KR20100060098A - Nitride semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
본 발명은 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발산할 수 있는 3 가지 서로 상이한 밴드갭을 갖는 층을 포함하는 활성층을 통하여 백색광을 발산하여, 공정을 단순화하고 제작비용을 감소할 수 있는 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device, and more particularly, to simplify the process by emitting white light through an active layer comprising a layer having three different band gaps capable of emitting red light, green light, and blue light. The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device capable of reducing manufacturing costs.
질화물 반도체 발광소자는 우수한 물리적, 화학적 특성뿐만 아니라 친환경, 고수명 광원으로 많은 각광을 받고 있다. 이러한 질화물 반도체는 적색광, 녹색광, 및 청색광을 생성할 수 있는 재료로서 이를 이용하여 천연색 전광판, 교통 신호등, 이미지 스캐너, 조명용 광원 등 각종 광원으로 그 응용범위를 빠르게 확대 시키고 있다. Nitride semiconductor light emitting devices have attracted much attention as environmentally friendly, high-life light sources as well as excellent physical and chemical properties. The nitride semiconductor is a material capable of generating red light, green light, and blue light, and is rapidly expanding its application range to various light sources such as a color display board, a traffic light, an image scanner, and a light source for illumination.
또한 질화물 반도체 기술은 광소자산업 뿐만 아니라 전자소자산업에서의 응용기술로도 지속적으로 발전되어 현재 전자재료분야에서 각광받는 핵심 재료로써 자리 잡아가고 있다. 특히 질화물 반도체를 이용한 발광소자는 각종 전자제품의 부 품으로 채용되면서 발광 성능뿐만 아니라 신뢰성 측면에서도 그 중요도가 점차 더해져 가고 있다.In addition, nitride semiconductor technology has been continuously developed as an application technology not only in the optical device industry but also in the electronic device industry, and is now being established as a key material in the electronic material field. In particular, as the light emitting device using the nitride semiconductor is adopted as a part of various electronic products, the importance of the light emitting device as well as reliability is gradually increasing.
일반적으로 질화물 반도체 발광소자는 발광 다이오드(Light Emitting Diode:LED) 또는 레이저 다이오드(Laser Diode:LD)에 사용되어, 광원으로서 그 응용되어지고 있다. 이러한 질화물 반도체는 n형 및 p형 질화물 반도체층 사이에 배치된 양자우물구조(단일양자우물 구조, 다중양자우물 구조)의 활성층을 포함하며, 상기 활성층에서 전자와 정공을 재결합하는 원리로 빛을 생성하여 방출시킨다. BACKGROUND ART In general, nitride semiconductor light emitting devices are used in light emitting diodes (LEDs) or laser diodes (LDs), and are used as light sources. The nitride semiconductor includes an active layer of a quantum well structure (a single quantum well structure, a multi-quantum well structure) disposed between n-type and p-type nitride semiconductor layers, and generates light based on the principle of recombining electrons and holes in the active layer. Release it.
상기 질화물 반도체 소자에서의 발광은 다층 양자우물 내에서의 전자와 정공의 재결합에 의해서 결정되며, 전자와 정공의 재결합시 에너지 밴드갭의 크기에 의해 적색광, 녹색광 및 청색광이 결정된다. Light emission in the nitride semiconductor device is determined by recombination of electrons and holes in the multilayer quantum well, and red light, green light, and blue light are determined by the size of the energy band gap when the electrons and holes are recombined.
한편, 백색 발광 소자는 조명장치 또는 디스플레이 장치의 백라이트로 널리 사용되는데, 이러한 백색 발광소자는 형광체를 이용하는 방식과 개별 LED로 제조된 청색, 적색 및 녹색 LED를 단순조합하는 방식이 알려져 있다.On the other hand, a white light emitting device is widely used as a backlight of an illumination device or a display device, a method of using a phosphor and a simple combination of blue, red and green LEDs made of individual LEDs are known.
