KR20100059854A - 복사­방출 반도체 몸체 - Google Patents

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Abstract

제1파장(λ1)의 복사를 생성하기 위한 활성층(2), 그리고 양자층 구조체(5) 및 장벽층 구조체(6)를 가진 양자 우물 구조(4)를 구비한 재방출층(3)을 포함하는 복사 방출 반도체 몸체(1)가 기술된다. 상기 재방출층은 상기 제1파장의 복사가 상기 장벽층 구조체에서 흡수되는 것을 이용하여 제2파장(λ2)의 비간섭성 복사를 생성하도록 예정된다.

Description

복사­방출 반도체 몸체{RADIATION-EMITTING SEMICONDUCTOR BODY}
복사 방출 반도체 몸체가 기술된다.
종래의 발광 다이오드의 경우, 혼합색의 복사를 생성하기 위해, 반도체 몸체로부터 제1파장의 복사가 생성되고, 이후, 상기 복사가 발광체를 이용하여 제2파장의 복사로 변환될 수 있다. 그러므로, 반도체 몸체는 발광체와 관련하여 제1 및 제2파장을 가진 혼합색의 복사를 방출한다.
물론, 이러한 발광 다이오드의 제조는 발광체를 반도체 몸체의 각각의 방출 파장에 정확히 맞추고, 상기 발광체를 위한 엄밀한 적량(dosage)- 및 적용 방법을 필요로 한다.
본 발명의 과제는 간단히 제조될 수 있는 반도체 몸체를 제공하는 것이다. 특히, 반도체 몸체는 동작 시의 효율이 높아야 한다.
또한, 반도체 몸체를 이용하여 혼합색의 복사를 생성하거나 복사를 변환하기 위한 효율적 방법을 제공할 것이다.
상기 과제는 특허 청구 범위 1항의 특징들을 포함한 반도체 몸체, 또는 특허 청구 범위 26항에 따른 방법을 통해 해결된다. 바람직한 형성예들 및 발전예들은 종속 청구항들의 주제이다.
복사 방출 반도체 몸체에서, 제1파장의 복사 생성을 위한 활성층, 및 재방출층이 형성되며, 상기 재방출층은 양자층 구조체 및 장벽층 구조체를 가진 양자 우물 구조를 포함한다. 상기 재방출층은 장벽층 구조체에 제1파장의 복사가 흡수되는 것을 이용하여 제2파장의 비간섭성(incoherent) 복사를 생성하도록 예정된다. 바람직하게는, 활성층으로부터 생성된 제1파장의 복사도 비간섭성이다.
상기와 관련하여, 양자 우물 구조란 명칭은, 특히, 전하 캐리어들이 속박("confinement")에 의해 에너지 상태의 양자화를 경험할 수 있는 모든 구조를 포함한다. 특히, 양자 우물 구조란 명칭은 양자화의 차원성에 대한 정보를 담고 있지 않다. 상기 명칭은, 특히, 양자 상자, 양자선, 양자점 및 이들 구조들의 각각의 조합을 포괄한다.
상기에서, "활성층"이란 전기적으로 여기될 수 있는 복사 생성층을 의미하는 것으로 가정할 수 있다. 이와 달리, 재방출층은 광학적으로 펌핑된다.
반도체 몸체에서, 활성층은 제1파장의 복사 생성을 위해, 재방출층은 상기 제1파장의 복사를 제2파장의 복사로 적어도 부분적으로 변환하기 위해 모놀리식으로 집적된다. 제1파장의 복사를 제2파장의 복사로 변환하기 위한 발광체의 적량 및 도포 단계는 유리하게도 생략될 수 있다.
또한, 발광체에 의해 유도된 복사 손실, 예를 들면 산란 손실이 방지된다. 그러므로 복사 방출 반도체 몸체의 효율이 유리하게도 증가한다.
