KR20100085578A - 발광 소자 - Google Patents

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KR20100085578A
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Abstract

본 발명은 발광 소자에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광 소자는 반사층 및 상기 반사층 상에 비금속 패턴을 포함하는 제1 광 결정 구조; 상기 비금속 패턴 상에 제2 도전형의 반도체층; 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 활성층; 및 상기 활성층 상에 제1 도전형의 반도체층을 포함한다.
발광 소자

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자이다.
이러한 LED에 의해 방출되는 빛의 파장은 LED를 제조하는데 사용되는 반도체 재료에 따른다. 이는 방출된 빛의 파장이 가전자대(valence band) 전자들과 전도대(conduction band) 전자들 사이의 에너지 차를 나타내는 반도체 재료의 밴드갭(band-gap)에 따르기 때문이다.
최근 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 휘도가 점차 증가하게 되어 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 사용되어 지고 있으며, 형광 물질을 이용하거나 다양한 색의 LED를 조합함으로써 효율이 우수한 백색 광을 발광하는 LED도 구현이 가능하다.
한편, 발광 다이오드의 휘도는 활성층의 구조, 빛을 외부로 효과적으로 추출할 수 있는 광 추출 구조, 칩의 크기, 발광 다이오드를 포위하는 몰딩부재의 종류 등 다양한 조건들에 의해 좌우된다.
실시예는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 광 추출 효율이 향상된 발광 소자를 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 반사층 및 상기 반사층 상에 비금속 패턴을 포함하는 제1 광 결정 구조; 상기 비금속 패턴 상에 제2 도전형의 반도체층; 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 활성층; 및 상기 활성층 상에 제1 도전형의 반도체층을 포함한다.
실시예에 따른 발광 소자는 반사층 및 상기 반사층 상에 배치되어 상기 반사층에 의해 측면의 적어도 일부분이 둘러싸여 배치되는 비금속 패턴을 포함하는 제1 광 결정 구조; 및 상기 비금속 패턴 상에 제2 도전형의 반도체층, 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 활성층, 및 상기 활성층 상에 제1 도전형의 반도체층을 포함하는 발광층;을 포함한다.
실시예는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예는 광 추출 효율이 향상된 발광 소자를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아 래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에 따른 발광 소자에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광 소자는 제2 전극층(10)과, 상기 제2 전극층(10) 상에 형성된 반사층(20)과, 상기 반사층(20) 상에 형성된 비금속 패턴(80)과, 상기 반사층(20) 및 비금속 패턴(80) 상에 형성된 제2 도전형의 반도체층(30)과, 상기 제2 도전형의 반도체층(30) 상에 형성된 활성층(40)과, 상기 활성층(40) 상에 형성된 제1 도전형의 반도체층(50)과, 상기 제1 도전형의 반도체층(50) 상에 형성된 제1 전극층(70)을 포함한다.
또한, 상기 제1 도전형의 반도체층(50) 상에는 비전도성 반도체층(60)이 선택적으로 형성될 수도 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제2 전극층(10)은 구리(Cu), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 또는 불순물이 주입된 반도체 기판 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있고, 상기 제1 전극층(70) 과 함께 상기 활성층(40)에 전원을 제공한다.
상기 반사층(20)은 반사율이 높은 은(Ag), 은(Ag)을 포함하는 합금, 알루미늄(Al), 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 합금 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았으나, 상기 제2 전극층(10)과 반사층(20) 사이에는 상기 제2 전극층(10)과 반사층(20) 사이의 계면 접합력을 강화시킬 수 있도록 니켈(Ni) 또는 티탄(Ti)을 포함하는 접합 금속층이 형성될 수도 있다.
상기 비금속 패턴(80)은 상기 반사층(20)상에 형성되고, 상기 제2 도전형의 반도체층(30)과 대면한다. 상기 비금속 패턴(80)의 측면은 적어도 일부분이 상기 반사층(20)에 의해 둘러싸여 형성될 수도 있다.
상기 비금속 패턴(80)과 반사층(20)은 제1 광 결정 구조(90)를 형성한다.