우선, 형광체를 이용하여 백색 발광소자를 제조하는 방법으로는, 청색 발광소자를 이용하는 방법이 있다. 청색 발광소자를 이용하는 경우에는 청색 발광소자에 황색 형광체를 결합하거나, 또는 적색 및 녹색 형광체를 결합하여 구성함으로써 청색 발광소자로부터 발산되는 청색광이 형광체를 여기시켜 최종적으로 백색광을 발광시킬 수 있게 된다. 그러나 형광체를 이용하여 백색광을 발생시키는 발광소자는 구성이 간단하다는 장점은 있으나, 색재 현성이 떨어지고 장시간 사용할 경우에는 형광체의 열화로 인하여 백색광의 색감이 변하게 된다는 문제점이 있다.First, as a method of manufacturing a white light emitting element using a phosphor, there is a method of using a blue light emitting element. In the case of using a blue light emitting device, by combining a yellow phosphor to the blue light emitting device, or by combining red and green phosphors, the blue light emitted from the blue light emitting device excites the phosphor, and finally emits white light. However, the light emitting device that generates white light by using a phosphor has an advantage that the configuration is simple. However, when the color reproducibility is lowered and used for a long time, the color of the white light is changed due to deterioration of the phosphor.
위와 같이 형광체를 이용하여 백색광을 얻는 발광소자의 문제점을 해결하기 위하여, 형광체를 사용하는 대신에 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 발광소자를 조합함으로써 보다 우수한 색재현성을 가지는 동시에 장시간을 사용하여도 색감의 열화가 없는 백색 발광소자가 알려져 있다. In order to solve the problem of the light emitting device that obtains white light by using the phosphor as described above, instead of using the phosphor, the light emitting device that emits red, green, and blue colors is combined to have better color reproduction and at the same time use color for a long time. White light emitting devices that do not deteriorate are known.
도 1은 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 LED를 조합하여 백색광을 방출하는 백색 발광소자에 대한 종래기술의 한 예이다.1 is an example of the prior art for a white light emitting device that emits white light by combining LEDs emitting red, green, and blue light.
도 1에 따른 백색 발광소자(50)는 하나의 도전성 기판(41)에 수평방향으로 나란히 형성되는 제1 및 제2 발광부(20,30)를 포함하고 있다.The white
상기 제1 발광부(20)는 청색광을 발산하기 위한 GaN/InGaN계 다중우물구조인 활성층(23)과 녹색광을 발산하기 위한 GaN/InGaN계 다중우물구조인 활성층(27)을 구비하고 있어, 서로 다른 2개의 파장대역을 갖는 광을 발산하게 된다. 그리고 상기 제1 발광부(20)가 형성된 동일한 면에서 그 제1 발광부(20)가 형성되지 않은 다른 영역에 형성된 제2 발광부(30)는 n형 AlGaInP계 클래드층(31)과 적색 발광을 위한 AlGaInP계 다중우물구조인 활성층(33)과 p형 AlGaInP계 클래드층(35)을 포함하여 이루어진다.The first
따라서, 도 1에 따른 종래의 백색 발광소자(50)는 상기 제1 발광부(20)에서 발산되는 청색광 및 녹색광과, 상기 제2 발광부(30)에서 발산되는 적색광이 합성되어, 결과적으로 원하는 백색광을 발산하게 된다.Accordingly, in the conventional white
그러나 위와 같은 종래의 백색 발광소자(50)는 하나의 도전성 기판(41)에 서로 다른 성분을 가지는 제1 및 제2 발광부(20,30)를 형성하여야 하기 때문에 제조 공정이 복잡하고, 더욱이 상기 제1 및 제2 발광부(20,30)가 서로 다른 성분을 갖는 활성층으로 이루어지기 때문에 이들의 구동전압이 서로 달라 각각의 발광부를 제어하는 회로의 구성 역시 복잡하게 된다는 문제점을 가지고 있다.However, in the conventional white
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발산할 수 있는 3 가지 서로 상이한 밴드갭을 갖는 층을 포함하는 활성층을 통하여 백색광을 발산하여, 공정을 단순화하고 제작비용을 감소할 수 있는 질화물 반도체 발광소자를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object thereof is to emit white light through an active layer comprising three different bandgap layers capable of emitting red light, green light, and blue light. To provide a nitride semiconductor light emitting device that can simplify and reduce the manufacturing cost.
