KR20120059062A - 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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성영규
신윤희
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Abstract

발광소자 및 그 제조방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 발광소자는 반도체 발광유닛에 접촉된 방열구조체를 포함할 수 있다. 상기 방열구조체는 나노패턴층 및 그래핀층을 포함할 수 있다. 상기 나노패턴층의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 상기 그래핀층이 구비될 수 있다. 상기 나노패턴층은 열전도성 전기전도 물질, 예컨대, 소정의 금속으로 형성될 수 있다. 상기 방열구조체는 전극으로 사용될 수 있다.

Description

발광소자 및 그 제조방법{Light emitting device and method of manufacturing the same}
본 개시는 발광소자 및 그 제조방법, 보다 상세하게는 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
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 이용한다. 상기 반도체 발광소자의 활성층(즉, 발광층)에서 전자와 정공이 결합하면서 상기 활성층의 에너지 밴드갭(band gap)에 해당하는 만큼의 에너지가 빛의 형태로 방출될 수 있다. 따라서 상기 활성층의 에너지 밴드갭(band gap)의 크기에 따라 상기 발광소자에서 발생되는 빛의 파장이 달라질 수 있다.
그런데 상용화된 반도체 발광소자는 일반적으로 열전도도가 낮은 기판(대표적으로, 사파이어 기판)을 사용하므로 방열 특성이 우수하지 못한 단점이 있다. 특히, 전류 주입량이 증가할수록 발생하는 열도 많아지므로, 방열 문제는 고출력 발광소자의 개발에 큰 장애가 될 수 있다. 사파이어 기판 대신 SiC 기판이나 GaN 기판을 사용하는 것이 방열 특성 측면에서 다소 유리할 수 있지만, SiC 기판이나 GaN 기판 등은 고가(사파이어 기판의 약 10배 이상)이므로 제조 단가를 높이는 문제가 있다.
방열 특성이 우수한 발광소자를 제공한다.
상기 발광소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 한 측면(aspect)에 따르면, 제1 도전형 반도체와 제2 도전형 반도체 및 이들 사이에 활성층을 포함하는 반도체 발광유닛; 및 상기 반도체 발광유닛에 접촉된 것으로 나노패턴층 및 그래핀층을 포함하는 방열구조체;를 구비하는 발광소자가 제공된다.
상기 나노패턴층은 금속으로 형성될 수 있다.
상기 나노패턴층은 줄무늬 패턴(stripe pattern)을 가질 수 있다.
상기 그래핀층은 상기 나노패턴층의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 구비될 수 있다.
상기 그래핀층은 시트(sheet) 타입일 수 있다.
상기 그래핀층은 줄무늬 패턴(stripe pattern)을 가질 수 있다.
상기 그래핀층은 그물망(mesh) 구조를 가질 수 있다.
상기 그래핀층의 적어도 하나의 모서리(edge)는 암체어(armchair) 구조를 가질 수 있다.
상기 그래핀층의 적어도 하나의 모서리는 지그재그(zigzag) 구조를 가질 수 있다.
상기 그래핀층의 적어도 일부는 수소 처리된(H-terminated) 영역일 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체의 상면은 제1 및 제2 영역을 포함할 수 있고, 상기 제1 도전형 반도체의 상기 제1 영역 상에 상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체가 순차로 구비될 수 있고, 상기 제1 도전형 반도체의 상기 제2 영역 및 상기 제2 도전형 반도체의 상면 중 적어도 하나에 상기 방열구조체가 구비될 수 있다.
상기 반도체 발광유닛은 기판 상에 구비될 수 있고, 상기 기판의 하면 및 상기 제2 도전형 반도체의 상면 중 적어도 하나에 상기 방열구조체가 구비될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체 상에 상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체가 순차로 구비될 수 있고, 상기 제1 도전형 반도체의 하면 및 상기 제2 도전형 반도체의 상면 중 적어도 하나에 상기 방열구조체가 구비될 수 있다.
상기 방열구조체의 적어도 일부는 전극으로 사용될 수 있다.
상기 발광소자는 상기 제1 도전형 반도체에 전기적으로 연결된 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체에 전기적으로 연결된 제2 전극;을 더 포함할 수 있다.
방열 특성이 우수한 발광소자를 구현할 수 있다.
