KR20120022280A - Nitride semiconductor light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 특히 내부 양자효율을 개선된 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device, and more particularly to a nitride semiconductor light emitting device having an improved internal quantum efficiency.
최근, 질화물 반도체 발광소자는 청색 또는 녹색 등의 단파장광을 포함한 넓은 파장대역의 광을 생성할 수 있는 발광소자로서, 기존의 단순한 디스플레이나 휴대용 액정 디스플레이용 시장에서 벗어나 점점 BLU(backlight unit), 전장용, 조명용 등으로 관련 기술분야에서 크게 각광받고 있다.
Recently, a nitride semiconductor light emitting device is a light emitting device capable of generating light having a wide wavelength band including short wavelength light such as blue or green, and is gradually being escaped from the market for a simple display or a portable liquid crystal display. It is attracting much attention in the related technical field for the purpose of lighting and lighting.
이와 같이, 최근 질화물 반도체 발광소자의 용도가 다양해 짐에 따라 인가되는 전류 또한 다양해 지고 있다. 휴대폰용의 경우 20mA 정도의 낮은 인가 전류에서 동작을 하게 되어 있지만 그 사용처가 BLU 및 일반 조명용의 고출력 발광소자로 넓어짐에 따라 인가 전류 또한 100mA 이상부터 350mA 혹은 그 이상까지 다양하게 분포하게 되었다.
As described above, as the uses of nitride semiconductor light emitting devices are diversified, the applied current is also diversified. In the case of mobile phones, it operates at a low applied current of about 20mA, but as its use expands to high-power light emitting devices for BLU and general lighting, the applied current also varies from 100mA to 350mA or more.
질화물 발광소자의 인가 전류가 증가함에 따라 발광소자의 전류 밀도 또한 증가하게 되는데 InGaN/GaN을 기반으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 경우, 인가되는 전류 밀도가 증가함에 따라 외부 양자 효율이 급격하게 감소하는 현상이 발생한다. 이를 "효율 저하 (efficiency droop) 현상"이라고 한다. As the applied current of the nitride light emitting device increases, the current density of the light emitting device also increases. In the case of InGaN / GaN based nitride semiconductor light emitting devices, the external quantum efficiency decreases rapidly as the applied current density increases. This happens. This is called "efficiency droop".
이러한 "효율 저하 현상"을 개선하기 위하여 캐리어의 구속 효과를 높이고 발광 결합 효율을 높이기 위해서, 기존의 발광소자에서 10nm 이상의 넓은 활성층을 채용하거나, 다중 양자우물 구조의 활성층 내의 장벽층에 In을 추가하거나 하여 고전류 밀도에서의 외부 양자 효율을 높이고자 하였다. 즉, 캐리어의 구속 효과를 높여 전자와 정공을 초박막(약 2.5 ~ 3nm)의 양자우물층 내에 머물게 함으로써 발광 결합 효율을 높일 수 있게 되었다.
In order to improve the "efficiency deterioration phenomenon" in order to enhance the confinement effect of the carrier and the luminous coupling efficiency, a wide active layer of 10 nm or more is employed in the existing light emitting device, or In is added to the barrier layer in the active layer of the multi-quantum well structure. In order to increase the external quantum efficiency at high current density. That is, by increasing the confinement effect of the carrier to keep the electrons and holes in the quantum well layer of the ultra-thin film (about 2.5 ~ 3nm) it is possible to increase the luminous coupling efficiency.
하지만, 기존의 발광소자 구조의 경우 p형 질화물층 영역에서의 낮은 정공의 농도와 함께 전자에 비해 낮은 이동도로 인하여 다수의 양자우물을 채용하더라도 p형 질화물층에 가까운 부분의 양자우물에서만 실제로 발광하게 된다. 이로 인하여 실제 발광이 일어나는 양자우물에서 캐리어의 농도가 높아지게 되고 이에 따라 오제(Auger) 비발광 결합이 일어날 확률이 높아지게 된다. However, in the conventional light emitting device structure, due to the low hole concentration in the p-type nitride layer region and the low mobility compared to the former, even if a plurality of quantum wells are employed, only the quantum well near the p-type nitride layer actually emits light. do. This increases the concentration of the carrier in the quantum well where the actual light emission occurs, thereby increasing the probability of Auger non-emitting coupling.
