KR20090003465A - Light emitting diode having active region of multi quantum well structure - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 다중양자웰 구조의 활성 영역을 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having an active region of a conventional multi-quantum well structure.
도 2는 종래의 다중양자웰 구조의 활성 영역을 설명하기 위한 밴드 다이어그램이다.2 is a band diagram for explaining the active region of the conventional multi-quantum well structure.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중양자웰 구조의 활성 영역을 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode having an active region of a multi-quantum well structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중양자웰 구조의 활성 영역을 설명하기 위한 밴드 다이어그램이다.4 is a band diagram for explaining an active region of a multi-quantum well structure according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중양자웰 구조의 활성 영역을 설명하기 위한 밴드 다이오드 그램이다.5 is a band diode gram for explaining an active region of a multi-quantum well structure according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중양자웰 구조의 활성 영역을 설명하기 위한 밴드 다이어그램이다.6 is a band diagram for explaining an active region of a multi-quantum well structure according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 중간장벽층을 설명하기 위한 밴드 다이어그램이다.7 is a band diagram illustrating an intermediate barrier layer in accordance with some embodiments of the present invention.
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 특히 전자와 정공의 재결합이 발생되는 위치를 조절하여 발광효율을 개선한 다중양자웰 구조의 활성 영역을 갖는 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly, to a light emitting diode having an active region of a multi-quantum well structure having improved light emission efficiency by adjusting a position where recombination of electrons and holes occurs.
일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN), 질화인듐갈륨(InGaN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 갖고 있어, 최근 청색 및 자외선 영역의 발광 다이오드용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화인듐갈륨(InGaN) 화합물 반도체는 좁은 밴드 갭에 기인하여 많은 주목을 받고 있다. 이러한 질화갈륨 계열의 화합물 반도체를 이용한 발광 다이오드는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 백라이트 광원, 신호등, 실내 조명, 고밀도광원, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다.In general, nitrides of Group III elements such as gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), and indium gallium nitride (InGaN) have excellent thermal stability and have a direct transition energy band structure. It is attracting much attention as a material for light emitting diodes in the ultraviolet region. In particular, indium gallium nitride (InGaN) compound semiconductors have attracted much attention due to their narrow band gap. Light emitting diodes using gallium nitride-based compound semiconductors are being used in various applications such as large-scale color flat panel display devices, backlight light sources, traffic lights, indoor lighting, high density light sources, high resolution output systems, and optical communications.
도 1은 종래의 다중양자웰 구조의 활성 영역을 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1 발광 다이오드의 다중양자웰 구조의 활성 영역을 설명하기 위한 밴드 다이어그램이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having an active region of a conventional multi-quantum well structure, and FIG. 2 is a band diagram illustrating an active region of a multi-quantum well structure of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 다이오드는 N형 반도체층(17)과 P형 반도체층(23)을 포함하고, 상기 N형 및 P형 반도체층들(17, 23) 사이에 활성 영역(19)이 개재된다. 또한, 전자와 정공의 재결합 효율을 높이기 위해 P형 반도체층(23)과 활성 영역(19) 사이에 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 P형 클래드층(21)이 개재될 수 있으며, N형 반도체층(17)과 활성영역(19) 사이에 N형 클래드층(도시하지 않음)이 개재될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the light emitting diode includes an N-
