KR20120029284A - Light emitting device - Google Patents

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KR20120029284A
KR20120029284A KR1020100091281A KR20100091281A KR20120029284A KR 20120029284 A KR20120029284 A KR 20120029284A KR 1020100091281 A KR1020100091281 A KR 1020100091281A KR 20100091281 A KR20100091281 A KR 20100091281A KR 20120029284 A KR20120029284 A KR 20120029284A
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layer
light emitting
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이성숙
김민호
손철수
황성원
홍병희
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A light emitting device is provided to have a structure which is protected from external environment like moisture by using graphene which is strong for physical and chemical stability. CONSTITUTION: A first semiconductor layer, an active layer, a second semiconductor layer are laminated on a compound semiconductor structure. The compound semiconductor structure comprises a growth substrate(11). The first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer are successively grown up on the growth substrate. Graphene layers(18,19) are spread on at least a part of the outer surface of the compound semiconductor structure. A first electrode(15) and second electrodes(16a, 16b) are respectively formed on the first semiconductor layer and the second semiconductor layer.

Description

발광소자{Light emitting device}[0001]

본 개시는 발광소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그래핀을 이용한 발광소자에 관한 것이다.The present disclosure relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device using graphene.

LED(light emitting diode) 또는 LD(laser diode)와 같은 반도체 발광소자는 전기발광(electroluminescence) 현상, 즉, 전류 또는 전압의 인가에 의해 물질(반도체)에서 빛이 방출되는 현상을 이용하는 것으로, 화합물 반도체를 기반으로 형성된다. 가령, 질화갈륨계 발광소자는 고효율, 고휘도의 소자가 많이 사용되고 있다.A semiconductor light emitting device, such as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD), uses an electroluminescence phenomenon, that is, a phenomenon in which light is emitted from a material (semiconductor) by application of a current or a voltage. It is formed based on. For example, gallium nitride-based light emitting devices are used a lot of high efficiency, high brightness devices.

발광소자에 인가되는 전류량이 예전에 비해 급격히 증가함에 따라 기존구조(Epi-up)의 발광소자는 드룹(Droop) 현상으로 인해 고전류밀도에서는 사용이 어렵다. 이를 개선하기 위해 수직구조의 발광소자가 개발되고 있다. 기본적으로 휘도는 에피(Epi)층의 내부양자효율에 의해 좌우되지만 발광소자 칩의 구조나 설계에 따라 향상되기도 한다. 휘도를 향상시키기 위해서 p형 반도체층에 p형 반사메탈을 증착하여 빛이 n형 반도체층쪽으로 반사시키거나, n형 반도체층에서의 광추출효율을 좋게 하기 위해 표면요철구조를 적용하여 빛을 최대한 칩 외곽으로 방출시키고 있다. As the amount of current applied to the light emitting device increases more rapidly than before, the light-emitting device having an epi-up is difficult to use at a high current density due to the droop phenomenon. In order to improve this, a vertical light emitting device has been developed. Basically, the brightness depends on the internal quantum efficiency of the epi layer, but it may be improved depending on the structure or design of the light emitting device chip. To improve brightness, p-type reflective metal is deposited on the p-type semiconductor layer to reflect light toward the n-type semiconductor layer, or surface irregularities are applied to maximize the light extraction efficiency in the n-type semiconductor layer. Emitted outside the chip.

발광소자의 특성은 높은 휘도 만큼, 수명 등의 높은 신뢰성을 요구한다. 최근 에너지 소비효율 및 환경보호에 대한 관심이 높아지면서 기존의 광원을 대체할 친환경 광원인 발광소자는 고출력의 광에 비례하여 수명 즉 신뢰성 특성 또한 중요한 고려사항이다. The characteristics of the light emitting device require high reliability, such as lifetime, as high brightness. Recently, as interest in energy consumption efficiency and environmental protection has increased, the light emitting device, which is an environmentally friendly light source to replace the existing light source, is also an important consideration in terms of lifetime, reliability characteristics, in proportion to light of high power.

수분과 같은 외부 환경으로부터 더욱 안정적으로 보호될 수 있는 구조의 발광소자를 제공한다. Provided is a light emitting device having a structure that can be more stably protected from an external environment such as moisture.

