KR20110139592A - Light emitting device - Google Patents

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KR20110139592A
KR20110139592A KR1020100059760A KR20100059760A KR20110139592A KR 20110139592 A KR20110139592 A KR 20110139592A KR 1020100059760 A KR1020100059760 A KR 1020100059760A KR 20100059760 A KR20100059760 A KR 20100059760A KR 20110139592 A KR20110139592 A KR 20110139592A
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nitride semiconductor
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김창태
정현민
남기연
정태훈
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주식회사 에피밸리
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Abstract

PURPOSE: A light emitting device is provided to reduce the operation voltage of a light emitting device by increasing the diffusion length of a hole into an active layer. CONSTITUTION: In a light emitting device, an active layer(240) locates between an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer(250). The active layer generates light through recombination of an electronic and a hole. The active layer has a plurality of quantum-well layers and barriers.

Description

발광소자{LIGHT EMITTING DEVICE}Light Emitting Device {LIGHT EMITTING DEVICE}

본 개시는 전체적으로 발광소자에 관한 것으로, 특히 동작전압이 낮아지고 휘도가 향상된 발광소자에 관한 것이다.The present disclosure generally relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device having a low operating voltage and improved luminance.

여기서, 발광소자는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물 반도체층을 포함하는 발광다이오드와 같은 3족 질화물 발광소자를 의미하며, 추가적으로 SiC, SiN, SiCN, CN와 같은 다른 족(group)의 원소들로 이루어진 물질이나 이들 물질로 된 반도체층을 포함하는 것을 배제하는 것은 아니다.The light emitting device includes a light emitting device including a compound semiconductor layer of Al (x) Ga (y) In (1-xy) N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). It means a group III nitride light emitting device such as a diode, and does not exclude the inclusion of a material consisting of elements of other groups such as SiC, SiN, SiCN, CN or a semiconductor layer made of these materials.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art.

도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 3족 질화물 반도체 발광소자는 기판(10), 기판(10) 위에 성장되는 버퍼층(20), 버퍼층(20) 위에 성장되는 n형 3족 질화물 반도체층(30), n형 3족 질화물 반도체층(30) 위에 성장되는 활성층(40), 활성층(40) 위에 성장되는 p형 3족 질화물 반도체층(50), p형 3족 질화물 반도체층(50) 위에 형성되는 p측 전극(60), p측 전극(60) 위에 형성되는 p측 전극패드(70), p형 3족 질화물 반도체층(50)과 활성층(40)이 메사 식각되어 노출된 n형 3족 질화물 반도체층(30) 위에 형성되는 n측 전극(80), 그리고 보호막(90)을 포함한다.1 is a view illustrating an example of a conventional Group III nitride semiconductor light emitting device, wherein the Group III nitride semiconductor light emitting device is grown on the substrate 10, the buffer layer 20 grown on the substrate 10, and the buffer layer 20. n-type group III nitride semiconductor layer 30, active layer 40 grown on n-type group III nitride semiconductor layer 30, p-type group III nitride semiconductor layer 50 grown on active layer 40, p-type 3 The p-side electrode 60 formed on the group nitride semiconductor layer 50, the p-side electrode pad 70 formed on the p-side electrode 60, the p-type group III nitride semiconductor layer 50 and the active layer 40 The n-side electrode 80 and the passivation layer 90 are formed on the n-type group III nitride semiconductor layer 30 exposed by mesa etching.

기판(10)은 동종기판으로 GaN계 기판이 이용되며, 이종기판으로 사파이어 기판, SiC 기판 또는 Si 기판 등이 이용되지만, 3족 질화물 반도체층이 성장될 수 있는 기판이라면 어떠한 형태이어도 좋다. SiC 기판이 사용될 경우에 n측 전극(80)은 SiC 기판 측에 형성될 수 있다.As the substrate 10, a GaN-based substrate is used as the homogeneous substrate, and a sapphire substrate, a SiC substrate, or a Si substrate is used as the heterogeneous substrate. Any substrate may be used as long as the group III nitride semiconductor layer can be grown. When a SiC substrate is used, the n-side electrode 80 may be formed on the SiC substrate side.

기판(10) 위에 성장되는 3족 질화물 반도체층들은 주로 MOCVD(유기금속기상성장법)에 의해 성장된다.The group III nitride semiconductor layers grown on the substrate 10 are mainly grown by MOCVD (organic metal vapor growth method).

버퍼층(20)은 이종기판(10)과 3족 질화물 반도체 사이의 격자상수 및 열팽창계수의 차이를 극복하기 위한 것이며, 미국특허 제5,122,845호에는 사파이어 기판 위에 380℃에서 800℃의 온도에서 100Å에서 500Å의 두께를 가지는 AlN 버퍼층을 성장시키는 기술이 기재되어 있으며, 미국특허 제5,290,393호에는 사파이어 기판 위에 200℃에서 900℃의 온도에서 10Å에서 5000Å의 두께를 가지는 Al(x)Ga(1-x)N (0≤x<1) 버퍼층을 성장시키는 기술이 기재되어 있고, 미국공개특허공보 제2006/154454호에는 600℃에서 990℃의 온도에서 SiC 버퍼층(씨앗층)을 성장시킨 다음 그 위에 In(x)Ga(1-x)N (0<x≤1) 층을 성장시키는 기술이 기재되어 있다. 바람직하게는 n형 3족 질화물 반도체층(30)의 성장에 앞서 도핑되지 않는 GaN층이 성장되며, 이는 버퍼층(20)의 일부로 보아도 좋고, n형 3족 질화물 반도체층(30)의 일부로 보아도 좋다.The buffer layer 20 is intended to overcome the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient between the dissimilar substrate 10 and the group III nitride semiconductor, and US Pat. A technique for growing an AlN buffer layer having a thickness of US Pat. No. 5,290,393 describes Al (x) Ga (1-x) N having a thickness of 10 kPa to 5000 kPa at a temperature of 200 to 900 C on a sapphire substrate. (0 ≦ x <1) A technique for growing a buffer layer is described, and US Patent Publication No. 2006/154454 discloses growing a SiC buffer layer (seed layer) at a temperature of 600 ° C. to 990 ° C., followed by In (x Techniques for growing a Ga (1-x) N (0 <x≤1) layer are described. Preferably, the undoped GaN layer is grown prior to the growth of the n-type Group III nitride semiconductor layer 30, which may be viewed as part of the buffer layer 20 or as part of the n-type Group III nitride semiconductor layer 30. .

n형 3족 질화물 반도체층(30)은 적어도 n측 전극(80)이 형성된 영역(n형 컨택층)이 불순물로 도핑되며, n형 컨택층은 바람직하게는 GaN로 이루어지고, Si으로 도핑된다. 미국특허 제5,733,796호에는 Si과 다른 소스 물질의 혼합비를 조절함으로써 원하는 도핑농도로 n형 컨택층을 도핑하는 기술이 기재되어 있다.In the n-type group III nitride semiconductor layer 30, at least a region (n-type contact layer) in which the n-side electrode 80 is formed is doped with an impurity, and the n-type contact layer is preferably made of GaN and doped with Si. . U. S. Patent No. 5,733, 796 describes a technique for doping an n-type contact layer to a desired doping concentration by controlling the mixing ratio of Si and other source materials.