상기 비금속 패턴(80)은 비금속 물질로 형성되며, 상기 비금속 패턴(80)의 굴절율은 공기의 굴절율보다 크고 상기 제2 도전형의 반도체층(30)의 굴절율 보다 작다.
상기 비금속 패턴(80)은 발광 소자의 제조 공정에서 상기 제2 도전형의 반도체층(30) 상에 비금속층을 형성한 후, 상기 비금속층을 패터닝하여 형성할 수 있으며, 그 위에 상기 반사층(20)을 형성한다. 다만, 도 1에서는 상기 제2 전극층(10)까지 형성된 발광 소자의 상태를 도시한 것으로, 상기 반사층(20)이 아래쪽에 배치된 것이 도시되어 있다.
상기 비금속 패턴(80)은 투명 전극으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, ITO, ZnO, GZO, RuOx, 또는 IrOx 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.
상기 비금속 패턴(80)이 투명 전극으로 형성되는 경우, 상기 비금속 패턴(80)을 통해 전류가 흐를 수 있으므로, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 비금속 패턴(80)이 소정 간격으로 이격되어 형성되어야만 하는 것은 아니다. 즉, 상기 비금속 패턴(80)은 상기 제2 도전형의 반도체층(30)과 반사층(20) 사이의 전체 영역에 형성될 수도 있으며, 이 경우 상기 비금속 패턴(80)의 반사층(20)에 대향하는 면에는 표면 거칠기 또는 돌출 패턴이 형성될 수도 있다.
또한, 상기 비금속 패턴(80)은 유전체로 형성될 수 있으며, 예를 들어, SiO2, MgF2, TiO2, Al2O3, SOG, 또는 Si3N4 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다. 상기 비금속 패턴(80)이 유전체로 형성되는 경우, 상기 비금속 패턴(80)을 통해 전류가 흐르지 않으므로, 도 1에 도시된 단면도와 같이, 상기 비금속 패턴(80)은 소정 간격으로 이격되어 형성된다. 즉, 이 경우 상기 제2 도전형의 반도체층(30)과 반사층(20)은 부분적으로 대향한다.
또한, 상기 반사층(20)은 상기 비금속 패턴(80)과 동일 수평면 상에 배치되는 영역에서 일정 간격 이격되어 배치될 수도 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았으나, 상기 반사층(20)과 상기 제2 도전형의 반도체층(30) 사이에는 오믹층이 형성될 수도 있다.
도 10과 도 11은 상기 제1 광 결정 구조(90)를 상측에서 바라본 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 비금속 패턴(80)은 상기 반사층(20) 상에 이격되어 배치되어 형성될 수 있다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 반사층(20)이 상기 비금속 패턴(80) 상에 이격되어 배치된 형태로 형성될 수도 있다.
상기 반사층(20)과 상기 비금속 패턴(80)은 발광 소자에서 방출되는 광이 효과적으로 추출되도록 하는 제1 광 결정 구조(90)를 형성한다.
상기 제1 광 결정 구조(90)에 의한 광 추출 효과는 굴절율 대비에 의해 결정될 수 있는데, 투명 전극 또는 유전체로 상기 비금속 패턴(80)을 형성하고, 상기 비금속 패턴(80) 상에 금속 거울로서 반사층(20)을 형성하는 경우, 굴절율 대비에 의한 효과보다 더 큰 회절 효과가 발생된다.
한편, 상기 제2 도전형의 반도체층(30)은 p형 불순물이 주입된 GaN 기반 반도체층으로 형성될 수 있고, 상기 제1 도전형의 반도체층(50)은 n형 불순물이 주입된 GaN 기반 반도체층으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 활성층(40)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 비전도성 반도체층(60)은 선택적으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 도전형의 반도체층(50) 및 제2 도전형의 반도체층(30)에 비해 전기 전도성이 현저히 낮은 반도체층을 의미한다. 예를 들어, 상기 비전도성 반도체층(60)은 Un-doped GaN층이 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 실시예에 따른 발광 소자는 제1 전극층(70)과 제2 전극층(10)이 수직 방향으로 배치되는 수직형 발광 소자에서, 제2 도전형의 반도체 층(30)과 반사층(20) 사이에 투명 전극 또는 유전체로 형성된 비금속 패턴(80)을 형성하고, 상기 비금속 패턴(80)의 하면 및 측면에서 상기 반사층(20)이 접하도록 하는 상기 제1 광 결정 구조(90)를 형성한다.
