름이 5nm 내지 20 ㎛ 범위, 길이가 5nm 내지 500 ㎛ 범위일 수 있다. 이는 나노 막대 성장 시 도입되는 반응기체 또는 반응물들의 유입량이나 증착 온도, 압력 및 시간 등의 조건을 조절함으로써 각각 원하는 형태로 형성할 수 있다. The nanorods grown on the light emitting device may have a diameter ranging from 5 nm to 20 μm and a length ranging from 5 nm to 500 μm. This may be formed in a desired shape by controlling the conditions such as the inflow amount of the reactant or reactants introduced during the growth of the nano bars, or the deposition temperature, pressure and time.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 나노 막대의 재질로는 발광 소자의 파장, 굴절률 및 그 특성에 따라서 다양한 물질이 선택적으로 이용될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, as the material of the nanorods, various materials may be selectively used according to the wavelength, refractive index, and characteristics of the light emitting device.

예를 들면, 파란 빛(450nm)을 내는 발광 소자의 경우 파란 빛의 파장 450nm에서 투과율이 70% 이상인 물질이 적합할 수 있다. 예를 들면 ZnO, In2O3, CdO, MgO, SiO2, TiO2와 같은 반도체 산화물, GaN과 같은 질화물, SiC와 같은 카바이드, GaAs, GaP, InP, GaInP, AlGaAs와 같은 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물, 실리콘(Si)과 다이아몬드와 같은 IV족 등으로 이루어진 물질이 나노 막대의 재질로 이용될 수 있다.For example, in the case of a light emitting device that emits blue light (450 nm), a material having a transmittance of 70% or more at a wavelength of 450 nm of blue light may be suitable. For example, semiconductor oxides such as ZnO, In 2 O 3 , CdO, MgO, SiO 2 , TiO 2 , nitrides such as GaN, carbides such as SiC, Group III-V such as GaAs, GaP, InP, GaInP, AlGaAs or A material consisting of a II-VI compound, a group IV, such as silicon (Si) and diamond, can be used as the material of the nanorods.

또한, 상기 나노 막대에는 다양한 유기 또는 무기소재가 더 포함될 수 있 다. 예를 들면, Mg, Cd, Ti, Li, Cu, Al, Ni, Y, Ag, Mn, V, Fe, La, Ta, Nb, Ga, In, S, Se, P, As, Co, Cr, B, N, Sb, C 및 H 중 적어도 하나를 포함하는 물질을 추가로 더 포함될 수도 있다. 상기의 물질을 추가함으로써, 발광 소자의 색깔 및 전기적 특성을 포함한 발광 소자의 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다.In addition, the nano bar may further include a variety of organic or inorganic materials. For example, Mg, Cd, Ti, Li, Cu, Al, Ni, Y, Ag, Mn, V, Fe, La, Ta, Nb, Ga, In, S, Se, P, As, Co, Cr, It may further comprise a material comprising at least one of B, N, Sb, C and H. By adding the above materials, the characteristics of the light emitting device, including the color and electrical properties of the light emitting device can be variously changed.

한편, 본 발명의 일실시예에 의하면 상기 나노 막대는 다양한 구조를 가지며 상기 발광 소자 위에 형성될 수 있다. 상술한 나노 막대의 다양한 구조가 도 2 내지 도 5에 도시되어 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the nanorods may have various structures and be formed on the light emitting device. Various structures of the nanorods described above are shown in FIGS.

상기 발광 소자 위에 성장(또는 형성)된 나노 막대는 발광 소자의 파장과 굴절률 및 그 특성에 따라서 나노 막대 표면에 단일 혹은 다른 이종물질이 겹겹이 쌓일 수 있다. 이와 같은 단일 또는 다중벽 구조(Core-shell structure)의 나노 막대가 도 2에 도시되어 있다.The nanorods grown (or formed) on the light emitting device may have a single or different heterogeneous material stacked on the surface of the nanorods according to the wavelength, refractive index, and characteristics of the light emitting device. Nanorods of such a single or multi-wall structure are shown in FIG. 2.