활성층(40)은 전자와 정공의 재결합을 통해 광자(빛)를 생성하는 층으로서, 주로 In(x)Ga(1-x)N (0<x≤1)로 이루어지고, 하나의 양자 우물층(single quantum well)이나 복수개의 양자 우물층들(multi quantum wells)로 구성된다.The active layer 40 is a layer that generates photons (light) through recombination of electrons and holes, and is mainly composed of In (x) Ga (1-x) N (0 <x≤1), and one quantum well layer (single quantum wells) or multiple quantum wells.

p형 3족 질화물 반도체층(50)은 Mg과 같은 적절한 불순물을 이용해 도핑되며, 활성화(activation) 공정을 거쳐 p형 전도성을 가진다. 미국특허 제5,247,533호에는 전자빔 조사에 의해 p형 3족 질화물 반도체층을 활성화시키는 기술이 기재되어 있으며, 미국특허 제5,306,662호에는 400℃ 이상의 온도에서 열처리(annealing)함으로써 p형 3족 질화물 반도체층을 활성화시키는 기술이 기재되어 있고, 미국공개특허공보 제2006/157714호에는 p형 3족 질화물 반도체층 성장의 질소전구체로서 암모니아와 하이드라진계 소스 물질을 함께 사용함으로써 활성화 공정 없이 p형 3족 질화물 반도체층이 p형 전도성을 가지게 하는 기술이 기재되어 있다.The p-type group III nitride semiconductor layer 50 is doped with an appropriate impurity such as Mg, and has an p-type conductivity through an activation process. U.S. Patent No. 5,247,533 describes a technique for activating a p-type group III nitride semiconductor layer by electron beam irradiation, and U.S. Patent No. 5,306,662 annealing at a temperature of 400 DEG C or higher to provide a p-type group III nitride semiconductor layer. A technique for activating is described, and US Patent Publication No. 2006/157714 discloses a p-type III-nitride semiconductor layer without an activation process by using ammonia and a hydrazine-based source material together as a nitrogen precursor for growth of the p-type III-nitride semiconductor layer. Techniques for having this p-type conductivity have been described.

p측 전극(60)은 p형 3족 질화물 반도체층(50) 전체로 전류가 잘 공급되도록 하기 위해 구비되는 것이며, 미국특허 제5,563,422호에는 p형 3족 질화물 반도체층의 거의 전면에 걸쳐서 형성되며 p형 3족 질화물 반도체층(50)과 오믹접촉하고 Ni과 Au로 이루어진 투광성 전극(light-transmitting electrode)에 관한 기술이 기재되어 있으며, 미국특허 제6,515,306호에는 p형 3족 질화물 반도체층 위에 n형 초격자층을 형성한 다음 그 위에 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 투광성 전극을 형성한 기술이 기재되어 있다.The p-side electrode 60 is provided to ensure good current supply to the entire p-type group III nitride semiconductor layer 50. US Patent No. 5,563,422 is formed over almost the entire surface of the p-type group III nitride semiconductor layer. A light-transmitting electrode made of Ni and Au in ohmic contact with the p-type III-nitride semiconductor layer 50 is described. US Pat. No. 6,515,306 discloses n on the p-type III-nitride semiconductor layer. A technique is described in which a type superlattice layer is formed and then a translucent electrode made of indium tin oxide (ITO) is formed thereon.

한편, p측 전극(60)이 빛을 투과시키지 못하도록, 즉 빛을 기판 측으로 반사하도록 두꺼운 두께를 가지게 형성할 수 있는데, 이러한 기술을 플립칩(flip chip) 기술이라 한다. 미국특허 제6,194,743호에는 20nm 이상의 두께를 가지는 Ag 층, Ag 층을 덮는 확산 방지층, 그리고 확산 방지층을 덮는 Au와 Al으로 이루어진 본딩층을 포함하는 전극 구조에 관한 기술이 기재되어 있다.On the other hand, the p-side electrode 60 can be formed to have a thick thickness so as not to transmit light, that is, to reflect the light toward the substrate side, this technique is referred to as flip chip (flip chip) technology. U. S. Patent No. 6,194, 743 describes a technique for an electrode structure including an Ag layer having a thickness of 20 nm or more, a diffusion barrier layer covering the Ag layer, and a bonding layer made of Au and Al covering the diffusion barrier layer.

p측 전극패드(70)와 n측 전극(80)은 전류의 공급을 위한 것이며, 미국특허 제5,563,422호에는 n측 전극을 Ti과 Au으로 구성한 기술이 기재되어 있다.The p-side electrode pad 70 and the n-side electrode 80 are for supplying current, and US Patent No. 5,563,422 describes a technique in which the n-side electrode is composed of Ti and Au.

보호막(90)은 이산화규소와 같은 물질로 형성되며, 생략될 수도 있다.The passivation layer 90 is formed of a material such as silicon dioxide and may be omitted.

한편, n형 3족 질화물 반도체층(30)이나 p형 3족 질화물 반도체층(50)은 단일의 층이나 복수개의 층으로 구성될 수 있으며, 최근에는 레이저 또는 습식 식각을 통해 기판(10)을 3족 질화물 반도체층들로부터 분리하여 수직형 발광소자를 제조하는 기술이 도입되고 있다.Meanwhile, the n-type III-nitride semiconductor layer 30 or the p-type III-nitride semiconductor layer 50 may be composed of a single layer or a plurality of layers, and recently, the substrate 10 may be formed by laser or wet etching. A technique for manufacturing a vertical light emitting device by separating from group III nitride semiconductor layers has been introduced.

도 2는 도 1에 도시된 활성층의 밴드갭 다이어그램의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a bandgap diagram of the active layer illustrated in FIG. 1.

발광다이오드(LED), 레이저다이오드(LD) 등의 발광소자는, 도 2에 도시된 것과 같이, 활성층을 구성하는 양자 우물층에서 전자와 정공의 결합을 통해 전기 에너지가 광 에너지로 변환됨으로써 발광을 하게 된다. 이때 전자와 정공의 결합이 얼마나 효율적으로 일어나는지가 발광소자의 내부양자효율(internal quantum efficiency)을 결정하게 된다. 대체로 발광다이오드(LED)의 활성층을 구성하는 양자 우물층(41)과 장벽층(42, 44)의 두께는 압전전계(piezoelectric field)를 최소로 할 수 있는 두께로 구성한다. 예를 들어, 6주기를 하는 경우에 있어서 양자 우물층의 두께는 2.5nm, 장벽층의 두께는 5nm로 고정하여 다중양자우물구조를 형성할 수 있다.As shown in FIG. 2, light emitting devices such as a light emitting diode (LED) and a laser diode (LD) emit light by converting electrical energy into light energy through a combination of electrons and holes in a quantum well layer constituting an active layer. Done. In this case, the efficient quantum efficiency of the light emitting device is determined by how efficiently the combination of electrons and holes occurs. In general, the thickness of the quantum well layer 41 and the barrier layers 42 and 44 constituting the active layer of the light emitting diode (LED) is configured to have a thickness that can minimize the piezoelectric field. For example, in the case of 6 cycles, the quantum well layer may have a thickness of 2.5 nm and the barrier layer may have a thickness of 5 nm, thereby forming a multi-quantum well structure.