상기 광 결정 구조(90)는 투명 전극 또는 유전체로 형성되는 상기 비금속 패턴(80)과, 굴절율이 복소수로 표현되는 금속으로 형성되는 반사층(20)으로 형성됨으로써 강한 회절 효과를 나타내어 광 추출 효과가 향상될 수 있다.
도 2는 제2 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면이다. 다만, 제2 실시예를 설명함에 있어서 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 발광 소자는 제2 전극층(10)과, 상기 제2 전극층(10) 상에 형성된 반사층(20)과, 상기 반사층(20) 상에 돌출 패턴(31)이 형성된 제2 도전형의 반도체층(30)과, 상기 제2 도전형의 반도체층(30) 상에 형성된 활성층(40)과, 상기 활성층(40) 상에 형성된 제1 도전형의 반도체층(50)과, 상기 제1 도전형의 반도체층(50) 상에 형성된 제1 전극층(70)을 포함한다.
또한, 상기 제1 도전형의 반도체층(50) 상에는 비전도성 반도체층(60)이 선택적으로 형성될 수도 있다.
제2 실시예에 따른 발광 소자에서, 상기 제2 도전형의 반도체층(30)의 돌출 패턴(31)과 상기 반사층(20)은 제1 광 결정 구조(90)를 형성한다.
상기 돌출 패턴(31)은 상기 반사층(20) 방향으로 돌출되며, 소정 간격으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 돌출 패턴(31)은 하면 및 측면이 상기 반사층(20)에 의해 둘러싸여 형성된다.
상기 돌출 패턴(31)은 상기 제2 도전형의 반도체층(30)을 형성한 후 선택적으로 식각하거나, 상기 제2 도전형의 반도체층(30)의 성장 조건을 조절해 상기 제2 도전형의 반도체층(30)의 표면에 거칠기를 도입하여 형성할 수도 있다. 상기 돌출 패턴(31)은 GaN 기반 반도체층으로 형성될 수 있기 때문에, 비금속 패턴의 한 종류가 된다.
이때, 상기 돌출 패턴(31)은 반드시 소정 간격으로 이격되어 형성되어야만 하는 것은 아니고, 상기 제2 도전형의 반도체층(30)의 상기 반사층(20)에 대향하는 면에 표면 거칠기를 형성하는 것도 가능하다.
상기 제1 광 결정 구조(90)는 GaN 기반 반도체층으로 형성되는 제2 도전형의 반도체층(30)의 돌출 패턴(31)과, 상기 돌출 패턴(31)과 접하는 금속 거울로서 반사층(20)으로 형성됨으로써 큰 회절 효과를 나타낸다.
따라서, 발광 소자에서 방출되는 광의 추출 효과를 향상시킬 수 있다.
도 3은 제3 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면이다. 다만, 제3 실시예를 설명함에 있어서 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 3을 참조하면, 제3 실시예에 따른 발광 소자는 제2 전극층(10)과, 상기 제2 전극층(10) 상에 형성된 반사층(20)과, 상기 반사층(20) 상에 형성된 비금속 패턴(80)과, 상기 반사층(20) 및 비금속 패턴(80) 상에 형성된 제2 도전형의 반도체층(30)과, 상기 제2 도전형의 반도체층(30) 상에 형성된 활성층(40)과, 상기 활성층(40) 상에 형성된 제1 도전형의 반도체층(50)과, 상기 제1 도전형의 반도체층(50) 상에 형성된 제1 전극층(70)과, 상기 제1 도전형의 반도체층(50) 상에 형성 된 비전도성 반도체층(60)을 포함한다.
상기 비전도성 반도체층(60)에는 기둥 또는 홀 형태의 제2 광 결정 구조(100)가 형성된다. 실시예에서는 홀(61)이 형성된 것이 예시되어 있다.