상기 발광소자를 비교적 간단하고 저렴한 공정으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자에 사용되는 그래핀층의 다양한 구조를 보여주는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나노패턴층 및 그래핀층의 적층 구조를 보여주는 사시도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 보여주는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10 : 나노패턴층 20 : 그래핀층
100 : 기판 110 : 제1 도전형 반도체층
120 : 활성층 130 : 제2 도전형 반도체층
140a, 140b : 방열구조체 150a, 150b : 전극
G1?G3 : 그래핀 h1 : 나노 홀(hole)
이하, 본 발명의 실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 보여준다.
도 1을 참조하면, 기판(100) 상에 제1 도전형 반도체층(110)이 구비될 수 있다. 기판(100)은 일반적인 반도체소자 공정에서 사용되는 다양한 기판 중 어느 하나일 수 있다. 예컨대, 기판(100)은 사파이어(Al2O3) 기판, Si 기판, SiC 기판, AlN 기판 및 Si-Al 기판 중 어느 하나일 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것이고, 이외에 다른 기판을 사용할 수도 있다. 제1 도전형 반도체층(110)은, 예컨대, n형 반도체층일 수 있지만, 경우에 따라서는, p형 반도체층일 수도 있다.
제1 도전형 반도체층(110) 상에 활성층(120) 및 제2 도전형 반도체층(130)이 순차로 적층될 수 있다. 활성층(120) 및 제2 도전형 반도체층(130)은 제1 도전형 반도체층(110)의 상면 일부에 구비될 수 있다. 활성층(120)은 전자와 정공이 결합하면서 빛을 방출하는 발광층일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(130)은 p형 반도체층이거나, n형 반도체층일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전형 반도체층(130)은 단순하게 도시되어 있지만, 이들은 다양한 변형 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 도전형 반도체층(110) 및 제2 도전형 반도체층(130)은 다층 구조를 가질 수 있다. 활성층(120)은 양자우물층과 장벽층이 1회 이상 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 양자우물층은 단일양자우물(single quantum well) 구조 또는 다중양자우물(multi-quantum well) 구조를 가질 수 있다. 또한 도시하지는 않았지만, 초격자구조층(superlattice structure layer)이 더 구비될 수도 있다. 제1 도전형 반도체층(110)과 기판(100) 사이에 소정의 버퍼층(buffer layer)이 더 구비될 수도 있다. 그 밖에도 다양한 변형이 가능하다. 그러므로 여기서 제1 도전형 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전형 반도체층(130)으로 구성된 적층구조물은 반도체 발광구조(발광요소)의 다양한 변형 구조를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
제1 도전형 반도체층(110)의 상면(노출면) 및 제2 도전형 반도체층(130)의 상면 중 적어도 하나에 방열구조체(140a, 140b)가 구비될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(110)의 상면에 제1 방열구조체(140a)가 구비될 수 있고, 제2 도전형 반도체층(130)의 상면에 제2 방열구조체(140b)가 구비될 수 있다. 제1 및 제2 방열구조체(140a, 140b)는 동일한(혹은, 유사한) 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 방열구조체(140a, 140b)는 나노패턴층(nano-patterned layer)(10)과 그래핀층(graphene layer)(20)을 포함할 수 있다. 나노패턴층(10)의 상면 및 하면 중 적어도 하나, 예컨대, 상면에 그래핀층(20)이 구비될 수 있다.
나노패턴층(10)은 열전도성 전기전도 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 나노패턴층(10)은 Ag, Au, Al, Cu, Fe, Mn 등으로 구성된 다양한 금속 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 나노패턴층(10)은 나노 스케일의 줄무늬 패턴(stripe pattern)을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 패턴간 간격은 약 100nm 이하일 수 있고, 패턴의 폭은 수십 내지 수백 nm 일 수 있다. 나노패턴층(10)의 두께는 수 내지 수백 nm 일 수 있다. 나노패턴층(10)의 두께가 얇은 경우, 나노패턴층(10)은 투명한 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 나노패턴층(10)의 두께가 약 20nm 이하일 때, 나노패턴층(10)은 투명할 수 있다. 나노패턴층(10)의 형태 및 사이즈는 전술한 바에 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다.