3족 질화물 반도체 발광소자의 경우에, 다른 화합물 반도체와 비교할 때, 정공의 이동도(Mobility;10-20)가 전자의 이동도(Mobility: 200-500)에 비해 현저히 낮으며, 따라서 활성층에서의 정공의 이동도가 발광소자의 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 이동도와 전도도는 일반적으로 정비례 관계에 있으므로 정공의 이동도가 낮다는 것은 정공에 의한 전기 전도도가 그만큼 낮다는 것을 의미한다. 따라서 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 정공에 의한 전기 전도도가 낮아 p형 질화물 반도체층에 의한 발광소자 저항률이 n형 질화물 반도체층에 비해서 매우 크게 된다. 매질 속에서 느끼는 정공의 무게(effective mass)가 전자보다는 높기 때문에 양자 우물층으로 주입되는 비율이 n형 질화물 반도체층, 예를 들어, n-GaN측으로 갈수록 극히 작아진다. 따라서 p형 질화물 반도체층, 예를 들어, p-GaN측에 접하는 몇 개의 우물만 실제 발광에 기여하게 되어 발광소자에서 나오는 빛의 휘도를 상승시키는데 어려움이 있다.In the case of the group III nitride semiconductor light emitting device, when compared with other compound semiconductors, the mobility (Mobility) of 10-20 is significantly lower than that of electrons (Mobility: 200-500), and thus in the active layer The mobility of holes greatly affects the performance of the light emitting device. Since mobility and conductivity are generally in direct relation, low hole mobility means that the electrical conductivity by holes is low. Therefore, in the Group III nitride semiconductor light emitting device, the electrical conductivity due to holes is low, and the light emitting device resistivity of the p-type nitride semiconductor layer is much larger than that of the n-type nitride semiconductor layer. Since the effective mass of the holes felt in the medium is higher than the electrons, the ratio injected into the quantum well layer becomes extremely small toward the n-type nitride semiconductor layer, for example, the n-GaN side. Therefore, only a few wells in contact with the p-type nitride semiconductor layer, for example, the p-GaN side, contribute to actual light emission, which makes it difficult to increase the brightness of light emitted from the light emitting device.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).SUMMARY OF THE INVENTION Herein, a general summary of the present disclosure is provided, which should not be construed as limiting the scope of the present disclosure. of its features).

이를 위하여, 본 개시는 n형 질화물 반도체층과, p형 질화물 반도체층과, n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층의 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층으로서, 교대로 적층된 복수의 양자 우물층들과 장벽층들을 갖고, p형 질화물 반도체층에 가장 가까운 양자 우물층 바로 다음부터 p형 질화물 반도체층의 반대에 위치한 적어도 하나의 얇은 장벽층의 두께가 다른 장벽층들의 두께보다 작은 활성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자를 제공한다.To this end, the present disclosure is an active layer which is located between an n-type nitride semiconductor layer, a p-type nitride semiconductor layer, an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer and generates light through recombination of electrons and holes, A barrier having a plurality of alternately stacked quantum well layers and barrier layers, the thickness of at least one thin barrier layer opposite the p-type nitride semiconductor layer immediately following the quantum well layer closest to the p-type nitride semiconductor layer Provided is a light emitting device comprising an active layer smaller than the thickness of the layers.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 활성층의 밴드갭 다이어그램의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 활성층의 밴드갭 다이어그램의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 p-GaN측에서 주입되는 정공이 다중양자우물구조 내에서 갖는 분포의 일 예를 나타내는 그래프,
도 6은 본 개시에 따른 발광소자의 일 예의 동작전압(Vf)을 나타내는 그래프,
도 7은 본 개시에 따른 발광소자의 일 예의 휘도(Iv)를 나타내는 그래프,
도 8은 본 개시에 따른 발광소자의 다른 예의 밴드갭 다이어그램의 일 예를 나타낸 그래프,
도 9는 본 개시에 따른 발광소자의 또 다른 예의 밴드갭 다이어그램의 일 예를 나타낸 그래프.
1 is a view showing an example of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device,
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a bandgap diagram of the active layer illustrated in FIG. 1;
3 is a view showing an example of a light emitting device according to the present disclosure;
4 is a diagram illustrating an example of a bandgap diagram of an active layer illustrated in FIG. 3;
5 is a graph showing an example of distribution of holes injected from the p-GaN side in the multi-quantum well structure;
6 is a graph showing an operating voltage Vf of an example of a light emitting device according to the present disclosure;
7 is a graph showing luminance Iv of an example of a light emitting device according to the present disclosure;
8 is a graph showing an example of a bandgap diagram of another example of a light emitting device according to the present disclosure;
9 is a graph showing an example of a bandgap diagram of another example of a light emitting device according to the present disclosure;

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing (s).

도 3은 본 개시에 따른 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.3 is a view illustrating an example of a light emitting device according to the present disclosure.

도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 발광소자의 일 예는 활성층(240)의 구조를 제외하고는 도 1에서 설명된 발광소자와 기본적인 구성은 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 활성층(240)의 구조를 중심으로 설명한다.Referring to FIG. 3, an example of the light emitting device according to the present disclosure may be substantially the same as the light emitting device described in FIG. 1 except for the structure of the active layer 240. Therefore, the structure of the active layer 240 will be described.

본 개시에서는 전자와 정공의 재결합 효율을 향상시켜 발광소자의 휘도를 향상시키기 위해 정공의 이동도 관점에서 개선점을 착안하였다. n형 질화물 반도체층(230)으로부터의 캐리어(전자)에 비하여 p형 질화물 반도체층(250)으로부터의 캐리어(정공)의 확산길이가 짧은 경향이 있다. 따라서 본 개시에서는 p형 질화물 반도체층(250)으로부터 n형 질화물 반도체층(230)측으로, 활성층(240) 속으로 깊게 도달하는 정공을 많게 하여 전자와 정공의 재결합의 효율을 향상시킨다. 이를 위해, p형 질화물 반도체층(250)과 가장 가까운 양자 우물층 바로 다음부터 p형 질화물 반도체층(250)의 반대에 위치한 적어도 하나의 얇은 장벽층의 두께가 다른 장벽층들의 두께보다 작도록 형성한다. 활성층(240)의 구조는 상세히 후술된다.In the present disclosure, in order to improve the recombination efficiency of electrons and holes to improve the brightness of the light emitting device, an improvement point in view of the mobility of holes has been devised. The diffusion length of the carrier (hole) from the p-type nitride semiconductor layer 250 tends to be shorter than that of the carrier (electron) from the n-type nitride semiconductor layer 230. Accordingly, in the present disclosure, the holes reaching the n-type nitride semiconductor layer 230 from the p-type nitride semiconductor layer 250 to the active layer 240 are increased to increase the efficiency of electron and hole recombination. To this end, the thickness of at least one thin barrier layer located opposite the p-type nitride semiconductor layer 250 immediately after the quantum well layer closest to the p-type nitride semiconductor layer 250 is smaller than the thickness of the other barrier layers. do. The structure of the active layer 240 will be described later in detail.