또한, 일반적으로 인가 전류가 증가함에 따라 발광소자를 타고 흐르는 캐리어의 농도가 높아지게 되는데, 이때, 전자가 정공에 비하여 빠른 이동도를 가지기 때문에 양자우물 내에서 정공과 결합하지 못하고 p-질화물층 영역으로 넘어가는 전자 오버플로우(overflow) 현상도 일어나게 된다.
In general, as the applied current increases, the concentration of carriers flowing through the light emitting device increases. At this time, since electrons have a higher mobility than holes, they do not bond with holes in the quantum well, and thus, the p-nitride layer region. An electronic overflow phenomenon will also occur.
하지만, 양자우물층과 양자장벽층을 교대로 적층할 경우, 마지막으로 성장되는 양자우물층의 막질은 저하되기 쉬우므로 재결합 확률이 저하될 수 있다. 따라서, 이를 개선하기 위한 방안으로, 마지막 양자우물층을 성장하기 이전의 양자장벽층의 두께를 두껍게 하여 마지막 양자우물층의 막질을 향상시키는 방안이 제안되었다. However, when the quantum well layer and the quantum barrier layer are alternately stacked, the film quality of the finally grown quantum well layer is easily degraded, and thus the recombination probability may be reduced. Therefore, as a way to improve this, a method of improving the film quality of the last quantum well layer by increasing the thickness of the quantum barrier layer before the last quantum well layer has been proposed.
그러나, 이 경우 압전(piezo) 전계에 의한 양자우물층의 벤딩(bending)이 심해지게 되어, 정공이 다음 양자우물층으로 이동하지 못하게 되어 내부양자효율은 여전히 저하되는 문제점이 존재한다. 그리고, 이와 같은 현상은 고전류에서 더욱 심각해진다.
However, in this case, the bending of the quantum well layer due to the piezoelectric field becomes severe, and holes do not move to the next quantum well layer, and thus there is a problem that the internal quantum efficiency is still lowered. This phenomenon becomes more severe at high currents.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 양자장벽층의 막질을 개선함과 동시에 p형 불순물이 양자우물층으로 확산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 질화물 반도체 발광소자를 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a nitride semiconductor light emitting device which can effectively prevent the diffusion of p-type impurities into the quantum well layer while improving the film quality of the quantum barrier layer. It is.
상기한 기술적 과제를 실현하기 위해서, 본 발명은, p형 및 n형 질화물 반도체층과, 상기 p형 및 n형 질화물 반도체층 그 사이에 위치하며 복수의 양자장벽층과 복수의 양자우물층이 서로 교대로 적층된 활성층을 포함하며, 상기 복수의 양자장벽층 중 상기 p형 질화물 반도체층에 가장 가깝게 위치한 p측 양자장벽층에 n형 불순물로 도프된 영역을 갖는 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
In order to realize the above technical problem, the present invention provides a p-type and n-type nitride semiconductor layer, a plurality of quantum barrier layer and a plurality of quantum well layer is located between the p-type and n-type nitride semiconductor layer A nitride semiconductor light emitting device including an active layer stacked alternately and having a region doped with n-type impurities in a p-side quantum barrier layer that is closest to the p-type nitride semiconductor layer among the plurality of quantum barrier layers is provided.
바람직하게, 상기 n형 불순물로 도프된 영역을 갖는 p측 양자장벽층을 제외한 다른 양자장벽층은 고의적으로 n형 불순물로 도프된 영역을 갖지 않을 수 있다.