그래핀층(20)은 하나 또는 복수의 그래핀(graphene)을 포함할 수 있다. 그래핀은 탄소 원자들로 이루어진 육방정계(hexagonal) 단층 구조물로서, 구조적/화학적으로 안정하고, 열적/전기적으로 우수한 특성을 나타낼 수 있다. 그래핀은 전기적으로 이차원 탄도 이동(2-dimensional ballistic transport) 특성을 가질 수 있다. 전하가 한 물질 내에서 이차원 탄도 이동한다는 것은 산란(scattering)에 의한 저항이 거의 없는 상태로 이동한다는 것을 의미한다. 그러므로 그래핀은 서브-마이크론(sub-micron)의 작은 사이즈에서도 매우 작은 전기 저항 및 높은 전하 이동도를 가질 수 있다. 또한 그래핀은 매우 우수한 열전도 특성 및 열적 안정성을 갖는다. 구체적으로, 그래핀은 5×103 W/mk 이상의 열전도도를 가질 수 있고, 1000℃ 이상의 고온에서도 특성을 안정적으로 유지할 수 있다. 따라서, 그래핀은 우수한 방열 기능을 가질 수 있다. 아울러, 그래핀은 우수한 투광성을 갖는다. 약 10층 이내의 그래핀이 적층된 경우라도, 하나의 그래핀과 유사한 수준의 우수한 광 투과율을 나타낼 수 있다.
나노패턴층(10)과 그래핀층(20)이 적층된 하이브리드(hybrid) 구조의 방열구조체(140a, 140b)는 발광유닛(즉, 110+120+130)에서 발생된 열을 외부로 효과적으로 방출할 수 있을 뿐 아니라, 전기적 특성이 우수한 전극으로 사용될 수 있다. 방열구조체(140a, 140b)를 전극으로 사용하면, 발광소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있고, 별도의 전극을 더 구비시키지 않아도 된다. 더욱이, 나노패턴층(10)과 그래핀층(20)은 모두 우수한 투광성을 가질 수 있기 때문에, 광추출효율을 높이는 역할을 할 수도 있다. 부가해서, 나노패턴층(10)과 그래핀층(20)의 구조/배열방식 등에 따라, 방열구조체(140a, 140b)의 열전도도 등 특성이 달라질 수 있으므로, 이를 이용하여 발광소자의 특성을 제어할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 보다 상세히 설명한다.
도 1의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 그 예들이 도 2 내지 도 4에 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 활성층(120) 및 제2 도전형 반도체층(130)은 제1 도전형 반도체층(110)과 동일한 사이즈로 형성될 수 있다. 이 경우, 기판(100)의 하면 및 제2 도전형 반도체층(130)의 상면 중 적어도 하나에 방열구조체(140a, 140b)가 구비될 수 있다. 도시된 바와 같이, 기판(100)의 하면에 제1 방열구조체(140a)가 구비되고, 제2 도전형 반도체층(130)의 상면에 제2 방열구조체(140b)가 구비될 수 있다. 제1 및 제2 방열구조체(140a, 140b)는 나노패턴층(10)과 그래핀층(20)을 포함할 수 있다.
도 2에서 기판(100)이 제거된 구조도 가능하다. 그 예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 기판 없이, 제1 도전형 반도체층(110) 상에 활성층(120) 및 제2 도전형 반도체층(130)이 순차로 구비될 수 있다. 이 경우, 제1 도전형 반도체층(110)의 하면 및 제2 도전형 반도체층(130)의 상면 중 적어도 하나에 방열구조체(140a, 140b)가 구비될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(110)의 하면에 제1 방열구조체(140a)가 구비될 수 있고, 제2 도전형 반도체층(130)의 상면에 제2 방열구조체(140b)가 구비될 수 있다.
도 1 내지 도 3에서 제1 및 제2 방열구조체(140a, 140b)는 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(110, 130)에 전기적으로 연결될 수 있고, 우수한 도전 특성 및 광학적 특성을 가질 수 있기 때문에, 전극(투명전극)으로 사용될 수 있다. 경우에 따라서는, 제1 및 제2 방열구조체(140a, 140b)에 접촉된 별도의 전극을 더 구비시킬 수도 있다. 상기 별도의 전극을 더 구비시킨 구조의 일례가 도 4에 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 제1 및 제2 방열구조체(140a, 140b) 각각에 접촉된 제1 및 제2 전극(150a, 150b)이 더 구비될 수 있다. 도 4는 도 1의 구조에 제1 및 제2 전극(150a, 150b)을 더 구비시킨 구조이다. 이와 유사하게, 도 2 및 도 3의 구조에도 제1 및 제2 전극(150a, 150b)을 더 구비시킬 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 4의 방열구조체(140a, 140b)에서 나노패턴층(10)과 그래핀층(20)의 위치는 뒤바뀔 수 있다. 즉, 반도체층(110, 130)의 일면에 그래핀층(20)과 나노패턴층(10)이 순차로 구비될 수 있다. 또한, 방열구조체(140a, 140b)는 나노패턴층(10)의 상면 및 하면 각각에 그래핀층(20)이 구비된 구조를 가질 수도 있다. 그 밖에도 다양한 변형이 가능하다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발광소자에 사용될 수 있는 그래핀층(20)의 다양한 평면 구조를 설명하도록 한다. 즉, 도 5의 (A) 내지 (C)는 도 1 내지 도 4의 그래핀층(20)이 가질 수 있는 다양한 평면 구조를 보여준다.