사파이어 또는 SiC 등의 기판(210)위에 성장의 씨앗으로 역할하는 버퍼층 내지는 씨앗(seed)층(220), n형 질화물 반도체층(230), 질화물 반도체로 된 양자 우물층들 및 장벽층들로 이루어진 활성층(240), p형 질화물 반도체층(250))을 차례로 적층하여 발광소자를 구성한다. 필요에 따라서 각 층들은 다시 세부층들을 포함할 수 있다. 식각된 n형 질화물 반도체층(230) 위에 n측 전극(280)이 형성되고, p형 질화물 반도체층(250) 위에 p측 전극(260) 및 p측 본딩 패드(270)가 형성되어 있고, 이들의 위에 보호막(290)이 형성되어 있다. SiC 기판이 사용되는 경우 n측 전극(280)은 기판(210)의 아래에 형성될 수 있다.A buffer layer or seed layer 220, an n-type nitride semiconductor layer 230, a quantum well layer of nitride semiconductor, and a barrier layer serving as a seed of growth on a substrate 210 such as sapphire or SiC. The active layer 240 and the p-type nitride semiconductor layer 250 are sequentially stacked to form a light emitting device. Each layer may again include sublayers as needed. The n-side electrode 280 is formed on the etched n-type nitride semiconductor layer 230, and the p-side electrode 260 and the p-side bonding pad 270 are formed on the p-type nitride semiconductor layer 250. The protective film 290 is formed on the top. When the SiC substrate is used, the n-side electrode 280 may be formed under the substrate 210.

n형 질화물 반도체층(230) 위에 장벽층 및 양자 우물층이 교대로 적층되어 활성층(240)이 형성된다. 예를 들어, P형 질화물 반도체층(250)으로부터 시작하여 B1 장벽층부터 Bn 장벽층과, W1 양자 우물층부터 (Wn-1) 양자 우물층이 교대로 적층되어 있다. 물론 장벽층은 필요에 따라서 2층 이상의 다중층으로 구성될 수 있으며 여기서 기술한 Bi라는 것은 장벽층이 다중층으로 구성이 되었을 경우 다중층 전부를 의미한다.The barrier layer and the quantum well layer are alternately stacked on the n-type nitride semiconductor layer 230 to form the active layer 240. For example, starting from the P-type nitride semiconductor layer 250, the B1 barrier layer to the Bn barrier layer and the W1 quantum well layer to the (Wn-1) quantum well layer are alternately stacked. Of course, the barrier layer may be composed of multiple layers of two or more layers as necessary, and Bi described herein means all of the multilayers when the barrier layer is composed of multiple layers.

도 4는 도 3에 도시된 활성층의 밴드갭 다이어그램의 일 예를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of a bandgap diagram of the active layer illustrated in FIG. 3.

도 3 및 도 4를 참조하면, p형 질화물 반도체층(250), 예를 들어, p-GaN층에 가장 가까운 W1 양자 우물층 바로 다음부터 p-GaN층의 반대에 위치한 적어도 하나의 얇은 장벽층(241)의 두께가 다른 장벽층들의 두께보다 작게 하여 정공의 활성층(240) 내로 확산정도를 향상시켰다.3 and 4, at least one thin barrier layer located opposite the p-GaN layer immediately after the p-nitride semiconductor layer 250, eg, the W1 quantum well layer closest to the p-GaN layer. The thickness of 241 is smaller than the thickness of other barrier layers to improve the diffusion into the active layer 240 of the holes.

도 4에 도시된 것과 같이 여섯 개의 양자 우물층을 가지는 활성층(240)을 구성하였으며, 전도대(conduction band; Ec)와 가전자대(valence band; Ev)의 밴드갭 에너지가 도시되어 있다. As shown in FIG. 4, an active layer 240 having six quantum well layers is configured, and band gap energy of a conduction band (Ec) and a valence band (Ev) is illustrated.

예를 들어, n-GaN층 및 p-GaN층과 가장 가까운 위치에 배치되는 층이 장벽층일 수 있으며, W1 양자 우물층은 p-GaN층에 가장 가까운 양자 우물층이다. B1 장벽층은 W1 양자 우물층과 p-GaN층 사이에 형성되며 p-GaN층에 접하는 p측 장벽층으로서 p-GaN층으로부터 활성층(240)으로 불순물이 확산되는 것을 방지하도록 두께 및 조성이 조절될 수 있다. 따라서 적어도 하나의 얇은 장벽층(241)은 W1 양자 우물층의 바로 다음부터 p-GaN층의 반대에 위치한 장벽층에 해당하므로, B2 장벽층 하나이거나, B2 장벽층으로부터 시작하여 몇 개의, 예를 들어, 2개 내지 3개, 또는 그 이상의 개수의 장벽층을 포함할 수 있다.For example, the layer disposed closest to the n-GaN layer and the p-GaN layer may be a barrier layer, and the W1 quantum well layer is the quantum well layer closest to the p-GaN layer. The B1 barrier layer is formed between the W1 quantum well layer and the p-GaN layer and is a p-side barrier layer in contact with the p-GaN layer. The thickness and composition are controlled to prevent impurities from diffusing from the p-GaN layer into the active layer 240. Can be. Thus, the at least one thin barrier layer 241 corresponds to a barrier layer located opposite the p-GaN layer immediately after the W1 quantum well layer, and thus may be one B2 barrier layer or several, for example, starting from the B2 barrier layer. For example, it may include two to three or more barrier layers.

도 4에서 적어도 하나의 얇은 장벽층(241)이 B2 장벽층 한 개인 예를 나타내었다. 하나의 얇은 장벽층(241)은 W1 양자 우물층과 W2 양자 우물층의 사이에 형성되어 있다. 나머지 양자 우물층들 및 장벽층들은 W2 양자 우물층과 n형 질화물 반도체층, 예를 들어, n-GaN층 사이에 형성되어 있다.In FIG. 4, an example of at least one thin barrier layer 241 is one B2 barrier layer. One thin barrier layer 241 is formed between the W1 quantum well layer and the W2 quantum well layer. The remaining quantum well layers and barrier layers are formed between the W2 quantum well layer and the n-type nitride semiconductor layer, for example the n-GaN layer.