Preferably, the other quantum barrier layer except for the p-side quantum barrier layer having the region doped with the n-type impurity may not have a region deliberately doped with the n-type impurity.
일 예에서, 상기 양자장벽층의 상기 n형 불순물로 도프된 영역은 적어도 하나의 n형 델타 도핑(delta doping)막일 수 있다. 이 경우에, 상기 n형 델타도핑막의 상하부에 상기 양자장벽층 영역이 존재하도록 상기 n형 델타도핑막은 상기 p측 양자장벽층의 내부에 위치할 수 있다. 또한, 상기 p측 양자장벽층은 약 5㎚ ? 약 30㎚의 두께를 가지며, 상기 n형 델타 도핑막은 약 10 ? 약 40Å의 두께를 가질 수 있다.
In an example, the region doped with the n-type impurity of the quantum barrier layer may be at least one n-type delta doping layer. In this case, the n-type delta doping layer may be located inside the p-side quantum barrier layer so that the quantum barrier layer region is disposed above and below the n-type delta doping layer. Further, the p-side quantum barrier layer is about 5 nm? It has a thickness of about 30nm, the n-type delta doped film is about 10? It may have a thickness of about 40 mm 3.
다른 예에서, 상기 양자장벽층의 상기 n형 불순물로 도프된 영역은 n형 변조 도핑(modulation doping) 영역일 수 있다.
In another example, the region doped with the n-type impurity of the quantum barrier layer may be an n-type modulation doping region.
상기 n형 불순물은 Si, Ge, Sn 및 Pb로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종일 수 있다. 상기 n형 불순물로 도핑된 영역은 5×1017?1×1020/㎤ 범위일 수 있다.
The n-type impurity may be at least one selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, and Pb. The region doped with the n-type impurity may range from 5 × 10 17 to 1 × 10 20 / cm 3.
본 발명에 따르면, p형 질화물층에 인접한 양자장벽층에 n형 불순물을 델타 도핑 또는 변조도핑함으로써 막질을 개선하여 스트레인으로 인한 다중양자우물의 벤딩(bending)을 효과적으로 방지하고, 나아가 p형 불순물의 불이익한 확산을 방지함으로써 양자우물층 내의 재결합효율을 보장할 수 있다. According to the present invention, the quantum barrier layer adjacent to the p-type nitride layer is delta-doped or modulated-doped n-type impurity to improve the film quality to effectively prevent bending of the multi-quantum well due to strain, furthermore, By preventing undesired diffusion, the recombination efficiency in the quantum well layer can be guaranteed.
이로써, 캐리어 주입효율이 향상되고 양자우물층 내에서 재결합효율이 향상되어 발광효율을 개선시킬 수 있다. 특히, 전류밀도에 따라 재결합효율이 급격히 저하되는 효율 저하(efficiency droop) 현상을 완화시킬 수 있다.
As a result, carrier injection efficiency is improved and recombination efficiency is improved in the quantum well layer, thereby improving luminous efficiency. In particular, it is possible to alleviate the efficiency droop phenomenon that the recombination efficiency is drastically reduced according to the current density.
도1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 측단면도이다.
도2는 도1에 도시된 질화물 반도체 발광소자의 활성층의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 측단면도이다.
도4는 도3에 도시된 질화물 반도체 발광소자의 활성층의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸다.
도5는 도3에 도시된 A0-A1-A2-A3 영역에 대한 불순물 농도를 나타내는 그래프이다.
도6은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 질화물 반도체 발광소자 각각에 대한 전류밀도에 따른 내부양자효율의 변화를 나타내는 그래프이다.
1 is a side cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an energy band diagram of an active layer of the nitride semiconductor light emitting device shown in FIG.
3 is a side cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an energy band diagram of an active layer of the nitride semiconductor light emitting device shown in FIG.
FIG. 5 is a graph showing impurity concentrations for the A0-A1-A2-A3 regions shown in FIG. 3.