일 유형에 따르는 발광소자는 제1 반도체층과, 활성층과, 제2 반도체층이 적층된 화합물 반도체 구조물; 및 화합물 반도체 구조물의 외면의 적어도 일부에 도포되는 그래핀층;을 포함한다. A light emitting device according to one type includes a compound semiconductor structure in which a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer are stacked; And a graphene layer applied to at least a portion of an outer surface of the compound semiconductor structure.

화합물 반도체 구조물은 제1 반도체층, 활성층, 및 제2 반도체층이 순차적으로 성장되는 성장기판을 더 포함하며, 제1 반도체층 및 제2 반도체층 각각에는 제1 전극 및 제2 전극이 형성되며, 제1 전극 및 제2 전극 각각의 적어도 일부는 외부로 노출되어 있을 수 있다. The compound semiconductor structure further includes a growth substrate on which the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer are sequentially grown, and a first electrode and a second electrode are formed on each of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. At least a portion of each of the first electrode and the second electrode may be exposed to the outside.

제1 반도체층의 상면은 광방출면이 되며, 광방출면의 적어도 일부에는 제1 전극이 형성되며, 상기 그래핀층은 상기 제1 반도체층의 상기 제1 전극의 적어도 일부를 제외한 나머지 상면에 도포되어 있을 수 있다. 또한, 상기 제2 반도체층에 접합되는 전극기판이 더 마련되어, 제2 반도체층은 전극기판을 통하여 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. An upper surface of the first semiconductor layer is a light emitting surface, and a first electrode is formed on at least a portion of the light emitting surface, and the graphene layer is applied on the remaining upper surface except at least a portion of the first electrode of the first semiconductor layer. It may be. In addition, an electrode substrate may be further bonded to the second semiconductor layer, and the second semiconductor layer may be electrically connected to the outside through the electrode substrate.

제1 반도체층의 상면은 광방출면이 되며, 그래핀층은 제1 반도체층의 상면에 도포되어 있을 수 있다. 이때, 제2 반도체층에 접합되어, 제2 반도체층을 외부와 전기적으로 연결하는 전극기판이 더 마련될 수 있다. 또한, 활성층 및 제2 반도체층의 일부 영역에 제1 반도체층까지 뚫려있는 홀이 마련되며, 전극기판은 홀을 통해 제1 반도체층을 외부와 전기적으로 연결할 수 있다. The top surface of the first semiconductor layer may be a light emitting surface, and the graphene layer may be coated on the top surface of the first semiconductor layer. In this case, an electrode substrate bonded to the second semiconductor layer and electrically connecting the second semiconductor layer to the outside may be further provided. In addition, holes are formed in some regions of the active layer and the second semiconductor layer, the holes extending to the first semiconductor layer, and the electrode substrate may electrically connect the first semiconductor layer to the outside through the holes.

화합물 반도체 구조물과 그래핀층 사이에 절연층이 더 개재될 수 있다. 이때, 절연층은 SiO2로 형성될 수 있다. An insulating layer may be further interposed between the compound semiconductor structure and the graphene layer. In this case, the insulating layer may be formed of SiO 2 .

개시된 실시예들에 따른 발광소자는 그래핀의 강한 물리적, 화학적 안정성에 기초하여 수분과 같은 외부 환경에 대해 안정적일 수 있다. The light emitting device according to the disclosed embodiments may be stable to an external environment such as moisture based on the strong physical and chemical stability of graphene.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 개략적인 측면도이다.
도 2는 도 1의 발광소자의 패시베이션층에 사용되는 그래핀을 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 1의 발광소자의 변형예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자의 개략적인 측면도이다.
10, 10', 20...발광소자 11...성장기판
12, 22...제1 반도체층 13, 23...활성층
14, 24....제2 반도체층 14a, 22a...광방출면
15, 25a, 25b...제1 전극 16a, 16b, 26a, 26b...제2 전극
17...절연층 18, 19, 28, 29...그래핀층
21...전극기판
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>1 is a schematic side view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 schematically illustrates graphene used in the passivation layer of the light emitting device of FIG. 1.
3 illustrates a modification of the light emitting device of FIG. 1.
4 is a schematic side view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
10, 10 ', 20 ... Light emitting element 11 ... Growth substrate
12, 22 ... first semiconductor layer 13, 23 ... active layer
14, 24 ... second semiconductor layer 14a, 22a ... light emitting surface
15, 25a, 25b ... first electrode 16a, 16b, 26a, 26b ... second electrode
17 Insulation layer 18, 19, 28, 29 ... Graphene layer
21.electrode substrate
Description of the Related Art [0002]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings refer to like elements, and the size or thickness of each element may be exaggerated for clarity.