또한, 나노 막대는 이종물질이 층층이 쌓여있는 이종접합구조 (Quantum well structure)를 가질 수도 있다. 이와 같은 예가 도 3에 도시되어 있다.In addition, the nanorods may have a heterogeneous junction structure (Quantum well structure) in which the heterogeneous material layer is stacked. An example of this is shown in FIG. 3.

또한, 나노 막대는 도 4에 도시된 바와 같이, 중심이 비어있는 나노 튜브 형태로도 형성될 수 있다.In addition, the nanorods may be formed in the form of nanotubes with empty centers, as shown in FIG. 4.

상기와 같은 다양한 형태의 나노 막대의 구조가 상기 발광 소자의 빛 방출을 용이하기 위해 사용될 수 있다.Various structures of the nanorods as described above may be used to facilitate light emission of the light emitting device.

또한 발광 소자의 특성(예를 들어, 굴절률, 파장)에 따라서 굴절율이 다른 물질을 도 5와 같이 나노 막대 사이에 채워넣어 발광 소자에서 발생한 빛의 전반사를 줄일 수도 있다. 또한 나노 막대 사이에 형광체를 채워넣어 발광 소자의 빛 방 출효과를 증가시킬뿐 아니라 발광 소자의 빛의 파장을 변경시킬 수도 있다. In addition, a material having different refractive indices according to characteristics (eg, refractive index and wavelength) of the light emitting device may be filled between the nanorods as shown in FIG. 5 to reduce total reflection of light generated from the light emitting device. In addition, by filling the phosphor between the nano-rods to increase the light emission effect of the light emitting device, it is also possible to change the light wavelength of the light emitting device.

본 발명의 일실시예에 의하면, 나노 막대는 반도체 발광 소자 (AlGaInN계열, AlGaInAs계열, AlGaInP계열 등)와 유기물 발광 소자 (유기EL) 뿐만 아니라 소자 및 장치에 발생한 빛의 방출을 증가시키기 위한 모든 곳에 적용이 가능하다. According to one embodiment of the present invention, the nanorods are not only for semiconductor light emitting devices (AlGaInN series, AlGaInAs series, AlGaInP series, etc.) and organic light emitting devices (organic EL), but also for increasing the emission of light generated in devices and devices. Application is possible.

다음은 본 발명의 상기 발광 소자 위에 나노 막대를 성장시키는 몇 가지 실시예를 소개한다. The following introduces some embodiments of growing nanorods on the light emitting device of the present invention.

실시예 1 : 유기금속 화학 증착 장치를 이용해 질화물 GaN 발광 소자위에 산화아연(ZnO) 나노 막대 성장Example 1 Growth of Zinc Oxide (ZnO) Nanorods on Nitride GaN Light Emitting Devices Using Organometallic Chemical Vapor Deposition

질화물계 GaN 발광 소자 위에 유기금속 화학 증착 장치(MOCVD)를 이용해서, 발광 소자위에 나노 막대를 성장시킨다. 이때, 반응물질로 디에틸아연 및 O2를 사용하고 운반기체로 아르곤을 사용하며, 반응기 내에서 상기 반응물질의 전구체를 화학 반응시켜 질화물 반도체 박막 상에 산화아연(ZnO) 나노 막대를 증착, 성장시킨다. 이때, 약 1시간동안 나노 막대의 성장이 진행되는 동안 반응기 내의 압력을 0.1Torr 내지 5Torr로, 온도를 400℃ 내지 800℃ 범위로 일정하게 유지한다. 도 6a는MOCVD를 이용하여, 질화물계 GaN 발광 소자 위에 성장시킨 ZnO 나노 막대의 주사 전자현미경 사진이다. A nanorod is grown on the light emitting device by using an organometallic chemical vapor deposition apparatus (MOCVD) on the nitride-based GaN light emitting device. In this case, diethyl zinc and O 2 are used as a reactant, argon is used as a carrier gas, and the precursor of the reactant is chemically reacted in the reactor to deposit and grow zinc oxide (ZnO) nanorods on the nitride semiconductor thin film. Let's do it. At this time, during the growth of the nano-rods for about 1 hour, the pressure in the reactor is maintained at 0.1 Torr to 5 Torr, and the temperature is kept constant in the range 400 to 800 ℃. 6A is a scanning electron micrograph of ZnO nanorods grown on nitride GaN light emitting devices using MOCVD.