6 is a graph showing a change in the internal quantum efficiency according to the current density for each of the nitride semiconductor light emitting device according to the embodiment and the comparative example of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 질화물 반도체 소자(20)를 나타내는 측단면도이다.
1 is a side cross-sectional view showing a
도1에 도시된 바와 같이, 질화물 반도체 소자(20)는 기판(21) 상에 순차적으로 형성된 n형 질화물 반도체층(23), 활성층(25) 및 p형 질화물 반도체층(27)을 포함한다. As shown in FIG. 1, the
n측 전극(29a)은 메사에칭되어 노출된 n형 질화물 반도체층(27) 상면 영역에 형성되며, 상기 p형 질화물 반도체층(23) 상면에는 투명전극층(28)과 p측 전극(29b)이 차례로 형성된다.
The n-side electrode 29a is formed in the upper region of the n-type
본 실시형태에서, 상기 활성층(25)은 복수의 양자장벽층(25a)과 복수의 양자우물층(25b)으로 이루어진 다중양자우물구조를 갖는다. 상기 복수의 양자장벽층(25a) 중 상기 p형 질화물 반도체층에 인접한 양자장벽층(25a')은, n형 불순물로 도프된 영역을 갖는다. 상기 n형 불순물은 Si, Ge, Sn 및 Pb로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종일 수 있다. 상기 n형 불순물로 도핑된 영역은 5×1017?1×1020/㎤ 범위일 수 있다. In the present embodiment, the
본 실시형태와 같이, 바람직하게, 상기 n형 불순물로 도프된 영역을 갖는 p측 양자장벽층(25'a)을 제외한 다른 양자장벽층(25a)은 고의적으로 n형 불순물로 도프된 영역을 갖지 않을 수 있다. As in the present embodiment, preferably, the other
본 실시형태에서 채용된 불순물 도핑방식은, 델타도핑(delta doping)일 수 있다. 즉, 상기 p측 양자장벽층(25a')의 상기 n형 불순물로 도프된 영역은 n형 델타 도핑(delta doping)막(D)일 수 있다. The impurity doping method employed in this embodiment may be delta doping. That is, the region doped with the n-type impurity of the p-side
도1에 도시된 바와 같이, 상기 n형 델타도핑막(D)의 상하부에 상기 양자장벽층 영역이 존재하도록 상기 n형 델타도핑막(D)은 상기 p측 양자장벽층(25a')의 내부에 위치할 수 있다. 이에 한정되지는 않으나, 상기 p측 양자장벽층(25a')은 약 5㎚ ? 약 30㎚의 두께를 가지며, 상기 n형 델타 도핑막(D)은 약 10 ? 약 40Å의 두께를 가질 수 있다.
As shown in FIG. 1, the n-type delta doped layer D is formed inside the p-side
도2는 본 발명의 실시형태에 따라 개선된 활성층의 구조를 나타내는 개략적인 에너지밴드 다이어그램이다. 도1의 활성층과 그 주위 부분으로 이해할 수 있다.2 is a schematic energy band diagram showing the structure of an improved active layer in accordance with an embodiment of the invention. It can be understood as the active layer of Fig. 1 and its surroundings.
여기서, 세로축은 에너지 밴드갭의 절대크기(eV)를 말하며, 가로축은 n형 질화물 반도체층부터 p형 질화물 반도체층으로 수직방향의 거리를 의미한다.
Here, the vertical axis refers to the absolute size (eV) of the energy band gap, and the horizontal axis refers to the distance in the vertical direction from the n-type nitride semiconductor layer to the p-type nitride semiconductor layer.