더욱이, 반도체 몸체의 특징적인 광학적 매개변수는 이미 상기 반도체 몸체의 제조 시 조절될 수 있다. 상기 광학적 매개변수는 예를 들면 생성된 복사의 색도 좌표 및/또는 색 온도가 있다. 그러므로 상기 제조 시, 특히 반도체 몸체를 웨이퍼 공정으로 제조할 때 비용적 이점을 얻을 수 있다.
마지막으로, 예를 들면 종래의 발광 다이오드의 경우에 발광체를 통해 야기될 수 있는, 턴오프 상태에서의 외관상의 유색 이미지가 상기 반도체 몸체에서는 방지된다. 이러한 외관상의 유색 이미지는 원하지 않는 경우가 많다. 반도체 몸체의 효율을 떨어뜨리거나 반도체 몸체를 어둡게 만들 수 있는 그러한 외관상의 유색 이미지를 방지하기 위한 별도의 제조 단계는 필요하지 않다.
반도체 몸체의 바람직한 발전예에서, 장벽층 구조체는 하나 이상의 장벽층들을 포함한다. 그에 상응하여, 양자층 구조체는 하나 이상의 양자층들을 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 장벽층들 및 양자층들은 교번적으로 배치된다. 교번적인 배치란, 바꾸어 말하면, 장벽층들 및 양자층들의 순서가 각각 하나의 양자층상에 하나의 배리어층이 후속하고, 그 반대의 순서로도 되는 것을 의미한다.
양자 우물 구조는 단일 양자 우물 구조(single quantum well, SQW) 또는 다중 양자 우물 구조(multiple quantum well, MQW)로 형성될 수 있고, 이 때 양자 우물 내지 양자 우물들은 각각 2개의 인접한 장벽층들 사이에 위치한 양자층으로 형성된다.
반도체 몸체의 다른 형성예에서, 제2파장의 복사는 가령 양자층 내지 양자층들과 같은 양자층 구조체에서 생성된다. 제1파장의 복사 흡수 및 제2파장의 복사 생성이 공간적으로 분리됨으로써, 재방출층 및 그로 인한 복사 방출 반도체 몸체의 효율이 더 커진다는 이점이 있다. 특히, 일반적으로, 장벽층들은 양자층들보다 현저히 더 두껍게 실시됨으로써, 양자층 구조체 내지 그에 상응하는 양자층들에서 제1파장의 복사가 흡수되는 경우에 비해, 상기 장벽층들에서 제1파장의 복사 흡수가 현저히 더 크고, 그로 인해 전체적으로 재방출층의 여기도 실질적으로 더 효율적이다.
다른 유리한 형성예에서, 반도체 몸체는 화합물 반도체 물질을 함유하며, 특히 질화물-화합물 반도체 물질 또는 인화물-화합물 반도체 물질을 함유한다.
특히, 복사 방출 반도체 몸체는 화합물 반도체 물질계, 더욱 바람직하게는 질화물-화합물 반도체 물질계 또는 인화물-화합물 반도체 물질계일 수 있다. 이러한 반도체 물질들은 복사를 매우 효율적으로 생성한다는 특징이 있으며, 이 때 유리하게는, 재방출층이 모놀리식으로 집적됨으로써, 질화물- 내지 인화물-화합물 반도체계인 활성층만 이용하여서는 일반적으로 생성될 수 없는 방출 스펙트럼을 얻을 수 있다.
특히, 예를 들면 색도 좌표 및/또는 색 온도와 같은 반도체 몸체의 광학적 매개변수는 재방출층을 적합하게 형성함으로써 폭 넓은 범위에서 자유롭게 조절될 수 있다.