본 발명은: 기판; 상기 기판 상에 형성되어 있는 n형 클래드층; 상기 n형 클래드 상에 형성되어 있는 서로 다른 조성을 갖는 제1 질화물 반도체층과 제2 질화물 반도체층이 적어도 2회 반복하여 형성된 전자방출층; 상기 전자 방출층 상에 형성되고 2개 이상의 다층 양자우물 구조로 형성되어있는 활성층; 상기 활성층 상에 형성되어 있는 p형 클래드층; 상기 p형 클래드층 상에 형성되어 있는 p형 전극; 및 상기 n형 클래드층 상에 형성되어 있는 n형 전극;을 포함하는 질화물 반도체 소자에 관한 것이다. The present invention is a substrate; An n-type cladding layer formed on the substrate; An electron emission layer on which the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer having different compositions formed on the n-type cladding are repeatedly formed at least twice; An active layer formed on the electron emission layer and formed of two or more multilayer quantum well structures; A p-type cladding layer formed on the active layer; A p-type electrode formed on the p-type cladding layer; And an n-type electrode formed on the n-type cladding layer.
또한, 상기 활성층은 GaN층과 InxGa1-xN층(여기서, 0<x≤1 임)이 교대로 반복 적층되어 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the active layer is preferably formed by alternately laminating a GaN layer and an In x Ga 1-x N layer (where 0 <x ≦ 1).
또한, 상기 적층형성된 활성층의 최상층과 최하층은 상기 GaN층으로 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the uppermost layer and the lowermost layer of the laminated active layer is preferably formed of the GaN layer.
또한, 상기 InxGa1-xN층은 서로 상이한 에너지 밴드갭을 갖는 제1 InxGa1-xN층, 제2 InxGa1-xN층, 및 제3 InxGa1-xN층을 포함하는 것이 바람직하다. The In x Ga 1-x N layer may include a first In x Ga 1-x N layer, a second In x Ga 1-x N layer, and a third In x Ga 1-x layer having different energy band gaps. It is preferable to include an N layer.
또한, 상기 제1 InxGa1-xN층 내지 상기 제3 InxGa1-xN층 중에서, 상기 제1 InxGa1-xN층의 에너지 밴드갭이 가장 높고, 상기 제3 InxGa1-xN층의 에너지 밴드갭이 가장 낮은 것이 바람직하다.The energy band gap of the first In x Ga 1-x N layer is the highest among the first In x Ga 1-x N layer to the third In x Ga 1-x N layer, and the third In It is preferable that the energy band gap of the x Ga 1-x N layer is the lowest.
또한, 상기 InxGa1-xN층의 적층순서는 상기 제1 InxGa1-xN층, 상기 제2 InxGa1-xN층 및 상기 제3 InxGa1-xN층의 순서인 것이 바람직하다.In addition, the In x Ga stacking sequence of the 1-x N layer, wherein 1 In x Ga 1-x N layer, wherein the 2 In x Ga 1-x N layer and the second 3 In x Ga 1-x N layer It is preferable that it is in order.
또한, 상기 InxGa1-xN층의 적층순서는 상기 제3 InxGa1-xN층, 상기 제2 InxGa1-xN층 및 상기 제1 InxGa1-xN층의 순서인 것이 바람직하다.In addition, the In x Ga stacking sequence of the 1-x N layer, wherein the 3 In x Ga 1-x N layer, wherein the 2 In x Ga 1-x N layer and the first 1 In x Ga 1-x N layer It is preferable that it is in order.
또한, 상기 InxGa1-xN층의 적층순서는 상기 제1 InxGa1-xN층, 상기 제2 InxGa1-xN층, 상기 제3 InxGa1-xN층, 상기 제2 InxGa1-xN층, 및 상기 제1 InxGa1-xN층의 순서인 것이 바람직하다.In addition, the In x Ga stacking sequence of the 1-x N layer, wherein 1 In x Ga 1-x N layer, wherein the 2 In x Ga 1-x N layer, wherein the 3 In x Ga 1-x N layer , In order of the second In x Ga 1-x N layer, and the first In x Ga 1-x N layer.
본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발산할 수 있는 3 가지 서로 상이한 밴드갭을 갖는 층을 포함하는 활성층을 통하여 백색광을 발산하여, 공정을 단순화하고 제작비용을 감소할 수 있는 효과를 제공한 다. 또한, 약간의 설계변경을 통하여도 용이하게 백색광은 물론 그 외의 색을 가지는 광을 방출할 수 있는 질화물 반도체 발광소자를 구현할 수 있는 효과도 제공한다. The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention emits white light through an active layer including three different bandgap layers capable of emitting red light, green light, and blue light, thereby simplifying the process and reducing manufacturing costs. To provide effective effects. In addition, the present invention also provides an effect of implementing a nitride semiconductor light emitting device capable of easily emitting white light as well as light having a different color through slight design changes.