상기 N형 반도체층 및 P형 반도체층은 III족 원소의 질화물 반도체층, 즉 (Al, In, Ga)N 계열의 화합물 반도체층으로 형성된다. 한편, 활성 영역(19)은 일반적으로, 웰층(19a) 및 장벽층(19b)이 교대로 적층된 다중양자웰 구조로 형성된다. InGaN 발광 다이오드에 있어서, 다중양자웰 구조의 활성 영역은 일반적으로 InGaN 웰층(19a)과 GaN 장벽층(19b)이 교대로 적층되어 형성된다. 상기 웰층(19a)은 N형 및 P형 반도체층들(17, 19) 및 장벽층(19b)에 비해 밴드갭이 작은 반도체층으로 형성되어 전자와 정공이 재결합되는 양자 웰을 제공한다.The N-type semiconductor layer and the P-type semiconductor layer are formed of a nitride semiconductor layer of a group III element, that is, a compound semiconductor layer of (Al, In, Ga) N series. On the other hand, the
이러한 III족 원소의 질화물 반도체층은 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire)나 실리콘 카바이드(SiC) 등의 이종 기판(11)에서 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 등의 공정을 통해 성장된다. 그러나, III족 원소의 질화물 반도체층이 이종기판(11) 상에 형성될 경우, 반도체층과 기판 사이의 격자상수 및 열팽창 계수의 차이에 기인하여 반도체층 내에 크랙(crack) 또는 뒤틀림(warpage)이 발생하고, 전위(dislocation)가 생성된다. The nitride semiconductor layer of the group III element is grown through a process such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) on a
이를 방지하기 위해, 기판(11) 상에 버퍼층이 형성되며, 일반적으로 저온 버퍼층(13)과 고온 버퍼층(15)이 형성된다. 저온 버퍼층(13)은 일반적으로 AlxGa1-xN(0≤x≤1)로 MOCVD 공정 등을 사용하여 400~800℃의 온도에서 형성된다. 이어서, 저온 버퍼층(13) 상에 고온 버퍼층(15)이 형성된다. 고온 버퍼층(15)은 900~1200℃의 온도에서 GaN층으로 형성된다.In order to prevent this, a buffer layer is formed on the
종래기술에 따른 발광 다이오드는 다중 양자웰 구조를 채택함으로써 단일 양자웰 구조의 발광 다이오드에 비해 발광 효율이 향상되고, 이에 더하여 클래드층(21)을 채택하여 재결합 효율을 증가시킬 수 있다. 그러나, 전자의 이동도는 정공의 이동도에 비해 약 100배 높기 때문에, 전자가 정공에 비해 상대적으로 빨리 다중양자웰 구조 내를 이동하고, 이에 따라 전자와 정공의 재결합하는 위치가 P형 클래드층(21) 근처에 집중된다. P형 클래드층은 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 AlGaN로 형성된다. 따라서, P형 클래드층은 GaN 또는 InGaN에 대한 결정부정합이 크고 또한 Mg와 같은 불순물을 함유하므로, P형 클래드층과 활성 영역(19) 사이에 결정결함들이 많이 존재한다. 이러한 결정결함들은 비발광 재결합을 유발하여 발광 다이오드의 발광 효율을 감소시킨다.The light emitting diode according to the prior art adopts a multi-quantum well structure to improve the luminous efficiency compared to a light emitting diode having a single quantum well structure, and in addition to the
비발광 재결합에 비해 전자와 정공의 재결합에 의한 발광 효율을 향상시키기 위해 다중양자웰 구조의 최상에 웰층을 배치하여 웰층(19a)이 클래드층(21)에 접하게 할 수 있다. 이에 따르면, 클래드층(21) 근처에 집중된 전자가 최상의 웰층(19a) 내에서 정공과 결합하여 발광 효율을 향상시킬 것으로 예상된다. 그러나, 최상의 웰층(19a)과 P형 클래드층(21)의 결정부정합이 장벽층(19b)과 P형 클래드층(21)의 결정부정합에 비해 더욱 증가하므로, 클래드층(21) 근처의 결정결함이 더욱 증가되어 발광효율 증가를 기대하기 어렵다.The well
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 양자웰 구조 내에서 전자와 정공이 재결합하는 위치를 조절하여 발광 효율을 개선한 발광 다이오드를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a light emitting diode having improved luminous efficiency by adjusting a position where electrons and holes recombine within a multi-quantum well structure.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 다중 양자웰 구조의 중앙부에서 전자와 정공의 재결합률을 증가시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode capable of increasing the recombination rate of electrons and holes in the central portion of the multi-quantum well structure.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 질화갈륨 계열의 N형 화합물 반도체층과 질화갈륨 계열의 P형 화합물 반도체층 사이에 웰층과 장벽층이 교대로 적층된 다중양자웰 구조의 활성 영역을 갖는 발광 다이오드를 제공한다. 상기 발광 다이오드는 상기 N형 화합물 반도체층에 인접한 제1 장벽층과 상기 P형 화합물 반도체층에 인접한 제n 장벽층에 비해 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 중간 장벽층을 포함한다. 상기 중간 장벽층은 상기 제1 및 제n 장벽층 사이에 위치한다. 