도2을 참조하면, n형 질화물 반도체층(23)과 p형 질화물 반도체층(27) 사이에 4개의 양자우물층(25b)과 그 양자우물층(25b)보다 큰 밴드갭을 갖는 5개의 양자장벽층(25a)으로 구성된 활성층(25)에 대한 에너지밴드갭 다이어그램이 도시되어 있다.Referring to FIG. 2, four quantum well layers 25b and five quantums having a larger bandgap than the
본 다이어그램에서는, 보다 구체적으로 n형 질화물 반도체층(23)은 n형 GaN이며, p형 질화물 반도체층(27)은 p형 AlGaN 전자장벽층(27a)과, p형 GaN층(27b)으로 이루어진 형태로 예시되어 있다.In this diagram, more specifically, the n-type
본 실시형태에서는 도1에 설명된 바와 같이, p형 질화물 반도체층에 인접한 양자장벽층(25a')에 n형 불순물로 도프된 영역, 즉 n형 델타도핑막(D)을 갖는다.또한, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 p측 양자장벽층(25a')을 제외한 다른 양자장벽층(25a)은 고의적으로 n형 불순물로 도프된 영역을 갖지 않을 수 있다.
In this embodiment, as illustrated in Fig. 1, the
본 실시형태에서는 p측 양자장벽층에 채용된 도핑영역이 델타도핑막으로 예시되어 있으나, n형 변조 도핑(modulation doping) 영역으로 형성될 수도 있다.
In the present embodiment, the doped region employed in the p-side quantum barrier layer is illustrated as a delta doped film, but may be formed as an n-type modulation doping region.
상기 인접한 양자장벽층(25a')에는 n형 불순물의 델타도핑막(D)을 가짐으로써, p형 질화물 반도체층(27)으로부터 확산될 수 있는 Mg과 같은 p형 불순물을 효과적으로 억제시킬 수 있다. The adjacent
또한, p형 질화물층에 인접한 양자장벽층(25a')에 n형 불순물을 델타 도핑 또는 변조도핑함으로써 막질을 개선하여 스트레인을 인한 다중양자우물의 벤딩(bending)을 효과적으로 방지하고, 나아가 p형 불순물의 불이익한 확산을 방지함으로써 양자우물층 내의 재결합효율을 보장할 수 있다. In addition, the
이로써, 캐리어 주입효율이 향상되고 양자우물층 내에서 재결합효율이 향상되어 발광효율을 개선시킬 수 있다.
As a result, carrier injection efficiency is improved and recombination efficiency is improved in the quantum well layer, thereby improving luminous efficiency.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 질화물 반도체 소자(40)로서 복수의 델타도핑막을 채용한 형태를 예시한다.
3 illustrates a form in which a plurality of delta doped films are employed as the
도4와 함께, 도3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 질화물 반도체 소자(40)는 앞선 실시형태와 유사하게 기판(41) 상에 순차적으로 형성된 n형 질화물 반도체층(43), 활성층(45) 및 p형 질화물 반도체층(47)을 포함한다. 4 and 3, the
n측 전극(49a)은 메사에칭되어 노출된 n형 질화물 반도체층(47) 상면 영역에 형성되며, 상기 p형 질화물 반도체층(43) 상면에는 투명전극층(48)과 p측 전극(49b)이 차례로 형성된다.