본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 아래의 도면을 참조한 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.Matters concerning the operational effects including the technical configuration of the above-mentioned object of the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention will be clearly understood by the detailed description with reference to the following drawings in which preferred embodiments of the present invention are shown.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 수평구조의 질화물 반도체 발광소자를 예시한 것이다.2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. A nitride semiconductor light emitting device having a horizontal structure is illustrated.
우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체 발광 소자는, 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 순차적으로 형성된 n형 클래드층(120), 전자방출층(130), 활성층(200) 및 p형 클래드층(140)을 포함한다.First, as shown in FIG. 2, the nitride semiconductor light emitting device according to the exemplary embodiment of the present invention includes a
기판(110)은, 바람직하게 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며, 사파이어 이외에도 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등으로 형성될 수 있다.The
기판(110)과 상기 n형 클래드층(120)의 사이에는, 이들 간의 격자정합을 향상시키기 위한 버퍼층(도시되지 않음)이 더 형성되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 버퍼층은 GaN 또는 AlN/GaN 등으로 형성될 수 있다.A buffer layer (not shown) may be further formed between the
n형 클래드층(120) 및 p형 클래드층(140)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 n형 클래드층(120)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 예를 들어, Si, Ge 및 Sn 등을 사용하고, 바람직하게는 Si를 주로 사용한다. 또한, p형 클래드층(140)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 예를 들어, Mg, Zn 및 Be 등을 사용하고, 바람직하게는 Mg를 주로 사용한다. The n-
전자방출층(130)은 활성층(130)과 n형 클래드층(120)의 사이에 형성되며, InGaN/GaN층이 적어도 2회 반복하여 적층되어 형성될 수 있다. 상기 InGaN층과 GaN층은 일반적으로 정공의 유효량보다 낮은 전자의 유효량을 터널링 효과를 이용하여 증가시킴으로써 활성층(200)에서의 캐리어 캡쳐확률을 높이는 전자방출층으로서 효과적으로 작용할 수 있다.The
또한, 전자방출층(130)은 여러 얇은 층의 InGaN/GaN층을 통해서 격자 주기를 더 크게 하므로 구동 전압을 낮춰주고 발광효율을 높여주는 것은 물론 ESD 특성에도 좋은 영향을 미친다. In addition, the
p형 클래드층(140), 활성층(200) 및 전자방출층(130)의 일부는 메사 식각(mesa etching)으로 제거되어, 저면에 n형 클래드층(120)의 일부를 드러내고 있다. 즉, 전자방출층(130), 활성층(200) 및 p형 클래드층(140)은 n형 클래드층(120) 상의 일부분에 형성되어 있는 것이다.A portion of the p-
p형 클래드층(140) 상에는 반사 메탈 역할 및 본딩 메탈 역할을 하는 p형 전극(150)이 형성되어 있다.The p-
한편, 메사 식각에 의해 드러난 n형 클래드층(120) 상에는 Ti/Al 등으로 이루어진 n형 전극(160)이 형성되어 있다.Meanwhile, an n-
한편, 전자방출층(130)의 상면에는 활성층(200)이 형성되어 있다. On the other hand, the
이하, 도 3 내지 도 6을 본 발명의 일 실시예에 따른 활성층(200)에 대하여 보다 상세히 설명한다. 3 to 6 will be described in more detail with respect to the
활성층(240)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1 임)을 갖는 물질이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 GaN/InxGa1-xN층 (여기서, 0<x≤1 임)으로 구성된 다중양자우물구조(Multiple Quantum Well)로 형성될 수 있다. The active layer 240 may be a material having an Al x In y Ga (1-xy) N composition formula (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ x + y ≦ 1), and preferably GaN / It may be formed of a multiple quantum well structure composed of an In x Ga 1-x N layer (where 0 <x ≦ 1).