실시예 2 : 화학적 용액 방법(Chemical Solution Process)을 이용해 질화물 GaN 발광 소자 위에 산화아연(ZnO) 나노 막대 성장Example 2 Growth of Zinc Oxide (ZnO) Nanorods on Nitride GaN Light Emitting Devices Using Chemical Solution Process

질화물계 GaN 발광 소자 위에 화학적 용액 방법으로 ZnO 나노 막대를 성장 시킨다. 더욱 구체적으로 제조 방법을 설명하면, 1.0 M 아연 니트레이트를 디이오나이즈(deionized) 물 50 mL에 녹여 제 1용액을 만든다. 1.0M 헥사메틸렌테트라아민을 디이오나이즈 물 50 mL에 녹여 제 2용액을 만든다. 제 1용액과 제 2용액을 섞은 후(총부피 100 mL)의 용액을 만든다. 이 때, 용액의 pH는 약7.0에 맞춘다. 이 용액을 Teflon 오토클레이브에 넣은 후, 질화물계 GaN 발광 소자를 Teflon 오토클레이브 바닥에 넣어주고 약 80~120 ℃에서 4시간 성장시킨다. 반응 후, 기판을 디이오나이즈 물로 세척한다. 이 때 얻어진 산화아연 나노 막대의 평균 직경은 3 μm, 평균 두께는 80~100 nm이다. 산화 아연 나노 막대의 직경 및 길이는 성장 조건, 즉 성장 시간, 온도, 반응 물질의 농도에 따라 각각 100 nm 내지 10 μm, 10 nm 내지 1 μm로 다양하게 제조할 수 있다. 도 6b는 화학적 용액 방법으로, 질화물계 GaN 발광 소자 위에 성장시킨 ZnO 나노 막대의 주사 전자현미경 사진이다. ZnO nanorods are grown on the nitride GaN light emitting device by chemical solution method. More specifically, the preparation method, 1.0 M zinc nitrate is dissolved in 50 mL of deionized water to make a first solution. 1.0M hexamethylenetetraamine is dissolved in 50 mL of diionase water to form a second solution. Make a solution after mixing the first and second solutions (total volume 100 mL). At this time, the pH of the solution is adjusted to about 7.0. After the solution was placed in a Teflon autoclave, a nitride GaN light emitting device was placed in the bottom of the Teflon autoclave and grown at about 80 to 120 ° C. for 4 hours. After the reaction, the substrate is washed with diionized water. The zinc oxide nanorods obtained at this time had an average diameter of 3 μm and an average thickness of 80 to 100 nm. The diameter and length of the zinc oxide nanorods may be variously prepared at 100 nm to 10 μm and 10 nm to 1 μm, respectively, depending on growth conditions, that is, growth time, temperature, and concentration of the reactant. 6B is a scanning electron micrograph of ZnO nanorods grown on nitride-based GaN light emitting devices by a chemical solution method.

실시예 3 : 금속 촉매를 이용하여 질화물계 GaN 발광 소자위에 GaN 나노 막대 성장Example 3 GaN nanorod growth on nitride based GaN light emitting device using metal catalyst