얇은 장벽층(241)은 다른 장벽층들보다 작은 두께로 형성된다. 예를 들어, 얇은 장벽층(241)의 두께는 B1,B3,B4,B5,B6 장벽층 두께의 0.1 배 이상 0.9배 이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.1배 이상 0.8배 이하이다. 얇은 장벽층(241)의 두께가 다른 장벽층들 두께의 0.1 배 미만이면 장벽층으로서의 기능이 저하되고 인접한 두 우물층이 중복되는 단점이 있다. 얇은 장벽층(241)의 두께가 다른 장벽층들 두께의 0.8 배를 초과하면 정공 주입 효과의 향상이 미약할 수 있다.The thin barrier layer 241 is formed to a smaller thickness than the other barrier layers. For example, the thickness of the thin barrier layer 241 may be 0.1 to 0.9 times the thickness of the B1, B3, B4, B5, B6 barrier layer thickness. More preferably, they are 0.1 times or more and 0.8 times or less. If the thickness of the thin barrier layer 241 is less than 0.1 times the thickness of the other barrier layers, the barrier function may be degraded and two adjacent well layers may overlap. If the thickness of the thin barrier layer 241 exceeds 0.8 times the thickness of other barrier layers, the improvement of the hole injection effect may be insignificant.

p-GaN층에 주입된 정공은 B1 장벽층을 통해 얇은 장벽층(241)으로 확산된다. 얇은 장벽층(241)이 다른 장벽층들보다 작은 두께로 형성되어 있어서, 정공이 활성층(240)으로 깊이 확산되기 위해 넘어야 하는 물리적인 층의 두께가 감소된다. 따라서 활성층(240) 내로 정공의 확산길이가 증가하여 전자와 정공이 재결합되는 양자 우물층의 개수가 p-GaN층에 인접한 양자 우물층 몇 개에 한정되지 않고 증가한다. 그 결과 실질적으로 빛이 나오는 양자 우물층이 증가하여 발광소자의 휘도가 증가한다.Holes injected into the p-GaN layer diffuse into the thin barrier layer 241 through the B1 barrier layer. The thin barrier layer 241 is formed to a smaller thickness than the other barrier layers, thereby reducing the thickness of the physical layer that holes must pass through to diffuse deep into the active layer 240. Therefore, the diffusion length of holes increases in the active layer 240, and the number of quantum well layers to which electrons and holes are recombined is not limited to a few quantum well layers adjacent to the p-GaN layer. As a result, the quantum well layer from which light is substantially increased increases the luminance of the light emitting device.

도 5는 p-GaN측에서 주입되는 정공이 다중양자우물구조 내에서 갖는 분포의 일 예를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing an example of distribution of holes injected from the p-GaN side in the multi-quantum well structure.

도 5에 나타난 비교예의 발광소자는 도 1 및 도 2에서 설명된 발광소자와 실질적으로 동일한 발광소자이며, 도 2에 도시된 것과 같이, p-GaN층에 인접한 장벽층의 두께는 다른 장벽층들의 두께와 실질적으로 동일하도록 형성하였다. 양자 우물층(41)의 두께는 2.5nm, 장벽층(42, 44)의 두께는 5nm로 고정하여 다중양자우물구조를 형성하였다.The light emitting device of the comparative example shown in FIG. 5 is a light emitting device substantially the same as the light emitting device described in FIGS. 1 and 2, and as shown in FIG. 2, the thickness of the barrier layer adjacent to the p-GaN layer is different from that of the other barrier layers. It was formed to be substantially equal to the thickness. The quantum well layer 41 has a thickness of 2.5 nm and the barrier layers 42 and 44 have a thickness of 5 nm to form a multi-quantum well structure.

GaN의 특성과 이에 따른 압전전계(piezoelectric field)를 고려하여, 300K, 6V 포워드바이어스(forward bias) 조건으로 비교예의 발광소자를 시뮬레이션할 때, p-GaN층에 주입되는 캐리어(정공)의 분포에 대한 결과가 도 5에 나타나 있다(참조: APL93, 171113(2008), X.Ni, Q.Fan, R.Shimada, U. Ozgur, H. Morkoc).Considering the characteristics of GaN and its piezoelectric field, the distribution of carriers (holes) injected into the p-GaN layer when simulating the light emitting device of the comparative example under 300K and 6V forward bias conditions. Results are shown in FIG. 5 (see APL 93, 171113 (2008), X. Ni, Q. Fan, R. Shimada, U. Ozgur, H. Morkoc).

도 5에서 가로축은 p-GaN층으로부터 n-GaN층까지의 거리를 나타내며, 가로축 0.00 um점은 활성층(40)과 접하는 p-GaN층 표면에 대응하고, 0.20 um점은 활성층(40)과 접하는 n-GaN층 표면에 대응한다. 좌측 세로축은 에너지 밴드의 에너지 레벨을 나타낸다. 활성층(40)의 다중양자우물구조가 전도대(Ec) 및 가전자대(Ev)로 도시되어 있다. 우측 세로축은 p-GaN층에 주입되는 캐리어, 즉 정공의 농도를 나타낸다. 그래프(G1)는 전술된 비교예의 활성층(40)에서 정공의 분포를 나타내는 그래프이다.In FIG. 5, the horizontal axis represents the distance from the p-GaN layer to the n-GaN layer, and the horizontal axis of 0.00 um corresponds to the surface of the p-GaN layer in contact with the active layer 40, and the 0.20 um point is in contact with the active layer 40. It corresponds to the n-GaN layer surface. The left vertical axis represents the energy level of the energy band. The multi-quantum well structure of the active layer 40 is shown by conduction band Ec and valence band Ev. The right vertical axis represents the concentration of carriers, ie holes, injected into the p-GaN layer. Graph G1 is a graph showing the distribution of holes in the active layer 40 of the comparative example described above.

그래프(G1)를 참조하면, 정공의 농도는 p-GaN층에 인접한 몇 개의 양자 우물층들에서 대략 1018 내지 1019 정도의 농도를 유지하다가 p-GaN층으로부터 대략 0.04um 위치에서부터 급격히 감소되며 n-GaN층 인근까지 확산되는 정공은 상대적으로 매우 적은 것을 알 수 있다. 이는 질화물 반도체의 정공 이동도가 매우 낮기 때문에 정공이 장벽층을 쉽게 통과하지 못하고 p-GaN층에 인접한 몇몇 양자 우물층까지만 유의미한 확산이 이루어짐을 나타낸다. 따라서 전자와 정공이 결합하여 빛이 나오는 양자 우물층이 p-GaN층에 인접한 몇몇 양자 우물층으로 한정되어 발광소자의 휘도가 일정 정도 이상으로 상승되는 것을 어렵게 한다.Referring to graph G1, hole concentrations range from approximately 10 18 to several quantum well layers adjacent to the p-GaN layer. It can be seen that while maintaining a concentration of about 10 19 , the hole rapidly decreases from the position of about 0.04um from the p-GaN layer and diffuses to the vicinity of the n-GaN layer. This indicates that since the hole mobility of the nitride semiconductor is very low, holes do not easily pass through the barrier layer, and significant diffusion only occurs to some quantum well layers adjacent to the p-GaN layer. Therefore, the quantum well layer in which light is generated by combining electrons and holes is limited to a few quantum well layers adjacent to the p-GaN layer, making it difficult to increase the luminance of the light emitting device by a certain degree or more.

도 6은 본 개시에 따른 발광소자의 일 예의 동작전압(Vf)을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing an operating voltage Vf of an example of a light emitting device according to the present disclosure.