상기 기둥 또는 홀(61)은 일정 간격으로 배치되거나 랜덤한 형태로 배치될 수 있으며, 상기 발광 소자에서 방출되는 광의 추출 효율을 향상시킨다.
한편, 제3 실시예에서는 상기 비전도성 반도체층(60) 상에 제2 광 결정 구조(100)가 형성된 것이 예시되어 있으나, 제2 실시예에 따른 발광 소자에서도 동일하게 적용될 수 있다.
그리고, 상기 제2 광 결정 구조(100)는 상기 비전도성 반도체층(60)을 제거하고 상기 제1 도전형의 반도체층(50) 상에 제2 광 결정 구조를 형성하는 것도 가능하다. 이것은 제2 실시예의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 4는 실시예들에 따른 발광 소자에서 제1 광 결정 구조의 효과를 확인하기 위한 시뮬레이션 구조이고, 도 5는 발광 소자에서 제1 광 결정 구조가 형성된 경우와 형성되지 않는 경우를 비교한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 광 결정 구조의 광 추출 효과를 확인하기 위하여 FDTD(Finite Difference Time Domain) 방법을 활용하였다. 상기 반사층에 대응하는 금속 거울(21)은 은(Ag)으로 가정하였고, 계산 공간 내에 은(Ag)를 정확히 묘사하기 위해 Drude model을 적용하였다. 상기 비금속 패턴에 대응하는 투명 금속(81)은 ITO를 사용하였고, 상기 투명 금속(81)의 두께(h)는 0.1㎛로 가정하고, 주기(a)는 1㎛로 하였다.
상기 투명 금속(81)은 굴절율을 2.0으로 가정하였고, 상기 투명 금속(81) 상의 발광층은 굴절율이 2.46인 GaN층(121)으로 가정하였고, 상기 GaN층(121) 상에는 굴절율이 1.4인 에폭시층(110)이 배치된 것으로 가정하였다. 상기 GaN층(121)은 3㎛의 두께로 가정하였다. 그리고, 상기 GaN층(121) 내에 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well)(41)를 배치하였다.
도 5를 참조하면, 제1 광 결정 구조가 있는 경우와 제1 광 결정 구조가 없는 경우를 비교해 보면, 제1 광 결정 구조가 형성된 경우에는 광의 진행 거리(Propagation Distance)가 증가함에 따라 광 추출 효율도 증가되나, 제1 광 결정 구조가 형성되지 않는 경우에 광의 진행 거리가 일정 수준을 넘어선 후에는 광 추출 효율이 증가되지 않는다.
여기서, 제1 광 결정 구조가 없는 경우는 상기 제2 도전형의 반도체층(30)과 반사층(20) 사이에 비금속 패턴(80) 또는 돌출 패턴(31)이 형성되지 않는 경우를 말한다.
즉, 상기 제1 광 결정 구조가 형성된 발광 소자는 상기 제1 광 결정 구조가 형성되지 않는 발광 소자에 비해 광 추출 효율이 증가되는 것을 알 수 있다.
도 6은 실시예들에 따른 발광 소자의 제1 광 결정 구조에서 비금속 패턴의 주기에 따른 광 추출 효율을 설명하는 도면이다. 도 6에서는 상기 비금속 패턴(80)의 굴절율이 2.0, 두께가 0.1㎛인 ITO가 형성된 경우를 예시로 실험하였다.
도 6을 참조하면, 상기 비금속 패턴(80)의 주기가 λ/n 내지 10λ/n의 범위에서 형성될 때, 광 추출 효율이 향상되는 것을 알 수 있다. 단, 여기서, λ는 발 광 소자에서 방출되는 광의 파장, 예를 들어, 청색을 발광하는 발광 소자의 경우에 470nm, n은 발광 소자의 발광층을 이루는 물질의 굴절율, 예를 들어, GaN 기반 반도체층의 경우에 2.46이다.
특히, 상기 비금속 패턴(80)의 주기가 λ/n 내지 3λ/n의 범위에서 형성될 때, 제1 광 결정 구조가 형성되지 않은 발광 소자에 비해 1.5배 이상의 광 추출 효율이 향상된 것을 알 수 있다.