상기와 관련하여, "질화물 화합물 반도체계"란, 반도체 몸체, 바람직하게는 활성층 및/또는 재방출층 또는 이 중 적어도 하나의 부분층은 질화물-III/V-화합물 반도체 물질을 함유하고, 바람직하게는 AlnGamIn1 -n- mN을 함유하며, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1이고, 바람직하게는 n≠0 및/또는 m≠0을 더 포함하는 것을 의미한다. 이 때, 상기 물질은 상기 수식에 따라 수학적으로 정확한 조성을 반드시 포함할 필요는 없다. 오히려, AlnGamIn1 -n- mN 물질의 특징적인 물리적 특성을 실질적으로 변경하지 않는 하나 이상의 도펀트(dopant) 및 추가 성분을 포함할 수 있다. 그러나, 결정 격자의 실질적 성분들(Al, Ga, In, N)만은 비록 이러한 성분들이 미량의 다른 성분으로 부분적으로 대체될 수 있다고 하더라도 상기 수식에 포함되는 것이 간단하다.
상기와 관련하여, "인화물 화합물 반도체계"란, 반도체 몸체, 바람직하게는 활성층 및/또는 재방출층 또는 이 중 적어도 하나의 부분층은 인화물-III/V-화합물 반도체 물질을 함유하고, 바람직하게는 AlnGamIn1 -n- mP을 함유하며, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1이며, 바람직하게는 n≠0 및/또는 m≠0을 더 포함하는 것을 의미한다. 이 때, 상기 물질은 상기 수식에 따라 수학적으로 정확한 조성을 반드시 포함할 필요는 없다. 오히려, 상기 물질의 물리적 특성을 실질적으로 변경하지 않는 하나 이상의 도펀트(dopant) 및 추가 성분을 포함할 수 있다. 그러나, 결정 격자의 실질적 성분들(Al, Ga, In, P)만은 비록 이러한 성분들이 미량의 다른 성분으로 부분적으로 대체될 수 있다고 하더라도 상기 수식에 포함되는 것이 간단하다.
반도체 몸체의 바람직한 형성예에서, 제1파장의 복사는 재방출층을 이용하여 부분적으로만 제2파장의 복사로 변환됨으로써, 반도체 몸체가 제1파장의 복사 및 제2파장의 복사를 동시에 방출하는 역할을 한다.
더욱 바람직하게는, 제1파장은 청색 스펙트럼 영역에 위치하고, 가령 440 nm이상 470 nm이하의 파장을 가지며, 제2파장은 오렌지황색 스펙트럼 영역에 위치할 수 있어서, 혼합색의 복사가 백색의 전체 색감으로 방출된다. 상기 형성예에서, 반도체 몸체는 모놀리식으로 집적된 백색 광원을 나타낸다.
대안적으로, 제1파장의 복사는 재방출층을 이용하여 실질적으로 완전히 제2파장의 복사로 변환되어, 복사 방출 반도체 몸체가 동작 시 제2파장의 복사만 방출할 수 있다. 예를 들면, 활성층이 자외선복사를 생성하고, 상기 복사가 가시적 스펙트럼 영역, 예를 들면 녹색 스펙트럼 영역에 위치한 제2파장의 복사로 완전히 변환될 수 있다. 이러한 대안의 유리한 발전예에서, 반도체 몸체는 복사측에 반사층을 구비하고, 상기 반사층은 제1파장의 복사를 선택적으로 반도체 몸체로 재귀 반사한다. 재귀 반사된 복사 비율은 변환을 위해 다시 재방출층으로 전달된다.
필요 시, 복사 방출 반도체 몸체를 이용하여 혼합색의 복사 또는 반도체 몸체의 활성층의 방출 파장에 부합하지 않는 파장을 갖는 복사가 생성될 수 있다.
질화물 화합물 반도체 물질계인 반도체 몸체의 경우 활성층은 InGaN을 함유하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 제1파장은 360 nm이상 400 nm이하이다.
바람직한 발전예에서, 장벽층 구조체는 GaN을 함유한다.
특히, InGaN을 함유한 활성층은 GaN계의 장벽층 구조체와 결합되기에 적합하며, 상기 언급한 파장을 가진 복사는 360 nm과 400 nm의 범위에서 효율적으로 여기될 수 있다.
질화물 화합물 반도체 물질계인 반도체 몸체는 청색 스펙트럼 영역의 복사, 가령 440 nm이상 470 nm이하의 파장을 가진 복사의 생성에 적합하다.