특히, 본 발명의 일실시예에 따르면, 활성층(200)은 GaN층(210)과 InxGa1-xN층(220)이 교대로 반복 적층되어 형성될 수 있다. GaN층(210)은 밴드갭 에너지가 높아서 베리어 역할을 하고, InxGa1-xN층(220)은 상기 GaN층(210) 보다 낮은 밴드갭 에너지를 갖기 때문에 양자 우물(Quatum Well) 역할을 한다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, "베리어/우물/베리어~(중략)~우물/베리어"의 순서로 적층되는 것이 바람직하므로, 적층형성된 활성층(200)의 최상층과 최하층은 GaN층(210)으로 형성되는 것이 바람직하다.In particular, according to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따르면 백생광을 방출하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이 InxGa1-xN층(220)은 서로 상이한 에너지 밴드갭을 갖는 제1 InxGa1-xN층(221), 제2 InxGa1-xN층(222), 및 제3 InxGa1-xN층(223)을 포함한다. 상기 제1 InxGa1-xN층 내지 상기 제3 InxGa1-xN층(221, 222, 223) 중에서, 제1 InxGa1-xN층(221)의 에너지 밴드갭이 가장 높고, 제3 InxGa1-xN층(223)의 에너지 밴드갭이 가장 낮다. 즉, 제1 InxGa1-xN층(221)은 에너지 밴드갭이 가장 높아 단파장인 청색광이 기대되고, 제3 InxGa1-xN층(223)는 에너지 밴드갭이 가장 낮아 장파장인 적색광이 기대되고, 제2 InxGa1-xN층(222)는 상기 제1 InxGa1-xN층(221) 보다는 에너지 밴드갭이 낮고, 상기 제3 InxGa1-xN층(223) 보다는 에너지 밴드갭이 높아 청색광과 적색광의 중간 영역의 파장인 녹색광이 기대된다. According to an embodiment of the present invention, in order to emit white light, the In x Ga 1-x N layer 220 has a first In x Ga 1-x N having a different energy band gap as shown in FIG. 4.
실제로, 질화물 반도체 발광소자의 공정상에서 적색광, 녹색광, 및 청색광을 결정하는 것은 InxGa1-xN층의 두께와 InxGa1-xN층에서의 In의 조성이 얼마나 되느냐, 즉 x 값에 의해 차이를 보인다. 일반적으로, InxGa1-xN층 성장시에 In의 조성을 늘리 기 위하여는 실제 In 소스를 늘리는 방법과 함께 성장 온도를 낮추는 방법이 있다. 따라서, InxGa1-xN층의 두께가 증가될수록, 단파장에서 장파장으로 발산 특성이 변화하고, 또한 In의 조성을 증가하거나, InxGa1-xN층의 성장 온도를 감소할 경우 단파장에서 장파장으로 발산 특성이 변화한다. In fact, determining the red, green, and blue light in the process of the nitride semiconductor light emitting device doeneunya how the composition of the In in the thickness and In x Ga 1-x N layer of In x Ga 1-x N layer, that is, the value of x Seems to make a difference. In general, in order to increase the composition of In during the growth of In x Ga 1-x N layer, there is a method of increasing the actual In source and lowering the growth temperature. Therefore, as the thickness of the In x Ga 1-x N layer increases, the divergence characteristic changes from the short wavelength to the long wavelength, and when the composition of In increases or the growth temperature of the In x Ga 1-x N layer decreases, The divergence characteristics change with a long wavelength.
따라서, 제1 InxGa1-xN층 내지 제3 InxGa1-xN층(221, 222, 223)이 청색광, 녹색광, 적색광을 발산하기 위하여, 상기 x의 조성, 각 층의 성장 온도 및 두께 등이 조절될 수 있다. 바람직하게는 청색광을 발산하는 제1 InxGa1-xN층(221)은 430∼480㎚ 영역의 가시광선을 발산하고, 녹색광을 발산하는 제2 InxGa1-xN층(222)는 500∼550㎚ 영역의 가시광선을 발산하며, 적색광을 발산하는 제3 InxGa1-xN층(223)은 570∼650㎚ 영역의 가시광선을 발산하도록 인듐의 양을 조절한다. 예를 들어, 제1 InxGa1-xN층(221)의 x 값은 대략적으로 0.18 내지 0.25인 것이 바람직하고, 제2 InxGa1-xN층(222)의 x 값은 대략적으로 0.25 내지 0.35인 것이 바람직하며, 제3 InxGa1-xN층(223)의 x 값은 대략적으로 0.45 내지 0.60인 것이 바람직하다. 또한, 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발산하기 위하여 상기 제1 InxGa1-xN층(221) 내지 제3 InxGa1-xN층(223)은 소 단위의 우물을 구성해야 하며, 이를 위하여 각 층의 x 값이 상기 제시된 일정 범위 내에서 증감된다. Accordingly, in order for the first In x Ga 1-x N layers to the third In x Ga 1-x N layers 221, 222, and 223 to emit blue light, green light, and red light, the composition of x and the growth of each layer. Temperature and thickness can be adjusted. Preferably, the first In x Ga 1-x N layer 221 emitting blue light emits visible light in the 430-480 nm region, and the second In x Ga 1-x N layer 222 emits green light. Emits visible light in the region of 500 to 550 nm, and the third In x Ga 1-x N layer 223 emitting red light controls the amount of indium to emit visible light in the region of 570 to 650 nm. For example, the x value of the first In x Ga 1-x N layer 221 may be approximately 0.18 to 0.25, and the x value of the second In x Ga 1-x N layer 222 may be approximately. Preferably, the thickness is 0.25 to 0.35, and the x value of the third In x Ga 1-x N layer 223 is preferably about 0.45 to 0.60. In addition, in order to emit red light, green light, and blue light, the first In x Ga 1-x N layer 221 to the third In x Ga 1-x N layer 223 should constitute a small well. For this purpose the x value of each layer is increased or decreased within the range given above.