본 개시에 따른 발광소자의 특성을 확인하기 위해 본 개시에 따른 발광소자의 일 예의 여러 샘플들에 대해 실험을 하였다. 본 개시에 따른 발광소자의 일 예에서, 양자 우물층(W1,···,Wn)은 In을 포함하는 질화물 반도체, 더욱 바람직하게는 In(x)Ga(1-x)N (0≤x≤1)을 사용함으로써 양호한 소자수명을 얻을 수 있다. 장벽층(B1,···,Bn)도 In(x)Ga(1-x)N (0≤x≤1)을 사용하여 형성될 수 있으며, 장벽층은 양자 우물층보다 x가 작거나 x=0 일 수 있다. 예를 들어, 양자 우물층은 0.10 < x < 0.30로 형성될 수 있고, 얇은 장벽층(241)을 포함한 장벽층은 0 < x < 0.10로 형성될 수 있다. 장벽층에는 Si 등의 n형 불순물이 도프될 수 있고, 양자 우물층은 불순물로 도프되지 않을 수 있다. 얇은 장벽층(241)에 대한 도프여부, 도프의 종류, 도프의 농도 등은 정공의 확산 및 전자와 정공이 효과적으로 재결합되도록 적절하게 선택될 수 있다.In order to confirm the characteristics of the light emitting device according to the present disclosure, experiments were conducted on various samples of the light emitting device according to the present disclosure. In one example of the light emitting device according to the present disclosure, the quantum well layer W1 ... Wn is a nitride semiconductor containing In, more preferably In (x) Ga (1-x) N (0≤x By using ≤1), a good element life can be obtained. Barrier layer (B1, ..., Bn) can also be formed using In (x) Ga (1-x) N (0≤x≤1), the barrier layer is less than x or x than the quantum well layer May be = 0. For example, the quantum well layer may be formed with 0.10 <x <0.30, and the barrier layer including the thin barrier layer 241 may be formed with 0 <x <0.10. The barrier layer may be doped with n-type impurities such as Si, and the quantum well layer may not be doped with impurities. The dope or not, the type of dope, the concentration of the dope and the like for the thin barrier layer 241 may be appropriately selected to effectively diffuse holes and recombine electrons and holes.

대체로 활성층(240)을 구성하는 양자 우물층과 장벽층의 두께는 압전전계(piezoelectric field)를 최소로 할 수 있는 두께로 구성될 수 있다. 본 개시에서 p-GaN층에 가장 가까운 W1 양자 우물층 바로 다음의 얇은 장벽층(241)의 두께는 전술한 것과 같이 정공이 얇은 장벽층(241)을 통해 확산되는 정도를 향상시키면서도 얇은 장벽층(241) 양측의 W1 및 W2 양자 우물층에서 전자와 정공의 재결합이 효과적으로 일어나도록 적절하게 선택될 수 있다. In general, the thicknesses of the quantum well layer and the barrier layer constituting the active layer 240 may be configured to have a thickness that minimizes the piezoelectric field. In the present disclosure, the thickness of the thin barrier layer 241 immediately after the W1 quantum well layer closest to the p-GaN layer may improve the extent to which holes are diffused through the thin barrier layer 241 as described above. 241 may be appropriately selected so that recombination of electrons and holes occurs effectively in both W1 and W2 quantum well layers.

본 개시에 따른 발광소자의 일 예에서는, 예를 들어, 얇은 장벽층(241)을 제외한 다른 B1, B3, B4, B5 및 B6 장벽층들은 각각 약 12 nm 두께로 형성되고, W1 양자 우물층 및 W2 양자 우물층을 포함한 양자 우물층들은 각각 약 3 nm 두께로 형성되었다. 얇은 장벽층(241)은 다른 장벽층보다 작은 두께를 갖도록 형성되었다.In one example of the light emitting device according to the present disclosure, for example, the B1, B3, B4, B5 and B6 barrier layers except for the thin barrier layer 241 are each formed about 12 nm thick, and the W1 quantum well layer and Quantum well layers, including the W2 quantum well layer, were each formed about 3 nm thick. The thin barrier layer 241 is formed to have a smaller thickness than the other barrier layers.

도 6에서 가로축은 본 개시에 따른 발광소자의 일 예에서 다양한 샘플들을 나타낸다. 샘플들은 얇은 장벽층(241)의 두께를 제외하고는 다른 구성은 실질적으로 동일하다. 세로축은 발광소자의 동작전압(Vf)을 나타내며, 단위는 볼트(V)이다. 실험결과는 도 6에 점으로 표시되어 있으며, 20 mA 인가시 도 5에서 설명된 비교예의 발광소자는 ref로 표시되었고, 본 개시에 따른 발광소자의 일 예의 샘플들은 샘플식별표시 QB23-40% 등으로 표시되었다. In FIG. 6, the horizontal axis represents various samples in one example of the light emitting device according to the present disclosure. The samples are substantially identical in other configurations except for the thickness of the thin barrier layer 241. The vertical axis represents the operating voltage Vf of the light emitting device, and the unit is volts (V). Experimental results are indicated by dots in FIG. 6, and when the 20 mA is applied, the light emitting device of the comparative example described in FIG. 5 is represented by ref, and the samples of one example of the light emitting device according to the present disclosure are sample identification marks QB23-40%, and the like. Is indicated.

도 6에 도시된 실험결과를 참조하면, 비교예의 발광소자보다 본 개시에 따른 발광소자의 샘플들이 모두 아래에 위치하므로 동작전압이 낮아진 것을 확인할 수 있다. 얇은 장벽층(241) 두께가 다른 장벽층 두께의 대략 0.1 배 이상 0.8 배 이하일 때 동작전압이 유의미하게 낮아지는 효과가 있었다. 특히 얇은 장벽층(241) 두께가 다른 장벽층 두께의 대략 0.2 배 이상 0.6 배 이하일 때 동작전압이 낮아지는 효과가 현저하며, 비교예의 발광소자보다 대략 0.05V의 동작전압 하강효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.Referring to the experimental result illustrated in FIG. 6, since all the samples of the light emitting device according to the present disclosure are located below the light emitting device of the comparative example, it can be seen that the operating voltage is lowered. When the thickness of the thin barrier layer 241 is approximately 0.1 to 0.8 times the thickness of the other barrier layer, the operation voltage is significantly lowered. In particular, when the thickness of the thin barrier layer 241 is approximately 0.2 times or more than 0.6 times the thickness of the other barrier layer, the effect of lowering the operating voltage is remarkable, and it can be seen that there is an operating voltage drop effect of approximately 0.05V than the light emitting device of the comparative example. there was.

도 7은 본 개시에 따른 발광소자의 일 실시예의 휘도(Iv)를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing luminance Iv of an embodiment of a light emitting device according to the present disclosure.

도 7에서 가로축은 본 개시에 따른 발광소자의 일 예에서 다양한 샘플들을 나타낸다. 샘플들은 얇은 장벽층(241)의 두께를 제외하고는 다른 구성은 실질적으로 동일하다. 샘플들의 얇은 장벽층(241)의 두께는 다른 장벽층들의 두께보다 작게 형성되었다. 세로축은 발광소자의 휘도(Iv)를 나타내며, 단위는 밀리와트(mW)이다.In FIG. 7, the horizontal axis represents various samples in one example of the light emitting device according to the present disclosure. The samples are substantially identical in other configurations except for the thickness of the thin barrier layer 241. The thickness of the thin barrier layer 241 of the samples was formed smaller than the thickness of the other barrier layers. The vertical axis represents the luminance Iv of the light emitting device, and the unit is milliwatts (mW).