도 5의 (A)를 참조하면, 그래핀층(20A)은 시트(sheet) 타입의 그래핀(G1)을 포함할 수 있다. 이때, 그래핀층(20A)은 하나 또는 복수의 그래핀(G1)을 포함할 수 있다.
도 5의 (B)를 참조하면, 그래핀층(20B)은 줄무늬 패턴(stripe pattern)을 갖도록 패터닝된 그래핀(G2)을 포함할 수 있다. 그래핀(G2)의 패턴은 나노 사이즈를 가질 수 있고, 이들 사이의 간격도 나노 스케일일 수 있다. 이러한 그래핀(G2)은 이른바 그래핀 나노리본(nanoribbon)이라 할 수 있다.
도 5의 (C)를 참조하면, 그래핀층(20C)은 그물망(mesh) 구조의 그래핀(G3)을 포함할 수 있다. 이 경우, 그래핀(G3)에 복수의 나노 홀(h1)이 규칙적으로 형성될 수 있다.
도 5의 (A) 내지 (C)의 구조는 개별적으로 사용될 수 있지만, 이들 중 적어도 두 개의 구조를 조합하여 하나의 그래핀층을 구성할 수도 있다.
그래핀층(20)이 어떤 평면 구조를 갖느냐에 따라서, 그래핀층(20)의 열전도도는 달라질 수 있다. 또한 그래핀층(20)의 모서리(edge) 구조 및 수소 포함 여부에 따라서도 그래핀층(20)의 열전도도는 달라질 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나노패턴층(10)과 그래핀층(20)의 적층 구조를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 그래핀층(20)의 제1 모서리(E1)는 암체어(armchair) 구조의 원자 배열 상태를 가질 수 있다. 그래핀층(20)의 제2 모서리(E2)는 지그재그(zigzag) 구조의 원자 배열 상태를 가질 수 있다. 여기서는, 그래핀층(20)의 제1 및 제2 모서리(E1, E2)가 서로 다른 구조를 갖는 경우를 도시하였지만, 다른 실시예에서는 두 모서리(E1, E2)가 동일한 구조를 가질 수도 있다. 그래핀층(20)의 모서리가 어떤 구조를 갖느냐에 따라서 그래핀층(20)의 열전도도는 달라질 수 있다. 또한, 그래핀층(20)의 배열방식/방향에 따라서도 열전도도는 달라질 수 있다. 그러므로, 그래핀층(20)의 모서리 구조 및 배열방식/방향을 달리함으로써, 도 1 내지 도 4의 방열구조체(140a, 140b)의 열전도도를 조절(tuning)할 수 있다.
또한, 그래핀층(20)의 적어도 일부는 수소 처리된(H-terminated) 영역일 수 있다. 즉, 그래핀층(20)은 수소 처리된(H-terminated) 그래핀을 포함할 수 있다. 그래핀층(20)의 수소 처리 여부에 따라서도 그래핀층(20)의 열전도도가 달라질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광소자에서는 나노패턴층(10)과 그래핀층(20)의 구조/배열방식 등에 따라, 방열구조체(140a, 140b)의 열전도도 등 특성이 달라질 수 있으므로, 이를 이용하여 발광소자의 특성을 제어할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 보여준다.
도 7a를 참조하면, 기판(100) 상에 제1 도전형 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전형 반도체층(130)을 순차로 적층할 수 있다. 기판(100)은 일반적인 반도체소자 공정에서 사용되는 다양한 기판 중 어느 하나일 수 있다. 예컨대, 기판(100)은 사파이어(Al2O3) 기판, Si 기판, SiC 기판, AlN 기판 및 Si-Al 기판 중 어느 하나일 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것이고, 이외에 다른 기판을 사용할 수도 있다. 제1 도전형 반도체층(110) 및 제2 도전형 반도체층(130)은 각각 n형 및 p형 반도체층이거나, 그 반대일 수 있다. 활성층(120)은 전자와 정공이 결합하면서 빛을 방출하는 발광층일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전형 반도체층(130)은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 다양한 변형 구조를 가질 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제2 도전형 반도체층(130) 및 활성층(120)을 패터닝하여 제1 도전형 반도체층(110)의 상면 일부를 노출시킬 수 있다. 이때, 제1 도전형 반도체층(110)의 노출부도 일정 두께만큼 식각할 수 있다.