바람직하게는, 복사 방출 반도체 몸체는 박막 반도체 몸체로 실시된다.
박막 반도체 몸체는, 특히, 이하의 특징적 특성들 중 적어도 하나로 특징지워진다:
- 복사 생성 에피택시층 시퀀스에서 캐리어를 향해있는 제1주요면에 반사층이 도포되거나 형성되고, 상기 반사층은 에피택시층 시퀀스에서 생성된 전자기 복사의 적어도 일부를 상기 에피택시층 시퀀스에 재귀 반사하고;
- 상기 에피택시층 시퀀스의 두께는 20 ㎛이하의 범위, 특히 10 ㎛의 범위를 가지며; 그리고/또는
- 상기 에피택시층 시퀀스는 혼합 구조를 가진 적어도 하나의 면을 구비하는 적어도 하나의 반도체층을 포함하고, 상기 혼합 구조는 이상적인 경우 에피택시얼한 에피택시층 시퀀스에서 광이 거의 에르고딕으로 분포하도록 유도하는데, 즉 가능한 한 에르고딕 확률적 산란 거동을 포함한다.
박막 발광 다이오드칩의 기본 원리는 예를 들면 I.Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63(16), 1993. 10. 18, 2174-2176에 기재되어 있으며, 이의 개시 내용은 본문에서 참조로 포함된다.
박막 발광 다이오드칩은 거의 람베르시안 표면 이미터에 가깝다.
또는, 반도체 몸체는 성장 기판(에피택시 기판이라고도 함) 형태의 기판을 구비할 수 있고, 상기 기판은 생성된 제1파장 및/또는 제2파장의 복사에 대해 투과성인 것이 바람직하다.
유리한 발전예에서, 반도체 몸체는 복사측의 맞은편에 거울층을 구비한다. 이를 통해, 복사측으로 아웃커플링된 복사의 비율이 유리하게도 증가한다. 또한, 거울층쪽으로 가서 되돌아오는 제1파장의 복사 비율은 정재파장(standing wave field)을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 경우, 재방출층은 정재파장이 최대인 부분, 즉 파복(antinode)에 배치된다. 이를 통해, 제1파장의 복사 흡수가 유리하게도 높게 달성되며, 제2파장의 복사 생성 효율이 증가한다.
반도체 몸체를 이용하여 복사를 변환하거나 혼합색의 복사를 생성하기 위한 방법에서, 반도체 몸체는 활성층 및 재방출층을 포함한다. 재방출층은 양자층 구조체 및 장벽층 구조체를 가진 양자 우물 구조를 포함한다. 혼합색의 복사를 생성하거나 복사를 변환하는 것은:
- 활성층에서 제1파장(λ1)의 복사, 바람직하게는 비간섭성 복사를 생성하는 단계;
- 장벽층 구조체에서 제1파장(λ1)의 복사를 적어도 부분적으로 흡수하는 단계; 및
- 양자층 구조체에서 제2파장(λ2)의 비간섭성 복사를 생성하는 단계를 통해 이루어진다.
장벽층 구조체에서 제1파장의 복사의 일부만 흡수된다면, 제1파장의 복사의 나머지 부분은 양자층 구조체에서 생성된 제2파장의 복사와 함께 출사될 수 있어서, 전체적으로 혼합색의 복사가 생성되며, 상기 복사는, 특히, 제1 및 제2파장의 스펙트럼 비율을 포함한다.
또는, 제1파장의 복사가 장벽층 구조체에서 완전히 흡수될 수 있어서, 제1파장의 복사가 제2파장의 복사로 완전히 변환된다.
상기와 관련하여, "완전히"란 반도체 몸체의 제1파장의 복사에 있어서 무시해도 좋을 정도의 잔여 비율 또는 불가피한 잔여 비율을 제외하고 주 복사 방향으로 제2파장의 복사만 방출된다는 것을 의미한다. 제1파장의 복사에서 제2파장의 복사로 가능한 한 완전한 에너지 전달을 추구해야 하긴 하나, 반드시 필요한 것은 아니다.