질화물계 GaN 발광 소자 위에 금속 촉매(Ni, Au, Fe 등)를 1~10nm 두께로 전자빔(E-beam) 또는 열 증발 증착(Thermal evaporate) 등으로 증착한 다음 MOCVD또는 반응로(Furnace)에 장입하고, 운반기체로 수소를 사용하여 반응전구체인 TMGa(trimethyl gallium) 및 NH3 기체를 각각 반응기내로 1 내지 50 sccm 및 100 내 지 1000 sccm(standard cubic centimeter per minute) 범위의 흐름속도로 주입해, GaN 나노 막대를 성장 시킨다. 이때, 약 10분 동안 나노 막대의 성장이 진행되는 동안 반응기 내의 압력을 0.1Torr 내지 760Torr로, 온도를 400℃ 내지 1200℃ 범위로 일정하게 유지한다. 도 4c는 MOCVD를 이용하여, 질화물계 GaN 발광 소자 위에 성장시킨 GaN 나노 막대의 주사 전자현미경 사진이다.A metal catalyst (Ni, Au, Fe, etc.) is deposited on the nitride GaN light emitting device with an electron beam (E-beam) or thermal evaporate to a thickness of 1 to 10 nm, and then charged into a MOCVD or a furnace. Using hydrogen as a carrier gas, TMGa (trimethyl gallium) and NH 3 gases, precursor precursors, were injected into the reactor at flow rates ranging from 1 to 50 sccm and 100 to 1000 sccm (standard cubic centimeter per minute), respectively. , Grows GaN nanorods. At this time, the pressure in the reactor during the growth of the nano-rods for about 10 minutes to maintain a constant temperature in the range of 400 ℃ to 1200 ℃, 0.1Torr to 760 Torr. 4C is a scanning electron micrograph of a GaN nanorod grown on a nitride GaN light emitting device using MOCVD.

실시예 4 : 질화물계 GaN 발광 소자위에 다중벽 구조 나노 막대 성장 Example 4 Growth of Multi-Walled Nanorods on Nitride-based GaN Light-Emitting Devices

실시예 1에서 산화아연 나노 막대를 성장시킨 후 질화갈륨(GaN)을 그 표면에 성장을 시킨다. 상기 질화갈륨 코팅공정을 구체적으로 설명하면, TMGa 및 NH3 기체를, 질화물 박막 상에 성장된ZnO 나노 막대가 위치한 반응기내로 주입하고, 압력은 100 Torr로, 온도는 500 ℃로 유지하면서 반응기 내에서 상기 반응전구체들을 5분 동안 화학 반응시켜, 산화아연 나노 막대 상에 질화갈륨(GaN)이 코팅된 다중벽(쉘/코어) 구조의 질화갈륨/산화아연 나노 막대를 형성한다. 또한, 사용자에 따라서 여러 층의 다중벽 구조의 나노 막대를 제조할 수 있다. 도 6d는 질화물계 GaN 발광 소자 위에 성장시킨 다중벽 구조GaN/ZnO 나노 막대의 투과 전자현미경 사진이다.In Example 1, after growing the zinc oxide nano bar, gallium nitride (GaN) is grown on the surface. Specifically, the gallium nitride coating process is performed by injecting TMGa and NH 3 gas into a reactor in which ZnO nanorods are grown on a nitride thin film, and maintaining a pressure of 100 Torr and a temperature of 500 ° C. The reaction precursors are chemically reacted for 5 minutes to form gallium nitride / zinc oxide nanorods having a multi-wall (shell / core) structure coated with gallium nitride (GaN) on the zinc oxide nanorods. In addition, according to the user, it is possible to manufacture a multi-layer multi-wall nanorod. 6D is a transmission electron micrograph of a multi-walled GaN / ZnO nanorod grown on a nitride-based GaN light emitting device.

실시예 5 : 질화물계 GaN 발광 소자위에 나노튜브 성장 Example 5 Nanotube Growth on Nitride-based GaN Light Emitting Devices

실시예 4에서 산화아연 나노 막대를 성장시킨 후 질화갈륨(GaN)을 그 표면에 성장을 시킨후, 중심의 산화아연 나노 막대를 선택적으로 식각해 산화아연 나노 튜 브를 제조한다. 구제척인 방법은 암모니아(NH3),삼염화 붕소(BCl3)등 부식성 가스(Corrosive Gas)를 사용할 경우 사용한 반응기 내의 압력 및 온도는 각각 10-5 ~ 760 torr, 100-900℃가 될 수 있다. 암모니아(NH3)의 흐름속도는 100~2000 sccm(standard cubic centimeter per minute)의 범위로 조절하면서 중심의 산화물질을 제거해 나노 튜브를 제조한다. 도 6e는 질화물계 GaN 발광 소자 위에 성장시킨 다중벽 구조GaN 나노 막대의 투과 전자현미경 사진이다.After growing zinc oxide nanorods in Example 4 and growing gallium nitride (GaN) on the surface thereof, zinc oxide nanotubes were selectively etched to prepare zinc oxide nanotubes. In the case of using a corrosive gas such as ammonia (NH 3 ) and boron trichloride (BCl 3 ), the pressure and temperature in the reactor used may be 10-5 to 760 torr and 100-900 ° C, respectively. . The flow rate of ammonia (NH3) is controlled in the range of 100-2000 sccm (standard cubic centimeter per minute) to remove the central oxides to produce nanotubes. 6E is a transmission electron micrograph of a multi-walled GaN nanorod grown on a nitride GaN light emitting device.