본 명세서에서 "그래핀(graphene)"이라는 용어는 복수개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 이차원 구조의 탄소 육각망면, 즉 벌집 구조의 2차원 박막을 형성한 폴리시클릭 방향족 분자를 의미하며, 상기 공유결합으로 연결된 탄소원자들은 기본 반복단위로서 6원환을 형성하나, 5원환 및/또는 7원환을 더 포함하는 것도 가능하다. 따라서 상기 그래핀은 서로 공유결합된 탄소원자들(통상 sp2 결합)의 단일층으로서 보이게 된다. 상기 그래핀은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이와 같은 구조는 그래핀 내에 포함될 수 있는 5원환 및/또는 7원환의 함량에 따라 달라질 수 있다. 상기 그래핀은 단일층으로 이루어질 수 있으나, 이들이 여러 개 서로 적층되어 복수층을 형성하는 것도 가능하다. As used herein, the term “graphene” refers to a polycyclic aromatic molecule in which a plurality of carbon atoms are covalently linked to each other to form a carbon hexagonal network of two-dimensional structure, that is, a two-dimensional thin film of a honeycomb structure. Covalently linked carbon atoms form a 6-membered ring as a basic repeating unit, but may further include a 5-membered ring and / or a 7-membered ring. Thus, the graphene is seen as a single layer of covalently bonded carbon atoms (usually sp 2 bonds). The graphene may have a variety of structures, such a structure may vary depending on the content of 5-membered and / or 7-membered rings that may be included in the graphene. The graphene may be formed of a single layer, but they may be stacked with each other to form a plurality of layers.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 개략적인 측면도이며, 도 2는 본 실시예의 발광소자의 패시베이션(passivation) 층에 사용되는 그래핀을 개략적으로 도시한다. FIG. 1 is a schematic side view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 schematically shows graphene used in a passivation layer of the light emitting device of this embodiment.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 발광소자(10)는 성장기판(11) 상에 순차적으로 적층되어 형성되는 화합물 반도체 구조물인 제1 반도체층(12), 활성층(13), 제2 반도체층(14)을 포함한다. 화합물 반도체 구조물은 제1 반도체층(12)의 일부 영역(12a)이 노출될 수 있도록 단차되어 있을 수 있다. 제1 반도체층(12)의 노출된 일부 영역(12a)에는 제1 전극(15)이 마련된다. 제2 반도체층(14)의 상면(14a)은 광방출면이 되며, 제2 반도체층(14)의 상면(14a)에는 제2 전극층(16a)과 제2 전극층(16a)의 일부에 외부와 전기적 접촉을 위한 제2 전극패드(16b)가 마련된다. Referring to FIG. 1, the light emitting device 10 according to the present exemplary embodiment includes a first semiconductor layer 12, an active layer 13, and a second semiconductor layer, which are compound semiconductor structures that are sequentially stacked on the growth substrate 11. 14). The compound semiconductor structure may be stepped to expose some regions 12a of the first semiconductor layer 12. The first electrode 15 is provided in the exposed partial region 12a of the first semiconductor layer 12. The upper surface 14a of the second semiconductor layer 14 becomes a light emitting surface, and the upper surface 14a of the second semiconductor layer 14 is external to the second electrode layer 16a and a part of the second electrode layer 16a. The second electrode pad 16b for electrical contact is provided.

제1 반도체층(12), 활성층(13), 제2 반도체층(14)을 이루는 화합물 반도체 구조물의 외벽에서 전기적 접촉을 위한 영역을 제외한 나머지 외벽은 그래핀층(18,19)으로 도포되어 있다. 즉, 제2 반도체층(14)의 상면(14a)에서 제2 전극패드(16b)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에는 그래핀층(18)이 도포되어 있다. 또한, 제1 반도체층(12)의 노출된 일부 영역(12a)에서 제1 전극(15)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역과 제2 반도체층(14)의 측벽(14b)에는 그래핀층(19)이 도포되어 있다.The outer walls of the compound semiconductor structure constituting the first semiconductor layer 12, the active layer 13, and the second semiconductor layer 14 except the region for electrical contact are coated with graphene layers 18 and 19. That is, the graphene layer 18 is coated on the remaining area except the area where the second electrode pad 16b is formed on the upper surface 14a of the second semiconductor layer 14. In addition, the graphene layer 19 may be formed in the remaining portions of the first semiconductor layer 12 except the region where the first electrode 15 is formed and the sidewalls 14b of the second semiconductor layer 14. Is applied.