바람직하게는, 본 방법은 상기에 기술한 특성들 중 적어도 하나를 가진 반도체 몸체를 이용하여 수행된다.
이하, 본 발명의 다른 특성들, 이점들 및 적합성들은 도 1 내지 도 5와 관련하여 기술된 실시예들로부터 도출된다.
도 1은 반도체 몸체의 제1실시예에 대한 개략적 단면도이다.
도 2는 혼합색의 복사를 생성하거나 복사의 변환을 위한 방법의 실시예에 대한 개략적 도면이다.
도 3은 반도체 몸체의 제2실시예에 대한 개략적 단면도이다.
도 4는 반도체 몸체의 제3실시예에 대란 개략적 단면도이다.
도 5는 반도체 몸체의 제4실시예에 대한 개략적 단면도이다.
동일하거나 동일하게 작용하는 부재들은 도면에서 동일한 참조 번호를 가진다.
도 1에는 복사 생성 활성층(2) 및 재방출층(3)을 포함한 복사 방출 반도체 몸체(1)가 도시되어 있다.
주 복사측과 반대 방향인 반도체 몸체의 측에 기판(9), 예를 들면 성장 기판이 배치되며, 상기 기판상에 재방출층(3) 및 활성층(2)이 에피택시얼 성장되어 있다.
또는, 반도체 몸체는 박막 반도체 몸체로 실시될 수 있고, 이 경우, 성장 기판은 얇아지거나, 바람직하게는 완전히 제거되어 반도체 몸체가 외부 캐리어상에 도포되어 있다.
동작 시, 활성층(2)을 이용하여 제1파장(λ1)의 복사가 생성된다. 제1파장(λ1)의 복사의 일부는 활성층(2) 아래에 배치된 재방출층(3)에서 흡수되며, 이는 제2 파장(λ2)의 복사 방출을 유도한다. 재방출층(3)을 이용하면, 파장(λ1)의 복사가 적어도 부분적으로 파장(λ2)의 복사로 변환된다.
도 1의 재방출층(3)의 세부 확대도가 도시한 바와 같이, 재방출층(3)은 양자층 구조체(5) 및 장벽층 구조체(6)를 가진 양자 우물 구조(4)를 포함한다. 양자층 구조체(5)는 복수 개의 양자층들(7)을 포함한다. 그에 상응하여, 장벽층 구조체(6)는 복수 개의 장벽층들(8)을 포함한다. 이 경우, 양자 우물 구조는 다중 양자 우물 구조(MQW)의 형태로 형성되며, 이 때 양자층들(7) 및 장벽층들(8)이 교번적으로 배치된다.
양자 우물 구조의 적합한 치수 결정에 의해, 재방출층으로부터 생성된 복사의 파장(λ2), 그리고 더욱이 반도체 몸체로부터 방출된 전체 복사의 색도 좌표 및/또는 색 온도도 폭 넓은 범위에서 자유롭게 선택될 수 있다.
또한, 재방출층에서 장벽층들 및/또는 양자층들의 조성 및/또는 두께는 수직 방향으로 달라질 수 있어서, 재방출층으로부터 생성된 복사의 스펙트럼 폭이 증가한다. 이는 예를 들면, 넓은 백색광 스펙트럼을 가진 백열등과 유사한 전체 인상을 원하는 경우, 백색 광의 생성 시 유리하다.
도 1의 재방출층(3)의 세부 확대도에서, 파장(λ1)의 복사의 세기(I)는 수직 방향(z), 즉 양자 우물 구조(4)의 성장 방향을 따라 개략적으로 표시되어 있다. 장벽층 구조체(6)의 장벽층들(8)에서 파장(λ1)의 복사가 흡수되므로, 파장(λ1)의 복사 세기(I)는 활성층(2)과의 간격(z)이 증가하면서 지속적으로 감소한다.