실시예 6 : 굴절율이 다른 물질을 나노 막대가 성장된 질화물계 GaN 발광 소자위에 코팅Example 6 Coating Materials of Different Refractive Index on Nitride-based GaN Light-Emitting Devices with Nanorods Grown

실시예 1-4에서 나노 막대를 성장시킨 후, 발광 소자와 굴절율이 다른 폴리머를 스핀코팅(Spin coating)해 발광 소자에서 발생한 빛의 전반사를 줄여 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 도 6f는 실시예 5에 따른 방법으로 제조된 발광 소자의 주사전자 현미경 사진이다. After the nanorods are grown in Examples 1-4, spin coating of a polymer having a different refractive index from that of the light emitting device may reduce total reflection of light generated from the light emitting device to increase light emission efficiency. 6F is a scanning electron micrograph of a light emitting device manufactured by the method according to Example 5. FIG.

또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 발광 소자의 특성(예를 들어, 파장, 굴절률)에 따라서 다양한 구조, 물질의 나노 막대를 사용할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, nanorods of various structures and materials may be used according to characteristics (eg, wavelength and refractive index) of the light emitting device.

본 발명의 일실시예에 따라 발광 소자 위에 나노 막대를 성장시키면 발광 소자에서 발생한 빛이 빠져 나올때 전반사를 줄일 수 있어서 빛의 방출 효율(light extraction efficiency )을 증가시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the nanorods are grown on the light emitting device, total reflection may be reduced when light generated from the light emitting device exits, thereby increasing light extraction efficiency.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 나노 막대가 형성된 발광 소자와 나노 막 대가 형성되지 않은 발광 소자의 상온 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.7 is a view showing a room temperature emission spectrum of a light emitting device in which a nanorod is formed and a light emitting device in which a nanorod is not formed according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 나노 막대가 형성된 발광 소자의 파장의 폭이 더 좁고, 이에 따라 나노 막대가 형성된 발광 소자의 발광 효율이 더 좋다는 것을 확인할 수 있다.As shown, it can be seen that the width of the wavelength of the light emitting device in which the nanorods are formed is narrower, and thus the light emission efficiency of the light emitting device in which the nanorods are formed is better.

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 나노 막대가 형성된 발광 소자와 나노 막대가 형성되지 않은 발광 소자의 밝기를 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing brightness of a light emitting device in which a nano bar is formed and a light emitting device in which a nano bar is not formed according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 나노 막대가 형성된 발광 소자가 그렇지 않은 것보다 2배 정도 밝은 것을 확인할 수 있다.As shown, it can be seen that the light emitting device in which the nanorods are formed is about twice as bright as the other one.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and as can be seen in the appended claims, modifications can be made by those skilled in the art to which the invention pertains, and such modifications are within the scope of the present invention.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 발광 소자 및 발광 소자의 제조방법은 각 공정에 의해 제조된 각면을 가지는 발광 소자에 비해 공정 효율이 좋고, 발광 소자 내부에서 발생한 빛의 방출, 즉 외부 양자 효율이 증가된 효과가 있다. As described above, the light emitting device and the method of manufacturing the light emitting device according to the present invention have better process efficiency than the light emitting device having each surface manufactured by each process, and emit light generated inside the light emitting device, that is, external quantum efficiency. This has an increased effect.