상기와 같은 그래핀층(18, 19)은 도 2에 도시된 바와 같이 복수개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 형성된 이차원 구조의 탄소 육각망면, 즉 벌집 구조의 2차원 박막이다. 그래핀층(18, 19)은 탄소원자들의 단일층으로 이루어질 수 있으나, 이들이 여러 개 서로 적층되어 복수층을 형성하는 것도 가능하다. 이러한 그래핀층(18, 19)은 기계적 박리법, 화학적 박리법, SiC의 열처리법, 화학증기 증착법, 에피택셜 합성법, 유기 합성법 등의 공지의 제조 방법들을 통해 형성될 수 있다. As shown in FIG. 2, the graphene layers 18 and 19 are two-dimensional thin films of two-dimensional carbon hexagonal networks, that is, honeycomb structures formed by a plurality of carbon atoms covalently connected to each other. The graphene layers 18 and 19 may be made of a single layer of carbon atoms, but they may be stacked with each other to form a plurality of layers. The graphene layers 18 and 19 may be formed through known manufacturing methods such as mechanical peeling, chemical peeling, heat treatment of SiC, chemical vapor deposition, epitaxial synthesis, and organic synthesis.

과거 2차원 물질은 열역학적으로 불안정하여 자연스러운 형태로 존재할 수 없다고 생각되어 왔으나, 한 층의 그래핀은 매우 안정적이며 결정성이 뛰어나다는 것이 밝혀졌다. 이러한 그래핀은 안정적인 2차원 결정 구조에 의해 수분과 같은 외부 환경에 대해 강한 특성을 지닌다. In the past, two-dimensional materials have been thought to be thermodynamically unstable and cannot exist in their natural form, but it has been found that a layer of graphene is very stable and highly crystalline. Such graphene has strong characteristics against external environment such as moisture due to stable two-dimensional crystal structure.

고온고습하에서 동작시 발광소자(10)의 화합물 반도체 구조물 내로 수분이 침투하여 빛샘(leakage) 특성을 저하시킬 수 있다는 점에서, 발광소자(10)의 신뢰성 특성을 확보하는 것은 중요한 요소이다. 이에 본 실시예의 발광소자(10)는 수분 등의 외부 환경에 대응하는 패시베이션층으로 그래핀층(18, 19)을 사용하여 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.It is important to secure the reliability characteristics of the light emitting device 10 in that moisture may penetrate into the compound semiconductor structure of the light emitting device 10 when operating under high temperature and high humidity, thereby reducing the leakage characteristic. Accordingly, the light emitting device 10 according to the present embodiment may secure high reliability by using the graphene layers 18 and 19 as passivation layers corresponding to external environments such as moisture.

또한, 그래핀의 전기전도특성은 도펀트를 도핑함으로써 절연체의 성격을 갖도록 화학적 반응을 일으킬 수 있다. 따라서, 본 실시예의 그래핀층(18, 19)은 외부 환경에 대응하는 패시베이션층으로의 기능뿐만 아니라 절연층으로서도 기능할 수 있다.In addition, the electrical conductivity of the graphene may cause a chemical reaction to have the nature of the insulator by doping the dopant. Therefore, the graphene layers 18 and 19 of this embodiment can function not only as a passivation layer corresponding to an external environment but also as an insulating layer.

성장기판(11)은 화합물 반도체 구조물이 성장될 수 있는 기판으로서, 예를 들어 사파이어(Al2O3) 기판, SiC 기판, GaN 기판, ZnO 기판, 실리콘 기판 등일 수 있다.The growth substrate 11 may be a substrate on which a compound semiconductor structure may be grown, and may be, for example, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a SiC substrate, a GaN substrate, a ZnO substrate, a silicon substrate, or the like.

제1 반도체층(12), 활성층(13), 제2 반도체층(14)을 이루는 화합물 반도체 구조물은 예를 들어, GaN, InN, AlN 등과 같은 III-V족 화합물 반도체로 결정성장되어 형성될 수 있다. The compound semiconductor structure of the first semiconductor layer 12, the active layer 13, and the second semiconductor layer 14 may be formed by crystal growth of, for example, a group III-V compound semiconductor such as GaN, InN, AlN, or the like. have.