The n-
본 실시형태에서, 상기 활성층(45)은 복수의 양자장벽층(45a)과 복수의 양자우물층(45b)으로 이루어진 다중양자우물구조를 갖는다. 상기 복수의 양자장벽층(45a) 중 상기 p형 질화물 반도체층에 인접한 양자장벽층(45a')은, n형 불순물로 도프된 영역으로서, 복수의 델타 도핑막(D1,D2)을 갖는다. 즉, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 상기 p측 양자장벽층(45a')은 일정한 간격을 이격되도록 2개의 델타 도핑막(D1,D2)을 가질 수 있다. In the present embodiment, the
도5의 그래프는 p형 질화물 반도체층(47)에 인접한 활성층(45)영역(A0-A1-A2-A3)의 불순물 농도분포를 나타낸다. 본 실시형태에 채용된 2개의 델타 도핑막(D1,D2)은 도5에 도시된 바와 같이 최외곽 p측 양자장벽층(45a)에서 n형 불순물이 고농도로 분포하는 2개의 피크영역을 제공할 수 있다. 5 shows the impurity concentration distribution of the
상기 n형 불순물은 Si, Ge, Sn 및 Pb로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종일 수 있다. 상기 n형 불순물로 델타 도핑막(D1,D2)은 5×1017?1×1020/㎤ 범위일 수 있다. 이에 한정되지는 않으나, 상기 p측 양자장벽층(45a')은 약 5㎚ ? 약 30㎚의 두께를 가지며, 상기 n형 델타 도핑막(D1,D2)은 약 10 ? 약 40Å의 두께를 가질 수 있다.The n-type impurity may be at least one selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, and Pb. As the n-type impurity, the delta doped films D1 and D2 may be in a range of 5 × 10 17 to 1 × 10 20 / cm 3. Although not limited thereto, the p-side
이러한 2개의 델타 도핑막은 보다 효과적으로 p형 질화물 반도체층(47)으로부터 확산될 수 있는 Mg과 같은 p형 불순물을 효과적으로 억제시킬 뿐만 아니라, p형 질화물층에 인접한 양자장벽층(45a')의 막질을 개선하여 스트레인을 인한 다중양자우물의 벤딩(bending)을 효과적으로 방지하고, 나아가 p형 불순물의 불이익한 확산을 방지함으로써 양자우물층 내의 재결합효율을 보장할 수 있다.
These two delta doped films not only effectively suppress p-type impurities such as Mg that can diffuse from the p-type
아래와 같은 실시예와 비교예를 통해 본 발명에 따른 효과를 확인하고자 하였다.Through the following examples and comparative examples to check the effect of the present invention.
(( 실시예Example ))
6쌍의 In0 .2Ga0 .8N 양자우물층과 GaN 양자장벽층을 갖는 활성층을 갖는 질화물 반도체 발광소자를 제조하되, p형 질화물 반도체층에 인접한 양자장벽층은 양측의 계면영역을 각각 약 3㎚의 GaN막을 갖도록 형성하고, 그 계면영역 사이의 내부영역을 약 7㎚의 InxGa1 - xN을 형성하였다. p형 질화물 반도체층에 가장 인접한 양자장벽층에 피크부근 Si 불순물 농도가 5×1019/㎤ 인 델타 도핑막을 형성하는 반면에, 나머지 양자장벽층에는 고의적으로 도프된 영역을 형성하지 않았다.
6 A pair of In 0 .2 Ga 0 .8 N was prepared in the nitride semiconductor light-emitting device having an active layer having a quantum well layer and a GaN quantum barrier layer and quantum barrier layer adjacent to the p-type nitride semiconductor layer are each a surface area of both sides It was formed to have a GaN film of about 3 nm, and In x Ga 1 - x N of about 7 nm was formed between the interface regions. A delta doped film having a near-peak Si impurity concentration of 5 × 10 19 / cm 3 was formed in the quantum barrier layer closest to the p-type nitride semiconductor layer, whereas the intentionally doped region was not formed in the remaining quantum barrier layer.
(( 비교예Comparative example ))
실시예와 동일한 조건으로 질화물 반도체 발광소자를 제조하되, 최외곽 양자장벽층에 추가적인 도핑영역을 형성하지 않고 다른 양자장벽층과 함께 고의적으로 도프되지 않는 13㎚의 GaN으로 제조하였다.
A nitride semiconductor light emitting device was manufactured under the same conditions as in the example, except that no additional doped region was formed in the outermost quantum barrier layer and 13N GaN was intentionally dope with other quantum barrier layers.
이와 같이 얻어진 실시예와 비교예에 따른 질화물 반도체 발광소자에 대해서 전류밀도에 대한 내부양자효율의 변화를 측정하였다. 그 결과는 도6에 그래프에 도시되어 있다. The changes in the internal quantum efficiency with respect to the current density of the nitride semiconductor light emitting devices according to the examples and the comparative examples thus obtained were measured. The results are shown in the graph in FIG.