Claims (25)

발광 소자에 있어서,In the light emitting device, 상기 발광 소자 위에 다수개의 나노 막대가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자.A light emitting device, characterized in that a plurality of nano bars are formed on the light emitting device. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 막대는The method of claim 1, wherein the nanorods are 산화물, 질화물, 카바이드, Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물, 실리콘, 다이아몬드, 카본, IV족 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.A light emitting device comprising at least one of oxides, nitrides, carbides, III-V or II-VI compounds, silicon, diamond, carbon, and IV compounds. 제 2 항에 있어서, 상기 산화물은The method of claim 2, wherein the oxide ZnO, In2O3, CdO, MgO, SiO2, TiO2 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.Light emitting device comprising at least one of ZnO, In 2 O 3, CdO, MgO, SiO 2 , TiO 2 . 제 2 항에 있어서, 상기 질화물은 The method of claim 2, wherein the nitride GaN을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.A light emitting device comprising GaN. 제 2 항에 있어서, 상기 카바이드는The method of claim 2, wherein the carbide SiC를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.A light emitting device comprising SiC. 제 2 항에 있어서, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물은The compound of claim 2, wherein the group III-V or group II-VI GaAs, GaP, InP, GaInP, AlGaAs 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.A light emitting device comprising at least one of GaAs, GaP, InP, GaInP, AlGaAs. 제 2 항에 있어서, 상기 나노 막대는The method of claim 2, wherein the nanorods are Mg, Cd, Ti, Li, Cu, Al, Ni, Y, Ag, Mn, V, Fe, La, Ta, Nb, Ga, In, S, Se, P, As, Co, Cr, B, N, Sb, C 및 H 중 적어도 하나를 포함하는 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 발광 소자.Mg, Cd, Ti, Li, Cu, Al, Ni, Y, Ag, Mn, V, Fe, La, Ta, Nb, Ga, In, S, Se, P, As, Co, Cr, B, N, Light-emitting device further comprises a material comprising at least one of Sb, C and H. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 막대는The method of claim 1, wherein the nanorods are 직경이 5nm 내지 20um이고, 길이가 30nm 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 발광 소자.A light emitting device, characterized in that the diameter is 5nm to 20um, the length is 30nm to 500㎛. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노 막대는The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the nanorods are 표면에 이종 물질이 겹겹이 쌓여 만들어진 다중벽 구조의 나노 막대, 이종 물질이 층층이 쌓여 있는 이종접합구조의 나노 막대, 나노 튜브 형태의 나노 막대 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 소자.Light emitting device, characterized in that any one of the nano-bar of the multi-wall structure is made by stacking heterogeneous material on the surface, the nano-rod of heterojunction structure in which the heterogeneous material layer is stacked. 제 9 항에 있어서, 상기 발광 소자는The method of claim 9, wherein the light emitting device 상기 나노 막대 사이에 상기 발광 소자와 굴절률이 다른 폴리머 또는 형광체가 채워진 것을 특징으로 하는 발광 소자.A light emitting device comprising a polymer or a phosphor having a different refractive index from the light emitting device between the nanorods. 제 9 항에 있어서, 상기 발광 소자는The method of claim 9, wherein the light emitting device 반도체 발광 소자, 엘이디(LED), 유기물 발광 소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 소자.A light emitting device, characterized in that any one of a semiconductor light emitting device, LED (LED), organic light emitting device. 제 11 항에 있어서, 상기 반도체 발광 소자는The method of claim 11, wherein the semiconductor light emitting device AlGaInN계열, AlGaInAs계열, AlGaInP계열 중 어느 하나의 계열로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 소자.A light emitting device comprising any one of AlGaInN series, AlGaInAs series, and AlGaInP series. 발광 소자를 제조하는 방법에 있어서,In the method of manufacturing a light emitting device, 상기 발광 소자에 소정의 반응 전구체들을 반응시켜 발광 소자 위에 다수의 나노 막대를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.And forming a plurality of nano bars on the light emitting device by reacting predetermined reaction precursors with the light emitting device. 제 13 항에 있어서, 상기 나노 막대는The method of claim 13, wherein the nanorods are 산화물, 질화물, 카바이드, Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물, 실리콘, 다이아몬드, 카본, IV족 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.A method of manufacturing a light emitting device comprising at least one of oxides, nitrides, carbides, III-V or II-VI compounds, silicon, diamond, carbon, and IV compounds. 