한편, 청색광, 녹색광, 적색광을 모두 발산하여 최종적으로 백색광을 발산 하는 질화물 반도체 발광소자를 구현하기 위하여, InxGa1-xN층(220)의 제1 InxGa1-xN층(221) 내지 제3 InxGa1-xN층(221)의 적층 조합은 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이 세 가지 변형례를 고려할 수 있다. On the other hand, the 1 In x Ga 1-x N layer (221, In x Ga 1-x N layer 220 in order to dissipate all of the blue light, green light, red light to realize a nitride semiconductor light-emitting device finally emit white light ) 3 to 3 In x Ga 1-x N layer 221 may be a combination of the three variations as shown in Figs.
[변형례 1][Modification 1]
우선, 도 4에 도시된 바와 같이, InxGa1-xN층(220)의 적층순서는 제1 InxGa1-xN층(221), 제2 InxGa1-xN층(222) 및 제3 InxGa1-xN층(223)의 순서인 것이 가능하다. 따라서, 활성층(200)은 GaN층(210)과 InxGa1-xN층(220)이 반복적층되고, 상기 InxGa1-xN층(220)은 또한 제1 InxGa1-xN층(221)→제2 InxGa1-xN층(222)→제3 InxGa1-xN층(223)의 순서로 적층되어 형성될 수 있다. 도면 부호만으로 적층순서를 간략히 나타내면, 210/221/222/223/210/221/222/223/~(중략)~/221/222/223/210 라 할 수 있다. First, FIG. 4, the stacking order of the In x Ga 1-x N layer 220 comprises a 1 In x Ga 1-x N layer 221, a 2 In x Ga 1-x N layer, as shown in ( 222 and the third In x Ga 1-x N layer 223. Accordingly, the
[변형례 2][Modification 2]
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, InxGa1-xN층(220)의 적층순서는 제3 InxGa1-xN층(223), 제2 InxGa1-xN층(222) 및 제1 InxGa1-xN층(221)의 순서인 것이 가능하다. 따라서, 활성층(200)은 GaN층(210)과 InxGa1-xN층(220)이 반복적층되고, 상기 InxGa1-xN층(220)은 또한 제3 InxGa1-xN층(223)→제2 InxGa1-xN층(222)→제1 InxGa1-xN층(221)의 순서로 적층되어 형성될 수 있다. 도면 부호만으로 적층순서를 간략히 나타내면, 210/223/222/221/210/223/222/221/~(중략)~/223/222/221/210 라 할 수 있다. In addition, the, In x Ga stacking sequence of the 1-x
[변형례 3][Modification 3]
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, InxGa1-xN층(220)의 적층순서는 제1 InxGa1-xN층(221), 제2 InxGa1-xN층(222), 제3 InxGa1-xN층(223), 제2 InxGa1-xN층(222) 및 제1 InxGa1-xN층(221)의 순서인 것이 가능한다. 따라서, 활성층(200)은 GaN층(210)과 InxGa1-xN층(220)이 반복적층되고, 상기 InxGa1-xN층(220)은 또한 제1 InxGa1-xN층(221)→제2 InxGa1-xN층(222)→제3 InxGa1-xN층(223)→제2 InxGa1-xN층(222)→제1 InxGa1-xN층(221)의 순서로 적층되어 형성될 수 있다. 도면 부호만으로 적층순서를 간략히 나타내면, 210/221/222/223/222/221/210/221/222/223/222/221/ ~(중략)~ /221/222/223/222/221/210 라 할 수 있다. On the other hand, the, In x Ga stacking sequence of the 1-x
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성층(200)의 밴드갭 에너지를 간략하게 나타낸 도면이다. 활성층(200)의 에너지 밴드갭은 밴드갭이 큰 GaN층(210)과 상대적으로 밴드갭이 작은 InxGa1-xN층(220)의 반복되어 나타난다. 또한, 밴드갭이 작은 InxGa1-xN층(220)을 확대하여 보면, InxGa1-xN층(220) 내에서도 밴드갭이 서로 상이한 값들(Eg1, Eg2, Eg3)로 나타난다. 상술한 바와 같이, InxGa1-xN층(220)에서 x 값을 조정하거나, InxGa1-xN층(220)의 두께를 증가시키거나, 성장 온도를 감소시킴으로써 도 7에 도시한 바와 같이 밴드갭 값을 다양하게(예를 들어, Eg1, Eg2, Eg3) 조절할 수 있다. 7 is a view briefly showing the bandgap energy of the
또한, 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발산하기 위하여 소 단위의 우물을 구성해야 하기 때문에, 상기 제1 InxGa1-xN층(221) 내지 제3 InxGa1-xN층(223) 각각은 고정된 밴드갭 값을 갖는 것이 아니라, 도 7에 도시한 바와 같이 일정한 에너지 밴드값(예를 들어, Eg1, Eg2, Eg3)에 이르도록 일정 범위 내에서 증감된다. In addition, since the subunit wells must be configured to emit red light, green light, and blue light, the first In x Ga 1-x N layer 221 to the third In x Ga 1-x N layer 223. Each does not have a fixed bandgap value, but increases or decreases within a range to reach a constant energy band value (eg, Eg1, Eg2, Eg3) as shown in FIG.