제1 반도체층(12)은 n형 도전성을 가질 수 있으며, 제2 반도체층(14)은 p형 도전성을 가질 수 있다. 경우에 따라서 n형 도전성과 p형 도전성을 뒤바뀔 수 있다. 제1 및 제2 반도체층(12, 14)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 도시하지는 않았지만, 제1 반도체층(13)과 기판(11) 사이에 화합물 반도체 구조물의 안정적인 성장을 위한 버퍼층(buffer layer)이 구비될 수 있다. The first semiconductor layer 12 may have n-type conductivity, and the second semiconductor layer 14 may have p-type conductivity. In some cases, n-type conductivity and p-type conductivity may be reversed. The first and second semiconductor layers 12 and 14 may have a single layer or a multilayer structure. Although not shown, a buffer layer may be provided between the first semiconductor layer 13 and the substrate 11 for stable growth of the compound semiconductor structure.

광방출면인 제2 반도체층(14)의 상면(14a)은 광추출효율을 향상시키기 위하여 표면요철구조를 가질 수 있다. 이에 따라 제2 반도체층(14)의 상면(14a)에 도포되는 그래핀층(18)은 표면요철구조를 따라 형성될 수 있다. The upper surface 14a of the second semiconductor layer 14, which is a light emitting surface, may have a surface uneven structure to improve light extraction efficiency. Accordingly, the graphene layer 18 applied to the upper surface 14a of the second semiconductor layer 14 may be formed along the surface uneven structure.

제1 반도체층(12)과 제2 반도체층(14) 사이에는 활성층(13)이 위치한다. 활성층(13)은 예를 들어, 다중양자우물(Multiple Quantum Well: MQW) 구조로 형성될 수 있다. 다중양자우물구조는 다수의 양자 우물층과 이들 사이에 형성된 다수의 양자 장벽층으로 이루어진다. 구체적인 예로서, 화합물 반도체 구조물이 질화갈륨계인 경우, 제1 반도체층(12)은 n형 불순물 도핑된 GaN으로 형성되고, 제2 반도체층(14)은 p형 불순물 도핑된 GaN으로 형성되며, 활성층(13)은 InGaN로 이루어진 다중 우물층과 GaN로 이루어진 양자 장벽층들이 다수개 적층되어 형성될 수 있다. 제1 반도체층(12)과 제2 반도체층(14)을 통해 주입된 전자, 정공은 활성층(13)에서 만나 빛(L)을 방출한다. 방출된 빛(L)은 제2 반도체층(14)의 상면(14a)을 통해 방출된다.The active layer 13 is positioned between the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 14. The active layer 13 may be formed of, for example, a multiple quantum well (MQW) structure. The multi-quantum well structure consists of a plurality of quantum well layers and a plurality of quantum barrier layers formed therebetween. As a specific example, when the compound semiconductor structure is gallium nitride-based, the first semiconductor layer 12 is formed of n-type impurity doped GaN, the second semiconductor layer 14 is formed of p-type impurity doped GaN, and the active layer Numeral 13 may be formed by stacking multiple well layers made of InGaN and quantum barrier layers made of GaN. Electrons and holes injected through the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 14 meet in the active layer 13 to emit light L. FIG. The emitted light L is emitted through the top surface 14a of the second semiconductor layer 14.