실시예에서는 발광 소자에서 470nm의 광을 방출하고 상기 발광 소자가 굴절율이 2.46인 GaN 기반 반도체층으로 형성된 경우를 예시하였고, 이때, λ/n는 0.191㎛가 된다. 도 6에서는 상기 비금속 패턴(80)의 주기가 0.2㎛인 경우에 최대 광 추출 효율을 나타내는 것을 알 수 있다.
한편, 비록 도시되지는 않았으나, 제2 실시예에 따른 발광 소자의 경우, 상기 돌출 패턴(31)의 주기가 1λ/n 내지 10λ/n의 범위에서 형성될 때, 광 추출 효율이 향상된다.
도 7은 실시예들에 따른 발광 소자의 제1 광 결정 구조에서 비금속 패턴의 두께에 따른 광 추출 효율을 설명하는 도면이다. 도 7에서는 상기 비금속 패턴(80)의 굴절율을 2.0이고, 각각 400nm 및 1200nm의 주기(a)를 가진 ITO로 형성한 경우를 예시로 실험하였다.
도 7을 참조하면, 상기 비금속 패턴(80)의 주기에 관계없이 상기 비금속 패턴(80)의 두께가 10~100nm의 값을 가질 때, 광 추출 효율이 1.8배 이상 향상되는 것을 알 수 있다. 물론, 상기 비금속 패턴(80)의 두께가 100nm 이상인 경우에도 제 1 광 결정 구조가 없는 경우에 비해 광 추출 효율이 향상된다. 상기 비금속 패턴(80)의 두께는 300nm 이상을 초과할 필요는 없다.
한편, 비록 도시되지는 않았으나, 제2 실시예에 따른 발광 소자의 경우, 상기 돌출 패턴(31)의 주기가 200~700nm인 경우 상기 돌출 패턴(31)의 두께가 200-400nm일 때 광 추출 효율이 향상되고, 상기 돌출 패턴(31)의 주기가 700~2000nm인 경우 상기 돌출 패턴(31)의 두께가 600-1200nm일 때 광 추출 효율이 향상된다.
도 8은 실시예에 따른 발광 소자에서 제1 광 결정 구조가 형성된 경우와, 제2 광 결정 구조가 형성된 경우와, 제1 광 결정 구조 및 제2 광 결정 구조가 형성된 경우의 광 추출 효율을 설명하는 도면이고, 도 9는 실시예에 따른 발광 소자에서 제1 광 결정 구조의 비금속 패턴의 주기와 제2 광 결정 구조의 기둥 또는 홀의 주기에 따른 광 추출 효율을 설명하는 도면이다.
도 8과 도 9를 참조하면, 제1 광 결정 구조가 형성된 경우, 상기 제1 광 결정 구조를 형성하는 비금속 패턴(80)의 주기가 0.2㎛ 보다 큰 경우 광 추출 효율이 증가되고, 상기 제2 광 결정 구조를 형성하는 기둥 또는 홀(61)의 주기가 0.6㎛ 보다 큰 경우 광 추출 효율이 증가되는 것을 알 수 있다.
특히, 제1 광 결정 구조와 제2 광 결정 구조가 모두 형성된 경우, 상기 제1 광 결정 구조를 형성하는 비금속 패턴(80)의 주기가 200-600nm이고, 상기 제2 광 결정 구조를 형성하는 기둥 또는 홀(61)의 주기가 600-1800nm인 경우 광 추출 효율이 증가되는 것을 알 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면.
도 2는 제2 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면.
도 3은 제3 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면.
도 4는 실시예들에 따른 발광 소자에서 제1 광 결정 구조의 효과를 확인하기 위한 시뮬레이션 구조.
도 5는 발광 소자에서 제1 광 결정 구조가 형성된 경우와 형성되지 않는 경우를 비교한 도면.
도 6은 실시예들에 따른 발광 소자의 제1 광 결정 구조에서 비금속 패턴의 주기에 따른 광 추출 효율을 설명하는 도면.