도 7을 참조하면, 본 개시에 따른 발광소자의 일 예의 샘플들에 대한 휘도는 비교예의 발광소자(ref)보다 위에 점들로 표시되어 있다. 따라서 본 개시에 따른 발광소자는 비교예의 발광소자보다 높은 휘도를 가져서 휘도가 향상된 것을 확인할 수 있다. 얇은 장벽층(241) 두께가 다른 장벽층 두께의 대략 0.1 배 이상 0.8 배 이하일 때 동작전압이 유의미하게 휘도가 향상되는 효과가 있었다. 특히 얇은 장벽층(241) 두께가 다른 장벽층 두께의 대략 0.2 배 이상 0.6 배 이하일 때 휘도가 향상되는 효과가 현저하며, 비교예의 발광소자보다 휘도가 대략 5 % 내지 6 % 향상된 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 7, luminance of samples of an example of the light emitting device according to the present disclosure is indicated by dots above the light emitting device ref of the comparative example. Therefore, it can be seen that the light emitting device according to the present disclosure has higher luminance than the light emitting device of the comparative example and thus the brightness is improved. When the thickness of the thin barrier layer 241 is approximately 0.1 to 0.8 times the thickness of the other barrier layer, the operating voltage significantly improved the brightness. In particular, when the thickness of the thin barrier layer 241 is approximately 0.2 times or more than 0.6 times the thickness of the other barrier layer, the effect of improving the brightness is remarkable, and the brightness of the comparative example is about 5% to 6%.

도 5에서 설명된 시뮬레이션 결과와 도 6 및 7에서 설명된 실험 결과를 참조하면, 본 개시에 따른 발광소자의 일 예는 대략 1017 정도 이상의 정공 농도를 유지하는 확산 길이가 비교예의 발광소자보다 증가한 것으로 판단된다. 따라서 본 개시에 따른 발광소자는 p-GaN층으로 주입된 정공이 p-GaN층에 근접한 얇은 장벽층(241)으로 인해 활성층(240) 내로 비교예의 발광소자보다 깊이 확산되므로 비교예의 발광소자에 비해 동작전압이 감소되고 휘도가 향상된 것으로 판단된다.Referring to the simulation results described with reference to FIG. 5 and the experimental results described with reference to FIGS. 6 and 7, one example of the light emitting device according to the present disclosure is that the diffusion length of maintaining a hole concentration of about 10 17 or more is increased than that of the light emitting device of the comparative example. It seems to be. Therefore, in the light emitting device according to the present disclosure, holes injected into the p-GaN layer are diffused deeper into the active layer 240 than the light emitting device of the comparative example due to the thin barrier layer 241 adjacent to the p-GaN layer. It is determined that the operating voltage is reduced and the brightness is improved.

도 8은 본 개시에 따른 발광소자의 다른 예의 밴드갭 다이어그램의 일 예를 나타낸 그래프이다. 도 9는 본 개시에 따른 발광소자의 또 다른 예의 밴드갭 다이어그램의 일 예를 나타낸 그래프이다.8 is a graph illustrating an example of a bandgap diagram of another example of a light emitting device according to the present disclosure. 9 is a graph illustrating an example of a bandgap diagram of another example of a light emitting device according to the present disclosure.

도 8 및 도 9에 도시된 발광소자는 얇은 장벽층이 복수 개인 것을 제외하고는 도 3 내지 도 7에서 설명된 발광소자와 실질적으로 동일하다. 도 8 및 도 9에는 3개의 얇은 장벽층(B2, B3, B4)이 p-GaN층(450, 650)에 가장 가까운 양자 우물층(W1) 바로 다음부터 p-GaN(450, 650)층 반대에 위치한다.8 and 9 are substantially the same as the light emitting device described with reference to FIGS. 3 to 7 except for a plurality of thin barrier layers. 8 and 9, three thin barrier layers B2, B3, and B4 are opposite to the p-GaN (450, 650) layer immediately after the quantum well layer W1 closest to the p-GaN layers 450, 650. Located in

얇은 장벽층(B2, B3, B4)은 도 8에 도시된 것과 같이 서로 동일한 두께를 갖고, 다른 장벽층(B5, B6)보다는 두께가 작을 수 있다. 또는 얇은 장벽층(B2, B3, B4)은 도 9에 도시된 것과 같이 p-GaN(650)층에 가장 가까운 양자 우물층(W1)으로부터 n-GaN측으로 갈수록 두께가 두꺼워지고, 다른 장벽층(B5, B6)보다는 두께가 작을 수 있다.The thin barrier layers B2, B3 and B4 have the same thickness as shown in FIG. 8 and may be smaller than the other barrier layers B5 and B6. Alternatively, the thin barrier layers B2, B3, and B4 become thicker from the quantum well layer W1 closest to the p-GaN 650 layer toward the n-GaN side, as shown in FIG. It may be smaller than B5 and B6).

도 8 및 도 9에서 얇은 장벽층(B2, B3, B4)의 두께는 다른 장벽층(B5, B6)의 두께의 대략 0.1 배 내지 0.8배이고, 더욱 바람직하게는 대략 0.2 배 내지 0.6 배이다.8 and 9, the thickness of the thin barrier layers B2, B3, B4 is about 0.1 to 0.8 times the thickness of the other barrier layers B5 and B6, more preferably about 0.2 to 0.6 times.

도 8 및 도 9에 도시된 본 개시에 따른 발광소자에 의하면, 얇은 장벽층의 개수를 활성층의 양자우물의 특성에 따라 선택하고, 얇은 장벽층의 두께를 p-GaN층에 가까운 얇은 장벽층부터 점차적으로 변화시켜 정공의 주입효율을 향상시킬 수 있다.According to the light emitting device according to the present disclosure illustrated in FIGS. 8 and 9, the number of thin barrier layers is selected according to the characteristics of the quantum wells of the active layer, and the thickness of the thin barrier layer is from the thin barrier layer close to the p-GaN layer. By changing gradually, the hole injection efficiency can be improved.

이하, 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present disclosure will be described.

(1) 적어도 하나의 얇은 장벽층의 개수는 3개 이하인 것을 특징으로 하는 발광소자.(1) The light emitting element according to claim 1, wherein the number of at least one thin barrier layer is three or less.

p형 질화물 반도체층과 가장 가까운 양자 우물층 바로 다음부터 p형 질화물 반도체층의 반대에 위치한 적어도 하나의 얇은 장벽층이 2개 이상인 경우, 얇은 장벽층들은 다른 장벽층들보다 작은 두께를 갖지만, 얇은 장벽층들은 서로 두께가 다를 수 있다.If there are at least two thin barrier layers positioned opposite the p-type nitride semiconductor layer immediately after the quantum well layer closest to the p-type nitride semiconductor layer, the thin barrier layers have a smaller thickness than the other barrier layers, but are thinner. The barrier layers may differ in thickness from each other.