도 3은 도 1의 발광소자의 변형예를 도시한다. 도 3을 참조하면, 본 변형예의 발광소자(10')는 제1 반도체층(12), 활성층(13), 제2 반도체층(14)을 이루는 화합물 반도체 구조물과 그래핀층(18, 19) 사이에 개재된 절연층(17)을 더 포함한다는 점에서 도 1을 참조하여 설명한 실시예의 발광소자(10)와 차이가 있다. 절연층(17)은 광방출면인 제2 반도체층(14)의 상면(14a)까지 도포하므로, SiO2등의 공지의 투명한 절연물질로 형성될 수 있다. 본 변형예의 경우, 절연층(17)이 별도로 마련되므로, 그래핀층(18, 19)이 절연성을 확보하기 위한 화학적 변형을 일으킬 필요는 없다. 3 illustrates a modification of the light emitting device of FIG. 1. Referring to FIG. 3, the light emitting device 10 ′ of the present modification includes a compound semiconductor structure and a graphene layer 18 and 19 that constitute the first semiconductor layer 12, the active layer 13, and the second semiconductor layer 14. It differs from the light emitting element 10 of the embodiment described with reference to FIG. 1 in that it further includes an insulating layer 17 interposed therebetween. Since the insulating layer 17 is applied to the upper surface 14a of the second semiconductor layer 14 which is the light emitting surface, it may be formed of a known transparent insulating material such as SiO 2 . In this modified example, since the insulating layer 17 is separately provided, the graphene layers 18 and 19 do not need to cause chemical deformation to ensure insulation.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자의 개략적인 측면도이다. 4 is a schematic side view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 발광소자(20)는 제1 반도체층(22), 활성층(23), 및 제2 반도체층(24)으로 이루어진 화합물 반도체 구조물이 전기적 배선을 위한 전극기판(21)과 접합된 수직형 구조이다. 화합물 반도체 구조물은 별도의 성장기판(미도시)을 통해 제1 반도체층(22), 활성층(23), 및 제2 반도체층(24)이 순차적으로 결정성장되어 형성되며, 화합물 반도체 구조물이 전극기판(21)과 접합된 이후 성장기판은 제거된다. 제1 반도체층(22), 활성층(23), 및 제2 반도체층(24)으로 이루어진 화합물 반도체 구조물은 도 1을 참조하여 설명한 예와 같이 GaN, InN, AlN 등과 같은 III-V족 화합물 반도체로 결정성장되어 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4, in the light emitting device 20 of the present embodiment, a compound semiconductor structure including a first semiconductor layer 22, an active layer 23, and a second semiconductor layer 24 is formed of an electrode substrate 21 for electrical wiring. It is a vertical structure bonded to). The compound semiconductor structure is formed by sequentially growing the first semiconductor layer 22, the active layer 23, and the second semiconductor layer 24 through a separate growth substrate (not shown), and the compound semiconductor structure is an electrode substrate. The growth substrate is removed after joining with (21). The compound semiconductor structure including the first semiconductor layer 22, the active layer 23, and the second semiconductor layer 24 may be a group III-V compound semiconductor such as GaN, InN, AlN, or the like as described with reference to FIG. 1. It can be formed by crystal growth.

본 실시예의 경우, 성장기판이 제거된 면에 해당되는 제1 반도체층(22)의 상면(22a)이 광방출면이 된다. 제1 반도체층(22)의 상면(22a)은 광추출효율의 향상을 위해 표면요철구조로 가공될 수 있다.In the present embodiment, the upper surface 22a of the first semiconductor layer 22 corresponding to the surface from which the growth substrate is removed becomes the light emitting surface. The upper surface 22a of the first semiconductor layer 22 may be processed into a surface concave-convex structure to improve light extraction efficiency.

화합물 반도체 구조물은 제1 반도체층(22)가 전극기판(21)에 전기적으로 배선될 수 있도록 홀(24a)이 마련된다. 홀(24a)은 제2 반도체층(24)과 함께 활성층(23) 및 제1 반도체층(22)의 일부까지 뚫려 있으며, 도전성 물질인 제1 전극(25a)으로 채워진다. 제1 전극(25a)은 전극기판(21)에 마련된 제1 전극층(25b)을 통해 외부와 전기적으로 연결된다. 또한, 제2 반도체층(24)의 적어도 일부는 전극기판(21)에 마련된 제2 전극층(26a)과 접촉하며, 제2 전극층(26a)은 화합물 반도체 구조물의 외곽까지 연장된다. 화합물 반도체 구조물의 외곽으로 연장된 제2 전극층(26a) 상에는 제2 전극패드(26b)가 형성되어, 제2 반도체층(23)은 외부와 전기적으로 연결된다. 참조번호 27은 제1 전극(25a), 제1 전극층(25b), 제2 전극층(26a), 제2 전극패드(26)들을 전기적으로 절연시키는 절연물질을 나타낸다.In the compound semiconductor structure, holes 24a are provided to allow the first semiconductor layer 22 to be electrically wired to the electrode substrate 21. The hole 24a is drilled together with the second semiconductor layer 24 to a part of the active layer 23 and the first semiconductor layer 22, and is filled with the first electrode 25a, which is a conductive material. The first electrode 25a is electrically connected to the outside through the first electrode layer 25b provided on the electrode substrate 21. In addition, at least a part of the second semiconductor layer 24 is in contact with the second electrode layer 26a provided on the electrode substrate 21, and the second electrode layer 26a extends to the outside of the compound semiconductor structure. The second electrode pad 26b is formed on the second electrode layer 26a extending to the outside of the compound semiconductor structure, and the second semiconductor layer 23 is electrically connected to the outside. Reference numeral 27 denotes an insulating material that electrically insulates the first electrode 25a, the first electrode layer 25b, the second electrode layer 26a, and the second electrode pads 26.