반도체 몸체(1)는 예를 들면 질화물 화합물 반도체계로 형성될 수 있다. 이 경우, 예를 들면 활성층(2)은 상측 p-GaN층(10) 및 n-GaN층(11) 사이에 배치될 수 있다. 활성층(2)은 InGaN계일 수 있고, 마찬가지로 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조로 실시될 수 있다.
바람직하게는, 활성층으로부터 생성된 복사의 파장(λ1)은, 재방출층(3)의 장벽층들(8)에서 충분히 많은 흡수가 일어나도록 선택된다. 이를 위해, GaN계의 장벽층들은 InGaN계의 활성층들과 결합되는 것이 매우 적합하다.
도 2는, 어떻게 반도체 몸체를 이용하여 제1파장(λ1)의 복사가 부분적으로 또는 완전히 제2파장(λ2)의 복사로 변환되는 가를 개략적으로 도시한다.
재방출층의 가전자대의 에너지 레벨(Ec) 및 전도대의 에너지 레벨(Ev)이 일부만 발췌되어 표시되어 있다.
동작 시, 활성층으로부터 생성된 제1파장(λ1)의 복사는 재방출층의 장벽층 구조체(6) 즉 장벽층들(8)에서 흡수되며, 이를 통해 우선 장벽층들(8)에서 전하 캐리어 분리가 수행된다(A 단계). 이렇게 분리된 전하 캐리어들은 에너지적으로 더 깊이 위치한 양자 우물 구조(4)의 양자 우물들에, 즉 양자층 구조체(5)의 양자층들(7)에 채집되고(B 단계), 그 곳에서 재조합을 통해 파장(λ2)의 복사 방출을 유도한다(C 단계).
도 3에는 반도체 몸체의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 반도체 몸체와 달리, 상기 반도체 몸체는 박막 반도체 몸체로 형성된다.
선행한 실시예의 경우와 같이, 반도체 몸체는 활성층(2) 및 재방출층(3)을 포함한다. 재방출층(3)은 선행한 실시예에서와 같이 다중 양자 우물 구조로 실시될 수 있으며, 상기 다중 양자 우물 구조는 교번적으로 배치된 복수 개의 장벽층들 및 양자층들을 포함한다.
재방출층(3)은 복사측에서 n-GaN층(11)상에 도포된다. n-GaN층은, 특히, 반도체 몸체에서의 전류 확산 역할을 한다. 활성층(2)은 n-GaN층(11)과 p-GaN층(10) 사이에 배치된다. 도전형과 관련하여, 도 3에 도시된 반도체 몸체는 도 1에 도시된 반도체 몸체의 역(inverse)이다.
일반적으로, 상기와 관련하여 재방출층은 p형, n형, 도핑되지 않거나 동시 도핑(co-doping)될 수 있다. 이와 무관하게, 재방출층은 기판 내지 캐리어와 활성층 사이 또는 기판 내지 캐리어와 반대 방향인 활성층의 측에 배치될 수 있다.
선행한 실시예와 달리, 도 3에 도시된 반도체 몸체(1)는 캐리어(12)상에 도포되고, 이 때 에피택시 기판(미도시)은 반도체 몸체로부터 분리되었다. 캐리어(12)를 향한 반도체 몸체(1)의 측에 접촉층(13)이, 이어서 반도체 몸체와 캐리어(10)의 결합을 위한 땜납층(14)이 형성된다.
또한, 반도체 몸체와 캐리어 사이에 거울층(미도시)이 배치될 수 있고, 상기 거울층은 캐리어(12)의 방향으로 방출되는 복사를 반사하는 역할을 함으로써, 상기와 같은 복사 비율도 반도체 몸체의 상측에 위치한 복사측에서 방출된다. 거울층은 반도체상에 도포된 유전체 또는 반도체상에 도포된 TCO(투명 전도성 산화물)층의 형태로 형성되는 것이 유리하며, 반도체 몸체와 반대 방향인 측에서 상기 유전체 또는 TCO층 다음에 금속층이 배치된다. 이러한 방식으로 거울층의 높은 반사도가 달성될 수 있다.