(2) 하나의 얇은 장벽층이 p형 질화물 반도체층에 가장 가까운 양자 우물층과, 두번째로 가까운 양자 우물층의 사이에 위치하며, 두번째로 가까운 양자 우물층과 n형 질화물 반도체층의 사이에 위치한 다른 장벽층들보다 작은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자.(2) One thin barrier layer is located between the quantum well layer closest to the p-type nitride semiconductor layer and the second closest quantum well layer, and is located between the second closest quantum well layer and the n-type nitride semiconductor layer. Light emitting device having a smaller thickness than other barrier layers.

(3) 적어도 하나의 얇은 장벽층이 2개 이상이고, 서로 두께가 동일한 것을 특징으로 하는 발광소자.(3) A light emitting element comprising at least two thin barrier layers and the same thickness as each other.

(4) 적어도 하나의 얇은 장벽층이 2개 이상이고, 서로 두께가 다른 것을 특징으로 하는 발광소자.(4) A light emitting device comprising at least two thin barrier layers and different thicknesses from each other.

(5) 얇은 장벽층의 두께는 다른 장벽층들의 두께의 0.1 배 이상 0.8 배 이하인 것을 특징으로 하는 발광소자.(5) A light emitting device characterized in that the thickness of the thin barrier layer is 0.1 to 0.8 times the thickness of the other barrier layers.

(6) 얇은 장벽층의 두께는 다른 장벽층들의 두께의 0.2 배 이상 0.6 배 이하인 것을 특징으로 하는 발광소자.(6) A light emitting element characterized in that the thickness of the thin barrier layer is not less than 0.2 times and not more than 0.6 times the thickness of the other barrier layers.

(7) 다른 장벽층의 두께는 11 nm 이상 13 nm 이하이고, 양자 우물층의 두께는 2.5 nm 이상 3.5 nm 이하인 것을 특징으로 하는 발광소자.(7) A light emitting element, wherein the thickness of the other barrier layer is 11 nm or more and 13 nm or less, and the thickness of the quantum well layer is 2.5 nm or more and 3.5 nm or less.

(8) p형 질화물 반도체층에 가장 가까운 양자 우물층과 p형 질화물 반도체층의 사이에 위치하며, p형 질화물 반도체층에 접하는 p측 장벽층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.(8) A light emitting element comprising a p-side barrier layer positioned between the quantum well layer closest to the p-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer and in contact with the p-type nitride semiconductor layer.

(9) 얇은 장벽층의 두께는 p측 장벽층의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 발광소자.(9) A light emitting element characterized in that the thickness of the thin barrier layer is smaller than the thickness of the p-side barrier layer.

본 개시에 따른 발광소자에 의하면, 활성층 내로 정공의 확산길이가 증가하여 발광소자의 동작전압이 감소되고, 휘도가 향상된다.According to the light emitting device according to the present disclosure, the diffusion length of holes into the active layer is increased, so that an operating voltage of the light emitting device is reduced and luminance is improved.

210 : 기판 220 : 버퍼층
230 : n형 질화물 반도체층 240 : 활성층
B1,···,Bn : 장벽층 W1,···,Wn : 양자 우물층
241 : 얇은 장벽층 250 : p형 질화물 반도체층
210: substrate 220: buffer layer
230: n-type nitride semiconductor layer 240: active layer
B1, ..., Bn: barrier layer W1, ..., Wn: quantum well layer
241 thin barrier layer 250 p-type nitride semiconductor layer

Claims (10)

n형 질화물 반도체층;
p형 질화물 반도체층; 그리고
n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층의 사이에 위치하며, 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층;으로서, 교대로 적층된 복수의 양자 우물층들과 장벽층들을 갖고, p형 질화물 반도체층에 가장 가까운 양자 우물층 바로 다음부터 p형 질화물 반도체층의 반대에 위치한 적어도 하나의 얇은 장벽층의 두께가 다른 장벽층들의 두께보다 작은 활성층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
an n-type nitride semiconductor layer;
p-type nitride semiconductor layer; And
an active layer positioned between the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer and generating light through recombination of electrons and holes, the p-type nitride layer having a plurality of alternating quantum well layers and barrier layers; And an active layer having a thickness of at least one thin barrier layer located opposite to the p-type nitride semiconductor layer immediately after the quantum well layer closest to the nitride semiconductor layer, which is smaller than the thicknesses of the other barrier layers.
청구항 1에 있어서,
적어도 하나의 얇은 장벽층의 개수는 3개 이하인 것을 특징으로 하는 발광소자.
The method according to claim 1,
The number of at least one thin barrier layer is less than three light emitting device.
청구항 2에 있어서,
하나의 얇은 장벽층이 p형 질화물 반도체층에 가장 가까운 양자 우물층과, 두번째로 가까운 양자 우물층의 사이에 위치하며, 두번째로 가까운 양자 우물층과 n형 질화물 반도체층의 사이에 위치한 다른 장벽층들보다 작은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자.
The method according to claim 2,
One thin barrier layer is located between the quantum well layer closest to the p-type nitride semiconductor layer and the second closest quantum well layer, and the other barrier layer is located between the second closest quantum well layer and the n-type nitride semiconductor layer. Light emitting device having a thickness smaller than those.
청구항 2에 있어서,
적어도 하나의 얇은 장벽층이 2개 이상이고, 서로 두께가 동일한 것을 특징으로 하는 발광소자.
The method according to claim 2,
At least one thin barrier layer is two or more, the light emitting device, characterized in that the same thickness with each other.
청구항 2에 있어서,
적어도 하나의 얇은 장벽층이 2개 이상이고, 서로 두께가 다른 것을 특징으로 하는 발광소자.
The method according to claim 2,
A light emitting device comprising at least two thin barrier layers and different thicknesses.
청구항 1에 있어서,
얇은 장벽층의 두께는 다른 장벽층들의 두께의 0.1 배 이상 0.8 배 이하인 것을 특징으로 하는 발광소자.
The method according to claim 1,
The thickness of the thin barrier layer is a light emitting device, characterized in that more than 0.1 times 0.8 times the thickness of the other barrier layers.
청구항 6에 있어서,
얇은 장벽층의 두께는 다른 장벽층들의 두께의 0.2 배 이상 0.6 배 이하인 것을 특징으로 하는 발광소자.
The method of claim 6,
The thickness of the thin barrier layer is a light emitting device, characterized in that more than 0.2 times 0.6 times the thickness of the other barrier layers.
청구항 6에 있어서,
다른 장벽층의 두께는 11 nm 이상 13 nm 이하이고, 양자 우물층의 두께는 2.5 nm 이상 3.5 nm 이하인 것을 특징으로 하는 발광소자.
The method of claim 6,
The thickness of the other barrier layer is 11 nm or more and 13 nm or less, and the thickness of the quantum well layer is 2.5 nm or more and 3.5 nm or less.
청구항 1에 있어서,
p형 질화물 반도체층에 가장 가까운 양자 우물층과 p형 질화물 반도체층의 사이에 위치하며, p형 질화물 반도체층에 접하는 p측 장벽층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
The method according to claim 1,
and a p-side barrier layer positioned between the quantum well layer closest to the p-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer and in contact with the p-type nitride semiconductor layer.
청구항 9에 있어서,
얇은 장벽층의 두께는 p측 장벽층의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 발광소자.










The method according to claim 9,
The thickness of the thin barrier layer is smaller than the thickness of the p-side barrier layer.










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