제1 반도체층(22), 활성층(23), 제2 반도체층(24)을 이루는 화합물 반도체 구조물의 외벽에서 전기적 접촉을 위한 영역을 제외한 나머지 외벽은 그래핀층(28,29)으로 도포되어 있다. 즉, 제1 반도체층(22)의 상면(22a) 전체는 그래핀층(18)이 도포되어 있다. 제1 반도체층(22)의 상면(22a)이 표면요철구조를 가짐에 따라 제1 반도체층(22)의 상면(22a)에 도포되는 그래핀층(28)은 요철구조로 형성될 수 있다.The outer walls of the compound semiconductor structure constituting the first semiconductor layer 22, the active layer 23, and the second semiconductor layer 24 except the region for electrical contact are coated with graphene layers 28 and 29. That is, the graphene layer 18 is coated on the entire upper surface 22a of the first semiconductor layer 22. As the upper surface 22a of the first semiconductor layer 22 has a surface uneven structure, the graphene layer 28 applied to the upper surface 22a of the first semiconductor layer 22 may have a uneven structure.

또한, 제1 반도체층(22), 활성층(23), 제2 반도체층(24)의 측벽(22b)에도 그래핀층(29)이 도포되어 있다. 제2 전극층(26a)에서 제2 전극패드(26b)를 제외한 나머지 노출영역도 그래핀층(29)이 도포될 수 있다.In addition, the graphene layer 29 is also coated on the sidewalls 22b of the first semiconductor layer 22, the active layer 23, and the second semiconductor layer 24. The graphene layer 29 may also be applied to the remaining areas of the second electrode layer 26a except for the second electrode pads 26b.

전술한 바와 같이, 그래핀층(28, 29)은 안정적인 2차원 결정 구조에 의해 수분과 같은 외부 환경에 대해 강한 특성을 지닌다. 따라서, 본 실시예의 발광소자(20)는 수분 등의 외부 환경에 대응하는 패시베이션층으로 그래핀층(18, 19)을 사용하여 높은 신뢰성을 확보할 수 있다. As described above, the graphene layers 28 and 29 have strong characteristics against external environments such as moisture by the stable two-dimensional crystal structure. Therefore, the light emitting device 20 according to the present embodiment can secure high reliability by using the graphene layers 18 and 19 as passivation layers corresponding to external environments such as moisture.

또한 전술한 바와 같이, 그래핀의 전기전도특성은 도펀트를 도핑함으로써 절연체의 성격을 갖도록 화학적 반응을 일으킬 수 있도록 하여, 본 실시예의 그래핀층(18, 19)은 절연층으로서도 기능할 수 있다. 경우에 따라서, 화합물 반도체 구조물과 그래핀층(18, 19) 사이에 절연층(도 3의 17 참조)을 더 개재할 수도 있을 것이다.In addition, as described above, the electrical conductivity of the graphene can cause a chemical reaction to have the characteristics of the insulator by doping the dopant, the graphene layers 18, 19 of the present embodiment can also function as an insulating layer. In some cases, an insulating layer (see 17 in FIG. 3) may be further interposed between the compound semiconductor structure and the graphene layers 18 and 19.

본 실시예는 제2 전극패드(26b)를 통해 제2 반도체층(24)이 외부와 전기적으로 연결된 구조를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 전극패드(26b)를 대신하여, 전극기판(21)에 제2 전극을 위한 회로 패턴이 마련되어, 제1 전극(25a)에 연결되는 회로 패턴과 함께 외부와 전기적으로 연결될 수도 있다.In the present embodiment, a structure in which the second semiconductor layer 24 is electrically connected to the outside through the second electrode pad 26b is described as an example, but is not limited thereto. In place of the second electrode pad 26b, a circuit pattern for the second electrode may be provided on the electrode substrate 21, and may be electrically connected to the outside along with a circuit pattern connected to the first electrode 25a.