상기 중간 장벽층은 전자가 이동하는 속도를 제어하여 다중양자웰 구조 내에서 전자와 정공이 재결합하는 위치를 조절할 수 있으며, 이에 따라 상기 P형 화합물 반도체층 근처 또는 P형 클래드층 근처에서 발생되는 비발광 재결합을 감소시키어 발광 다이오드의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a light emission having an active region of a multi-quantum well structure in which a well layer and a barrier layer are alternately stacked between a gallium nitride-based N-type compound semiconductor layer and a gallium nitride-based P-type compound semiconductor layer. Provide a diode. The light emitting diode includes a first barrier layer adjacent to the N-type compound semiconductor layer and an intermediate barrier layer having a relatively wide band gap compared to the n-th barrier layer adjacent to the P-type compound semiconductor layer. The intermediate barrier layer is located between the first and nth barrier layers. The intermediate barrier layer may control a rate at which electrons move to control a position at which electrons and holes recombine within a multi-quantum well structure, and thus, a ratio generated near the P-type compound semiconductor layer or near the P-type cladding layer. By reducing the light emitting recombination it is possible to improve the light emitting efficiency of the light emitting diode.
상기 제1 및 제n 장벽층 사이에는 하나 이상의 장벽층들이 존재할 수 있으며, 상기 중간 장벽층은 상기 제1 및 제n 장벽층 사이의 어느 곳에든 위치할 수 있다. 예컨대, 상기 중간 장벽층은 상기 제1 및 제n 장벽층 사이의 중앙부에 위치할 수 있다. 이 경우, 전자와 정공이 재결합하는 위치가 다중 양자웰 구조의 중앙쪽으 로 이동되어 발광 효율이 향상된다.One or more barrier layers may be present between the first and n-th barrier layers, and the intermediate barrier layer may be located anywhere between the first and n-th barrier layers. For example, the intermediate barrier layer may be located at the center between the first and nth barrier layers. In this case, the position where electrons and holes recombine are moved toward the center of the multi-quantum well structure, thereby improving luminous efficiency.
상기 제1 장벽층 및 상기 제n 장벽층에 비해 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 다른 중간 장벽층이 상기 제1 장벽층과 상기 중간 장벽층 사이에 위치할 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제n 장벽층 사이에 복수개의 중간 장벽층들이 위치할 수 있으며, 이러한 중간장벽층들은 전자의 이동을 제한하여 전자와 정공의 재결합 위치를 조절한다.Another intermediate barrier layer having a relatively wider bandgap than the first barrier layer and the nth barrier layer may be located between the first barrier layer and the intermediate barrier layer. That is, a plurality of intermediate barrier layers may be located between the first and n-th barrier layers, and the intermediate barrier layers control the recombination positions of the electrons and the holes by limiting the movement of electrons.
한편, 상기 중간 장벽층 및 다른 중간 장벽층에 비해 상대적으로 좁은 밴드갭을 갖는 적어도 하나의 장벽층이 상기 중간 장벽층과 상기 다른 중간 장벽층 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라, 상기 중간장벽층과 다른 중간장벽층 사이에서 전자와 정공의 재결합률이 증가된다. 또한, 상기 다른 중간 장벽층은 상기 중간 장벽층과 동일한 밴드갭을 가질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 중간 장벽층에 비해 상대적으로 좁은 밴드갭을 가질 수도 있다. Meanwhile, at least one barrier layer having a narrower bandgap than the middle barrier layer and other middle barrier layers may be located between the middle barrier layer and the other middle barrier layer. Accordingly, the recombination rate of electrons and holes increases between the intermediate barrier layer and the other intermediate barrier layer. In addition, the other intermediate barrier layer may have the same bandgap as the intermediate barrier layer, but is not limited thereto, and may have a narrower bandgap than the intermediate barrier layer.