거울층쪽으로 가서 되돌아오는 제1파장의 복사 비율은 정재파장을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 이 경우, 재방출층(3)은 파복에 배치된다. 이를 통해, 제1파장(λ1)의 복사가 유리하게도 많이 흡수되고, 제2파장(λ2)의 복사 생성 효율이 증가한다.
캐리어(10)와 반대 방향인 측에는 반도체 몸체의 전기적 공급을 위해 본딩 패드 형태의 접촉부(15)가 형성된다.
이미 기술한 바와 같이, 활성층(2)에서 제1파장(λ1)의 복사가 생성된다. 이러한 복사의 일부는 재방출층(3)내에서 장벽층 구조체에 흡수되며 제2파장(λ2)의 복사 방출을 유도한다. 제2파장(λ2)의 복사는 제1파장(λ1)의 나머지 복사 비율과 함께 방출되며, 따라서 반도체 몸체는 혼합색의 복사를 방출한다. 활성층 및 재방출층이, 제1파장(λ1)이 청색 스펙트럼 영역에 위치하고 제2파장(λ1)이 오렌지황색 스펙트럼 영역에 위치하도록 실시된다면, 백색의 색감을 얻을 수 있다. 이러한 유리한 형성예에서, 반도체 몸체는 모놀리식으로 집적된 백색 광원을 나타낸다.
도 4는 박막 반도체 몸체의 형태인 반도체 몸체(1)의 다른 실시예를 도시한다.
선행한 실시예의 경우와 같이, 반도체 몸체는 재방출층(3) 및 활성층(2)을 포함하고, 접촉층(13) 및 땜납층(14)을 경유하여 캐리어(12)와 더 연결된다. 선행한 실시예의 경우와 같이, 거울층은 반도체 몸체(1) 및 캐리어(12) 사이에 배치될 수 있으나 도시되지 않았다.
선행한 실시예와 달리, 재방출층(3)의 래터럴(lateral) 크기는 그에 상응하는 활성층(2)의 래터럴 크기보다 작다. 이러한 방식으로, 제2파장(λ2)의 복사 생성은 비교적 작은 영역에 집중될 수 있어서, 말하자면 높은 복사 밀도를 가진 점광원이 형성된다.
이러한 경우, 바람직하게는, 제1 파장(λ2)의 복사는 제2파장의 복사로 완전히 변환되거나, 재방출층(3)의 외부에서 제1파장(λ1)의 복사 방출이 방지된다. 이는 예를 들면, 접촉부(15)가 재방출층(3)의 측면에 배치되어, 상기 영역에서 제1파장(λ1)의 복사 방출이 방지되면서 달성될 수 있다. 제1파장(λ1)의 복사는 예를 들면 자외선 스펙트럼 영역에 위치하고, 가시적 스펙트럼 영역, 예를 들면 녹색 스펙트럼 영역의 복사로 변환될 수 있다.
대안적 또는 보완적으로, 마찬가지로 제1파장의 복사가 재방출층(3)의 측면으로 방출되는 것을 방지하는 광도파로가 구비될 수 있다. 예를 들면, 반도체 몸체의 접촉층들은 반사 역할을 하도록 실시될 수 있어서, 상기 접촉층들 사이에 광도파로가 형성된다.
도 5는 복사 방출 반도체 몸체(1)의 제4실시예를 도시한다.
두 개의 선행한 실시예들과 달리, 반도체 몸체는 생성된 제1파장(λ1) 및/또는 제2파장(λ2)의 복사에 대해 투과성인 에피택시 기판(9)을 포함한다.
에피택시 기판(9)상에 차례로 재방출층(3)이, 이어서 활성층(2)이 에피택시얼 성장되어 있다. 상측에는 본딩 패드의 형태로 접촉부(15)가 반도체 몸체상에 도포된다.
바람직하게는, 기판은 전기 전도성이며, 접촉부의 맞은편측에서 반도체 몸체의 전기적 공급을 위한 대응 접촉부(16)를 더 포함한다.