또한, 본 실시예는 제1 반도체층(22)의 전기적 배선을 위해 홀(24a)이 화합물 반도체 구조물에 마련된 구조를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 광방출면인 제1 반도체층(22)의 상면(22a)의 일부가 외부로 노출되어 전기적으로 연결될 수도 있다.In addition, the present embodiment has been described using a structure in which the hole 24a is provided in the compound semiconductor structure for the electrical wiring of the first semiconductor layer 22, but is not limited thereto. For example, a portion of the upper surface 22a of the first semiconductor layer 22, which is the light emitting surface, may be exposed to the outside and electrically connected thereto.

전술한 본 발명인 발광소자는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다. The above-described light emitting device of the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings for clarity, but this is only an example, and those skilled in the art may have various modifications and other equivalent embodiments therefrom. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

Claims (8)

제1 반도체층, 활성층, 및 제2 반도체층이 적층된 화합물 반도체 구조물; 및
상기 화합물 반도체 구조물의 외면의 적어도 일부에 도포되는 그래핀층;을 포함하는 발광소자.A compound semiconductor structure in which a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer are stacked; And
And a graphene layer applied to at least a portion of an outer surface of the compound semiconductor structure. 제1 항에 있어서,
상기 화합물 반도체 구조물은 상기 제1 반도체층, 활성층, 및 제2 반도체층이 순차적으로 성장되는 성장기판을 더 포함하며,
상기 제1 반도체층 및 제2 반도체층 각각에는 제1 전극 및 제2 전극이 형성되며, 상기 제1 전극 및 제2 전극 각각의 적어도 일부는 외부로 노출된 발광소자.The method according to claim 1,
The compound semiconductor structure further includes a growth substrate on which the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer are sequentially grown.
A first electrode and a second electrode are formed on each of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and at least a portion of each of the first electrode and the second electrode is exposed to the outside. 제1 항에 있어서,
상기 제1 반도체층의 상면은 광방출면이 되며,
상기 광방출면의 적어도 일부에는 제1 전극이 형성되며,
상기 그래핀층은 상기 제1 반도체층의 상기 제1 전극의 적어도 일부를 제외한 나머지 상면에 도포된 발광소자.The method according to claim 1,
The upper surface of the first semiconductor layer is a light emitting surface,
A first electrode is formed on at least part of the light emitting surface,
The graphene layer is a light emitting device is coated on the upper surface of the first semiconductor layer except at least a portion of the first electrode. 제3 항에 있어서,
상기 제2 반도체층에 접합되어, 상기 제2 반도체층을 외부와 전기적으로 연결하는 전극기판을 더 포함하는 발광소자.The method of claim 3,
And an electrode substrate bonded to the second semiconductor layer to electrically connect the second semiconductor layer to the outside. 제1 항에 있어서,
상기 제1 반도체층의 상면은 광방출면이 되며,
상기 그래핀층은 상기 제1 반도체층의 상면에 도포된 발광소자.The method according to claim 1,
The upper surface of the first semiconductor layer is a light emitting surface,
The graphene layer is a light emitting device coated on the upper surface of the first semiconductor layer. 제5 항에 있어서,
상기 제2 반도체층에 접합되어, 상기 제2 반도체층을 외부와 전기적으로 연결하는 전극기판을 더 포함하며,
상기 활성층 및 상기 제2 반도체층의 일부 영역에 상기 제1 반도체층까지 뚫려있는 홀이 마련되며, 상기 전극기판은 상기 홀을 통해 상기 제1 반도체층을 외부와 전기적으로 연결하는 발광소자.The method of claim 5,
An electrode substrate bonded to the second semiconductor layer and electrically connecting the second semiconductor layer to the outside;
A light emitting device is provided in a portion of the active layer and the second semiconductor layer is a hole that is open to the first semiconductor layer, the electrode substrate electrically connects the first semiconductor layer to the outside through the hole. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 화합물 반도체 구조물과 상기 그래핀층 사이에 개재된 절연층을 더 포함하는 발광소자.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The light emitting device further comprises an insulating layer interposed between the compound semiconductor structure and the graphene layer. 제7 항에 있어서,
상기 절연층은 SiO2로 형성되는 발광소자.The method of claim 7, wherein
The insulating layer is formed of SiO 2 light emitting device.
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