본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제n 장벽층은 InxAlyGazN (0<x<1, 0≤y<1, 0<z<1) 또는 GaN로 형성될 수 있고, 상기 중간 장벽층 또는 상기 다른 중간 장벽층은 AlGaN로 형성될 수 있다. In some example embodiments, the first and nth barrier layers may be formed of In x Al y Ga z N (0 <x <1, 0 ≦ y <1, 0 <z <1) or GaN. The intermediate barrier layer or the other intermediate barrier layer may be formed of AlGaN.
한편, 상기 중간 장벽층 또는 상기 다른 중간 장벽층은 상대적으로 좁은 밴드갭을 갖는 층들 사이에 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 층이 개재된 적층구조일 수 있다. 여기서, 상기 적층구조의 전체 밴드갭은 상기 상대적으로 넓은 밴드갭에 의해 정의된다. 이러한 적층구조는 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 층과 인접한 웰 층들 사이의 격자부정합을 완화하여 결정결함 발생을 방지한다.Meanwhile, the intermediate barrier layer or the other intermediate barrier layer may be a laminated structure in which a layer having a relatively wide band gap is interposed between the layers having a relatively narrow band gap. Here, the overall bandgap of the laminated structure is defined by the relatively wide bandgap. This stacking structure mitigates lattice mismatch between layers with relatively wide bandgap and adjacent well layers to prevent occurrence of crystal defects.
이에 더하여, 상기 상대적으로 좁은 밴드갭을 갖는 층들 각각은 InxAlyGazN (0<x<1, 0≤y<1, 0<z<1) 또는 GaN로 형성된 층이고, 상기 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 층은 AlGaN로 형성된 층일 수 있다.In addition, each of the relatively narrow bandgap layers is a layer formed of In x Al y Ga z N (0 <x <1, 0 ≦ y <1, 0 <z <1) or GaN, and the relatively The layer with a wide bandgap may be a layer formed of AlGaN.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to ensure that the spirit of the present invention can be fully conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중양자웰 구조의 활성 영역을 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중양자웰 구조의 활성 영역을 설명하기 위한 밴드 다이어그램이다.3 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having an active region of a multi-quantum well structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates an active region of a multi-quantum well structure according to an embodiment of the present invention. Band diagram.
도 3을 참조하면, 기판(51) 상에 N형 화합물 반도체층(57)이 위치한다. 또한, 기판(51)과 N형 화합물 반도체층(57) 사이에 버퍼층이 개재될 수 있으며, 상기 버퍼층은 저온 버퍼층(53) 및 고온 버퍼층(55)을 포함할 수 있다. 상기 기판(51)은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 사파이어, 스피넬, 탄화실리콘 기판 등일 수 있다. 한편, 저온 버퍼층(53)은 일반적으로 AlxGa1 - xN(0≤x≤1)로 형성될 수 있고, 상기 고온 버퍼층(55)은 예컨대 언도프트 GaN 또는 N형불순물이 도핑된 N GaN일 수 있다.Referring to FIG. 3, an N-type
상기 N형 화합물 반도체층(57) 상부에 P형 화합물 반도체층(63)이 위치하고, 상기 N형 화합물 반도체층(57)과 P형 화합물 반도체층(63) 사이에 활성 영역(59)이 개재된다. 상기 N형 화합물 반도체층 및 P형 화합물 반도체층은 (Al, In, Ga)N 계열의 III족 질화물 반도체층으로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 N형 화합물 반도체층(57) 및 P형 화합물 반도체층(63)은 각각 N형 및 P형 GaN, 또는 N형 및 P형 AlGaN일 수 있다. 이에 더하여, 상기 P형 화합물 반도체층(63)과 활성 영역(59) 사이에 P형 클래드층(61)이 개재될 수 있다. 상기 P형 클래드층(61) 또한 (Al, In, Ga)N 계열의 III족 질화물 반도체층으로 형성될 수 있으며, 예컨대 AlGaN로 형성될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, N형 화합물 반도체층(57)과 활성 영역(59) 사이에 N형 클래드층이 개재될 수 있다.A P-type