제 14 항에 있어서, 상기 산화물은15. The method of claim 14, wherein said oxide is ZnO, In2O3, CdO, MgO, SiO2, TiO2 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.A method of manufacturing a light emitting device comprising at least one of ZnO, In 2 O 3, CdO, MgO, SiO 2 , TiO 2 . 제 14 항에 있어서, 상기 질화물은 The method of claim 14, wherein the nitride GaN을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.A method of manufacturing a light emitting device comprising GaN. 제 14 항에 있어서, 상기 카바이드는The method of claim 14, wherein the carbide SiC를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.Method for manufacturing a light emitting device comprising SiC. 제 14 항에 있어서, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물은15. The compound of claim 14, wherein the group III-V or group II-VI compound GaAs, GaP, InP, GaInP, AlGaAs 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.Method of manufacturing a light emitting device comprising at least one of GaAs, GaP, InP, GaInP, AlGaAs. 제 14 항에 있어서, 상기 나노 막대는The method of claim 14, wherein the nanorods are Mg, Cd, Ti, Li, Cu, Al, Ni, Y, Ag, Mn, V, Fe, La, Ta, Nb, Ga, In, S, Se, P, As, Co, Cr, B, N, Sb, C 및 H 중 적어도 하나를 포함하는 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 발광 소자의 제조방법.Mg, Cd, Ti, Li, Cu, Al, Ni, Y, Ag, Mn, V, Fe, La, Ta, Nb, Ga, In, S, Se, P, As, Co, Cr, B, N, The method of manufacturing a light emitting device, characterized in that it further comprises a material comprising at least one of Sb, C and H. 제 13 항에 있어서, 상기 나노 막대는The method of claim 13, wherein the nanorods are 직경이 5nm 내지 20um이고, 길이가 30nm 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.A light emitting device, characterized in that the diameter is 5nm to 20um, the length is 30nm to 500㎛. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노 막대는The method of claim 13, wherein the nanorods are 표면에 이종 물질이 겹겹이 쌓여 만들어진 다중벽 구조의 나노 막대, 이종 물질이 층층이 쌓여 있는 이종접합구조의 나노 막대, 나노 튜브 형태의 나노 막대 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.A method of manufacturing a light emitting device, characterized in that any one of the nano-bar of the multi-wall structure is made by stacking heterogeneous material on the surface, the nano-rod of heterojunction structure in which the heterogeneous material layer is stacked. 제 21 항에 있어서, 상기 발광 소자는The method of claim 21, wherein the light emitting device 상기 나노 막대 사이에 상기 발광 소자와 굴절률이 다른 폴리머 또는 형광체가 채워진 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.The method of manufacturing a light emitting device, characterized in that the light-emitting device and a polymer or a phosphor having a different refractive index is filled between the nano bar. 제 21 항에 있어서, 상기 발광 소자는The method of claim 21, wherein the light emitting device 반도체 발광 소자, 엘이디(LED), 유기물 발광 소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.Method for manufacturing a light emitting device, characterized in that any one of a semiconductor light emitting device, LED (LED), organic light emitting device. 제 23 항에 있어서, 상기 반도체 발광 소자는The method of claim 23, wherein the semiconductor light emitting device AlGaInN계열, AlGaInAs계열, AlGaInP계열 중 어느 하나의 계열로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.A method of manufacturing a light emitting device, comprising any one of AlGaInN series, AlGaInAs series, and AlGaInP series. 제 13 항에 있어서, 상기 나노 막대 형성 단계는The method of claim 13, wherein forming the nanorods 화학증착법(CVD), 스퍼터링 (sputtering), 열 또는 전자빔 증발법(thermal or electron beam evaporation), 펄스레이저 증착법(pulse laser deposition), 기상 이송법(vapor-phase transport process), 화학적 용액 방법(Chemical solution process) 및 유기금속 화학기상 증착법(MOCVD) 중 어느 하나의 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.Chemical Vapor Deposition (CVD), Sputtering, Thermal or Electron Beam Evaporation, Pulse Laser Deposition, Vapor-phase Transport Process, Chemical Solution process) and organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) method of manufacturing a light emitting device characterized in that it uses.
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