활성층(2)에서 생성된 제1파장(λ1)의 복사는 재방출층(3)의 방향으로 일부 전파되며, 그 곳에서 적어도 부분적으로 제2파장(λ2)의 복사로 변환된다. 제1 및 제2파장의 복사는 상측에서 반도체 몸체로부터 방출될 수 있다. 부가적으로, 복사 투과성 기판을 통과하여 방출될 수 있다. 이 때, 기판은 도시된 바와 같이 리세스를 구비하는 것이 유리하며, 상기 리세스는 생성된 복사의 아웃 커플링 효율을 증가시킨다.
기판(9)의 하나 이상의 측벽이 경사진 측벽부를 포함하고, 상기 측벽부가 수직 측벽부로 이어지는 기판의 적합한 형성은 독일 특허 DE 100 06 738에 기재되어 있으며, 이의 개시 내용은 참조로 포함된다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2007 046 499.3의 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용은 참조로 포함된다.
본 발명은 실시예들에 의거한 기재에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각각의 조합을 포함하며, 이는 특히 특허 청구 범위에서의 특징들의 각 조합을 포함하고, 비록 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허 청구 범위 또는 실시예들에 제공되지 않더라도 그러하다.

Claims (15)

  1. 제1파장(λ1)의 복사 생성을 위한 활성층(2); 그리고
    양자층 구조체(5) 및 장벽층 구조체(6)를 가진 양자 우물 구조(4)를 구비한 재방출층(3)을 포함하고,
    상기 재방출층은 상기 제1파장의 복사가 상기 장벽층 구조체에서 흡수되는 것을 이용하여 제2파장(λ2)의 비간섭성 복사를 생성하도록 예정되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1파장의 복사는 비간섭성인 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 양자층 구조체(5)는 적어도 하나의 양자층(7)을 포함하고, 상기 장벽층 구조체(6)는 적어도 하나의 장벽층(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2파장(λ2)의 복사는 상기 양자층 구조체에서 생성되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성층(2)은 InGaN을 함유하고, 상기 장벽층 구조체는 GaN을 함유하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1파장(λ1)은 360nm 이상 400 nm이하인 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1파장(λ1)은 청색 스펙트럼 영역에 위치하고, 상기 복사 방출 반도체 몸체는 백색광을 방출하도록 예정되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재방출층(3)은 제1파장(λ1)의 복사를 부분적으로 제2파장(λ2)의 복사로 변환하되, 상기 복사 방출 반도체 몸체가 상기 제1파장 및 상기 제2파장의 복사를 방출하게 예정되도록 변환하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재방출층은 제1파장(λ1)의 복사를 제2파장(λ2)의 복사로 완전히 변환하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 몸체는 박막 반도체 몸체인 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  11. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 몸체는 성장 기판(9)을 포함하고, 상기 성장 기판은 상기 제1파장의 복사 및/또는 상기 제2파장의 복사에 대해 투과성인 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재방출층(3)의 래터럴 크기는 그에 상응하는 상기 활성층(2)의 래터럴 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성층(2) 및 상기 재방출층(3)은 상기 반도체 몸체에 모놀리식으로 집적되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 반도체 몸체.
  14. 활성층(2); 그리고 양자층 구조체(5) 및 장벽층 구조체(6)를 가진 양자 우물 구조(4)를 구비한 재방출층(3)을 포함하는 반도체 몸체(1)를 이용하여 혼합색의 복사 생성 또는 복사 변환을 위한 방법에 있어서,
    - 상기 활성층에서 제1파장(λ1)의 복사가 생성되도록 하는 단계;
    - 상기 장벽층 구조체에서 상기 제1파장(λ1)의 복사가 적어도 부분적으로 흡수되도록 하는 단계; 및
    - 상기 양자층 구조체에서 제2파장(λ2)의 비간섭성 복사가 생성되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    청구항 1 내지 청구항 13 중 적어도 어느 한 항에 따른 반도체 몸체를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
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