한편, 상기 활성 영역(59)은 교대로 적층된 웰층(59a)과 장벽층(59b)을 포함하는 다중양자웰 구조를 갖는다. 상기 웰층(59a)은 (Al, In, Ga)N로 형성될 수 있으며, 요구되는 광의 파장에 따라 그 조성원소 및 조성범위가 선택될 수 있다. 상기 웰층(59a)은 예컨대 InGaN일 수 있다. 한편, 상기 장벽층(59b)은 InxAlyGazN (0<x<1, 0≤y<1, 0<z<1) 또는 GaN로 형성될 수 있다. 상기 N형 화합물 반도체층(57)에 웰층(59a)이 접하는 것으로 도시하였으나, 장벽층(59b)이 접할 수 있으며, 상기 P형 클래드층(61)에 장벽층(59b)이 접하는 것으로 도시하였으나, 웰층(59a)이 접할 수도 있다.On the other hand, the
또한, 상기 활성 영역(59)은 상기 장벽층들(59b)에 비해 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 중간 장벽층(59c)을 포함한다. 상기 중간 장벽층(59c)은 예컨대 (Al, In, Ga)N로 형성될 수 있으며, 예컨대 AlGaN로 형성될 수 있다. 상기 중간 장벽층(59c)을 포함하여 상기 다중 양자웰 구조의 활성 영역(59)에 대해 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.In addition, the
도 4를 참조하면, 다중 양자웰 구조의 활성 영역(59)은 N형 화합물 반도체층(57)과 P형 화합물 반도체층(63, 또는 P형 클래드층(61)) 사이에 위치한다. 상기 활성 영역(59)은 상대적으로 좁은 밴드갭을 갖는 웰층(59a)과 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 장벽층(59b)이 교대로 적층되어 형성된다. 편의상, 상기 N형 화합물 반도체층에 인접한 장벽층을 제1 장벽층(59b-1)으로 정의하고, 상기 P형 화합물 반도체층(63, 또는 P형 클래드층(61))에 인접한 장벽층을 제n 장벽층(59b-n)으로 정의한다.Referring to FIG. 4, the
상기 장벽층들 중에 상기 제1 및 제n 장벽층에 비해 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 중간 장벽층(59c)이 상기 제1 장벽층(59b-1)과 제n 장벽층(59b-n) 사이에 위치한다. 상기 중간 장벽층(59c)은 상대적으로 넓은 밴드갭을 가지므로, N형 화합물 반도체층(57)에서 유입된 전자가 활성 영역(59)을 통과할 때, 상기 전자의 이동을 제한한다. 이에 따라, 상기 중간 장벽층(59c)에 의해 전자와 정공이 재결합하는 위치를 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 중간 장벽층(59c)을 상기 제1 및 제n 장벽층의 중앙부에 배치할 경우, 전자와 정공이 재결합하는 위치를 다중양자웰의 중앙쪽으로 이동시킬 수 있다.Among the barrier layers, an
전자와 정공이 재결합하는 위치를 다중양자웰 구조 내부로 이동시킴에 따라, P형 클래드층(61) 근처에서 전자가 집중되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 비발광 재결합이 감소되어 발광 효율이 향상될 수 있다.By moving the position where electrons and holes recombine into the multi-quantum well structure, electrons can be prevented from being concentrated near the P-
한편, 상기 중간 장벽층(59c) 이외에 제1 및 제n 장벽층에 비해 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 다른 중간 장벽층이 다중 양자웰 구조 내에 위치할 수 있다. 도 5 및 도 6에서 이에 대해 상세하게 설명한다.Meanwhile, in addition to the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 양자웰 구조의 활성 영역을 설명하기 위한 밴드 다이어그램이다.5 is a band diagram illustrating an active region of a multi-quantum well structure according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 장벽층(59b-1)과 제n 장벽층(59b-n) 사이에 이들 장벽층에 비해 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 중간 장벽층(59c)이 위치한다. 이에 더하여, 제1 장벽층(59b-1)과 제n 장벽층(59b-n) 에 비해 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 다른 중간 장벽층(59c')이 이들 사이에 위치한다. 상기 다른 중간 장벽층(59c')은 제1 장벽층과 중간 장벽층(59c) 사이에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 5, as described with reference to FIG. 4, an intermediate barrier having a relatively wide band gap between the