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발산할 수 있는 3 가지 서로 상이한 밴드갭을 갖는 층을 포함하는 활성층을 통하여 백색광을 발산하여, 공정을 단순화하고 제작비용을 감소할 수 있으며, 또한 약간의 설계변경을 통하여도 용이하게 백색광은 물론 그 외의 색을 가지는 광을 방출할 수 있는 질화물 반도체 발광소자를 구현할 수 있다. Therefore, as described above, the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention simplifies the process by emitting white light through an active layer including a layer having three different band gaps capable of emitting red light, green light, and blue light. It is possible to reduce the manufacturing cost, and also to implement a nitride semiconductor light emitting device that can easily emit light having a white light as well as other colors through a slight design change.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and various substitutions, modifications and changes within the scope of the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. Changes may be made, but such substitutions, changes and the like should be regarded as belonging to the following claims.
도 1은 종래기술에 따른 백색광을 방출하는 백색 발광소자를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a white light emitting device for emitting white light according to the prior art.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 활성층을 나타낸 확대 단면도.3 is an enlarged cross-sectional view showing an active layer of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention;
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예 또는 제3 실시예에 따른 활성층의 적층순서를 나타내는 확대단면도.4 to 6 are enlarged cross-sectional views showing the stacking order of active layers according to the first or third embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자의 활성층의 밴드갭을 나타내는 단면도.7 is a cross-sectional view showing a band gap of the active layer of the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110: 기판 120: n형 클래드층110: substrate 120 n-type cladding layer
130: 전자방출층 200: 활성층130: electron emission layer 200: active layer
210: GaN층 220: InxGa1-xN층210: GaN layer 220: In x Ga 1-x N layer
221: 제1 InxGa1-xN층 222: 제2 InxGa1-xN층221: first In x Ga 1-x N layer 222: second In x Ga 1-x N layer
223: 제3 InxGa1-xN층 140: p형 클래드층223: third In x Ga 1-x N layer 140: p-type clad layer
150: p형 전극 160: n형 전극150: p-type electrode 160: n-type electrode
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---|---|---|---|---|
KR20130120591A (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-05 | 엘지디스플레이 주식회사 | Nitride semiconductor light emitting device and method for fabricating the same |
US20210165945A1 (en) * | 2018-09-27 | 2021-06-03 | Arm Limited | Multi-Input Logic Circuitry |
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