도 7은 실시예들에 따른 발광 소자의 제1 광 결정 구조에서 비금속 패턴의 두께에 따른 광 추출 효율을 설명하는 도면.
도 8은 실시예에 따른 발광 소자에서 제1 광 결정 구조가 형성된 경우와, 제2 광 결정 구조가 형성된 경우와, 제1 광 결정 구조 및 제2 광 결정 구조가 형성된 경우의 광 추출 효율을 설명하는 도면.
도 9는 실시예에 따른 발광 소자에서 제1 광 결정 구조의 비금속 패턴의 주기와 제2 광 결정 구조의 기둥 또는 홀의 주기에 따른 광 추출 효율을 설명하는 도면.
도 10과 도 11은 제1 광 결정 구조를 상측에서 바라본 도면.

Claims (20)

  1. 반사층 및 상기 반사층 상에 비금속 패턴을 포함하는 제1 광 결정 구조;
    상기 비금속 패턴 상에 제2 도전형의 반도체층;
    상기 제2 도전형의 반도체층 상에 활성층; 및
    상기 활성층 상에 제1 도전형의 반도체층을 포함하는 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반사층 아래에 제2 전극층 및 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 제1 전극층을 포함하는 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 반도체층 상에 비전도성 반도체층을 포함하는 발광 소자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 비전도성 반도체층에 기둥 또는 홀 형태의 제2 광 결정 구조를 포함하는 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 반도체층에 기둥 또는 홀 형태의 제2 광 결정 구조를 포 함하는 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 비금속 패턴의 하면 및 측면은 상기 반사층에 둘러싸여지는 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 반사층은 은(Ag), 은(Ag)을 포함하는 합금, 알루미늄(Al), 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 합금 중 적어도 어느 하나로 형성되는 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 비금속 패턴은 투명 전극으로 형성된 발광 소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 투명 전극은 ITO, ZnO, GZO, RuOx, 또는 IrOx 중 적어도 어느 하나를 포함하는 발광 소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 비금속 패턴은 유전체로 형성된 발광 소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 유전체는 SiO2, MgF2, TiO2, Al2O3, SOG, 또는 Si3N4 중 적어도 어느 하나를 포함하는 발광 소자.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 비금속 패턴은 상기 제2 도전형의 반도체층의 돌출 패턴인 발광 소자.
  13. 반사층 및 상기 반사층 상에 배치되어 상기 반사층에 의해 측면의 적어도 일부분이 둘러싸여 배치되는 비금속 패턴을 포함하는 제1 광 결정 구조; 및
    상기 비금속 패턴 상에 제2 도전형의 반도체층, 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 활성층, 및 상기 활성층 상에 제1 도전형의 반도체층을 포함하는 발광층;을 포함하는 발광 소자.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 비금속 패턴은 일정 간격 이격되어 배치되는 발광 소자.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 비금속 패턴과 동일 수평면 상에 배치되는 영역에서 일정 간격 이격되어 배치되는 발광 소자.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 비금속 패턴은 투명 전극으로 형성되고,
    상기 투명 전극의 주기는 λ/n 내지 10λ/n으로 형성된 발광 소자.
    (단, λ는 발광 소자에서 방출되는 광의 파장이고, n은 발광 소자의 발광층을 이루는 물질의 굴절율)
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 투명 전극의 주기는 λ/n 내지 3λ/n으로 형성된 발광 소자.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 비금속 패턴은 상기 제2 도전형의 반도체층의 돌출 패턴으로 형성되고,
    상기 돌출 패턴의 주기는 1λ/n 내지 10λ/n인 발광 소자.
    (단, λ는 발광 소자에서 방출되는 광의 파장이고, n은 발광 소자의 발광층을 이루는 물질의 굴절율)
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 비금속 패턴의 두께는 10~100nm인 발광 소자.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 돌출 패턴의 주기가 200~700nm인 경우 상기 돌출 패턴의 두께는 200-400nm이고, 상기 돌출 패턴의 주기가 700~2000nm인 경우 상기 돌출 패턴의 두께는 600-1200nm인 발광 소자.
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