상기 다른 중간 장벽층(59c')은 상기 중간 장벽층(59c)과 같이 상대적으로 넓은 밴드갭을 가지어 전자의 이동을 제한한다. 특히, 상기 다른 중간 장벽층(59c')이 중간 장벽층(59c)에 가깝게 배치될 경우, 상기 중간 장벽층(59c) 근처에서 전자와 정공의 재결합률이 더욱 증가된다. 이에 더하여, 도시한 바와 같이, 상기 중간 장벽층(59c)과 다른 중간 장벽층(59c') 사이에 이들 중간 장벽층들에 비해 상대적으로 좁은 밴드갭을 갖는 장벽층이 적어도 하나 개재될 수 있다. 이에 따 라, 상기 중간 장벽층(59c)과 다른 중간 장벽층(59c') 사이에서 전자와 정공의 재결합률이 높아질 수 있다.The other
상기 다른 중간 장벽층(59c')은 상기 중간 장벽층(59c)와 동일한 조성 및 조성비, 예컨대 AlGaN로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 조성 또는 다른 조성비의 (Al, In, Ga)N로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 중간 장벽층(59c)에 비해 상대적으로 좁은 밴드갭을 갖는 다른 중간 장벽층(59m)이 제1 장벽층과 중간 장벽층(59c) 사이에 배치될 수도 있다. The other
한편, 상기 중간장벽층(59c) 또는 다른 중간 장벽층(59c' 또는 59m)은 앞에서 설명한 바와 같이, 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 중간장벽층(59c) 및/또는 다른 중간 장벽층(59c' 또는 59m)은 상대적으로 좁은 밴드갭을 갖는 층들(58a, 58b) 사이에 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 층(58c)이 개재된 적층구조일 수 있다. 예컨대, 상기 상대적으로 좁은 밴드갭을 갖는 층들(58a, 58b) 각각은 InxAlyGazN (0<x<1, 0≤y<1, 0<z<1) 또는 GaN로 형성될 수 있으며, 상기 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 층(58c)은 AlGaN로 형성될 수 있다.Meanwhile, as described above, the
이러한 적층구조는 중간장벽층(59c) 또는 다른 중간장벽층과 그것에 인접한 웰층들(59a) 사이의 격자부정합을 완화하여 결정결함 발생을 방지한다.This stacking structure mitigates lattice mismatch between the
본 발명의 실시예들에 있어서, 제1 장벽층 및 제n 장벽층은 동일한 밴드갭을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 밴드갭을 가질 수 있다. 또한, 상기 다중양자웰 구조의 활성 영역(59)은 제1 장벽층 및 제n 장벽층 이외에 장벽층들을 더 포함할 수 있으며, 또한 상기 중간 장벽층 또는 다른 중간 장벽층 이외에 중간 장벽층들을 더 포함할 수도 있다.In embodiments of the present invention, the first barrier layer and the n-th barrier layer may have the same band gap, but are not limited thereto and may have different band gaps. In addition, the
본 발명의 실시예들에 따르면, 상대적으로 넓른 밴드갭을 갖는 중간 장벽층을 이용하여 발광 다이오드의 다중 양자웰 구조 내에서 전자와 정공이 재결합하는 위치를 조절할 수 있다. 특히 상기 중간 장벽층을 다중 양자웰 구조의 중앙부에 배치함으로써 전자와 정공의 재결합률이 증가된 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 이에 따라, P형 화합물 반도체층 또는 P형 클래드층 근처에서 발생되는 비발광 재결합을 감소시키어 발광 다이오드의 발광효율을 향상시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, an intermediate barrier layer having a relatively wide bandgap may be used to adjust a position where electrons and holes recombine within a multi-quantum well structure of a light emitting diode. In particular, the intermediate barrier layer may be disposed in the center of the multi-quantum well structure to provide a light emitting diode having an increased recombination rate between electrons and holes. Accordingly, non-light emitting recombination generated near the P-type compound semiconductor layer or the P-type cladding layer may be reduced to improve the luminous efficiency of the light emitting diode.
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