본 실시예에 따라 제조된 질화물 반도체 발광소자의 경우에 비교예에 따른 질화물 반도체 발광소자에 비해 다소 양자효율이 높을 뿐만 아니라, 특히 전류밀도의 증가에 따른 양자효율의 감소가 적어 발광효율이 개선된 사실을 확인할 수 있었다.
In the case of the nitride semiconductor light emitting device manufactured according to the present embodiment, the quantum efficiency is slightly higher than that of the nitride semiconductor light emitting device according to the comparative example. I could confirm the fact.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is defined by the appended claims. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that various forms of substitution, modification, and alteration are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, and the appended claims. Will belong to the technical spirit described in.
Claims (8)
상기 복수의 양자장벽층 중 상기 p형 질화물 반도체층에 인접한 p측 양자장벽층에 n형 불순물로 도프된 영역을 갖는 질화물 반도체 발광소자.
a p-type and n-type nitride semiconductor layer and an active layer interposed between the p-type and n-type nitride semiconductor layers and a plurality of quantum barrier layers and a plurality of quantum well layers are alternately stacked,
And a region doped with n-type impurities in a p-side quantum barrier layer adjacent to the p-type nitride semiconductor layer among the plurality of quantum barrier layers.
상기 n형 불순물로 도프된 영역을 갖는 p측 양자장벽층을 제외한 다른 양자장벽층은 고의적으로 n형 불순물로 도프된 영역을 갖지 않은 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method of claim 1,
And the other quantum barrier layer except for the p-side quantum barrier layer having the region doped with the n-type impurity does not have a region deliberately doped with the n-type impurity.
상기 양자장벽층의 상기 n형 불순물로 도프된 영역은 적어도 하나의 n형 델타 도핑(delta doping)막인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1 or 2,
And the region doped with the n-type impurity of the quantum barrier layer is at least one n-type delta doping film.
상기 n형 델타도핑막의 상하부에 상기 양자장벽층 영역이 존재하도록 상기 n형 델타도핑막은 상기 p측 양자장벽층의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method of claim 3,
And the n-type delta doped layer is positioned inside the p-side quantum barrier layer such that the quantum barrier layer region is provided above and below the n-type delta doped layer.
상기 p측 양자장벽층은 약 5㎚ ? 약 30㎚의 두께를 가지며, 상기 n형 델타 도핑막은 약 10 ? 약 40Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method of claim 4, wherein
The p-side quantum barrier layer is about 5 nm? It has a thickness of about 30nm, the n-type delta doped film is about 10? A nitride semiconductor light emitting device having a thickness of about 40 GPa.
상기 양자장벽층의 상기 n형 불순물로 도프된 영역은 n형 변조 도핑(modulation doping) 영역인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1 or 2,
And a region doped with the n-type impurity of the quantum barrier layer is an n-type modulation doping region.
상기 n형 불순물은 Si, Ge, Sn 및 Pb로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 원소인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1 or 2,
And the n-type impurity is at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, and Pb.
상기 n형 불순물로 도핑된 영역은 5×1017?1×1020/㎤ 범위인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.The method according to claim 1 or 2
And a region doped with the n-type impurity is in the range of 5 × 10 17 to 1 × 10 20 / cm 3.
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KR20140079995A (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-30 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device |
KR20140104755A (en) * | 2013-02-21 | 2014-08-29 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor light emitting device |
CN103337573A (en) * | 2013-07-05 | 2013-10-02 | 华灿光电股份有限公司 | Epitaxial wafer of semiconductor light emitting diode and manufacturing method of epitaxial wafer |
CN104201261A (en) * | 2014-09-10 | 2014-12-10 | 天津三安光电有限公司 | Light-emitting diode |
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