도 7c를 참조하면, 제1 도전형 반도체층(110)의 노출된 상면 및 제2 도전형 반도체층(130)의 상면 중 적어도 하나에 나노패턴층(10)을 형성할 수 있다. 나노패턴층(10)은 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리기상증착(physical vapor deposition) 법으로 형성하거나, 화학기상증착chemical vapor deposition) 법으로 형성할 수 있다. 나노패턴층(10)은 열전도성 전기전도 물질로 형성할 수 있다. 예컨대, 나노패턴층(10)은 Ag, Au, Al, Cu, Fe, Mn 등으로 구성된 다양한 금속 중 적어도 하나로 형성할 수 있다. 나노패턴층(10)은 나노 스케일의 줄무늬 패턴(stripe pattern)을 갖도록 형성할 수 있다. 이때, 패턴간 간격은 약 100nm 이하일 수 있고, 패턴의 폭은 수십 내지 수백 nm 일 수 있다. 나노패턴층(10)의 두께는 수 내지 수백 nm 일 수 있다. 그러나 나노패턴층(10)의 형태 및 사이즈는 전술한 바에 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 나노패턴층(10) 상에 그래핀층(20)을 형성할 수 있다. 그래핀층(20)은 성장(growth) 법으로 형성할 수 있다. 예컨대, 그래핀층(20)은 열 화학기상증착(thermal chemical vapor deposition) 법으로 형성할 수 있다. 그래핀층(20)은 성장(growth) 법 이외에 다른 방법, 예컨대, 박리(exfoliation) 법 등으로 형성할 수도 있다. 제1 도전형 반도체층(110)의 상면에 형성된 나노패턴층(10)과 그래핀층(20)은 제1 방열구조체(140a)를 구성할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(130)의 상면에 형성된 나노패턴층(10)과 그래핀층(20)은 제2 방열구조체(140b)를 구성할 수 있다. 제1 방열구조체(140a) 및 제2 방열구조체(140b) 중 하나는 형성하지 않을 수도 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 방열구조체(140a, 140a)는 전극으로 사용될 수 있고, 다양한 변형 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 저가의 화학기상증착 법 및 스퍼터링 법 등을 이용해서 우수한 방열 특성을 갖는 발광소자를 용이하게 제조할 수 있다. 제1 및 제2 방열구조체(140a, 140a) 자체를 전극으로 사용하는 경우, 별도의 전극 형성 공정이 요구되지 않으므로, 공정 부담 및 제조 비용을 낮출 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 도 1의 구조를 제조하는 방법에 대한 것이지만, 이 방법을 변형하면, 도 2 내지 도 4의 구조를 얻을 수 있다. 이는 당업자가 잘 알 수 있는 수준의 기술적 변형이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법은 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 구체적인 예로, 제1 도전형 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전형 반도체층(130)은 수평막 구조로 도시하고 설명하였지만, 이들은 수직형 나노로드(nanorod) 또는 나노와이어(nanowire) 구조를 가질 수도 있다. 또한, 제2 도전형 반도체층(130)의 상면은 광 투과율을 높일 수 있는 구조로 가공될 수도 있다. 이 경우, 제2 도전형 반도체층(130)의 상면은 평탄하지 않고, 울퉁불퉁한 구조를 가질 수 있다. 그 밖에도 반도체 발광요소는 다양하게 변형될 수 있다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

Claims (15)

  1. 제1 도전형 반도체, 제2 도전형 반도체 및 이들 사이에 활성층을 포함하는 반도체 발광유닛; 및
    상기 반도체 발광유닛에 접촉된 것으로, 나노패턴층 및 그래핀층을 포함하는 방열구조체;를 구비하는 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노패턴층은 금속으로 형성된 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노패턴층은 줄무늬 패턴(stripe pattern)을 갖는 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀층은 상기 나노패턴층의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 구비된 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀층은 시트(sheet) 타입인 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀층은 줄무늬 패턴(stripe pattern)을 갖는 발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀층은 그물망(mesh) 구조를 갖는 발광소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀층의 적어도 하나의 모서리(edge)는 암체어(armchair) 구조를 갖는 발광소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀층의 적어도 하나의 모서리(edge)는 지그재그(zigzag) 구조를 갖는 발광소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀층의 적어도 일부는 수소 처리된(H-terminated) 영역인 발광소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체의 상면은 제1 및 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 도전형 반도체의 상기 제1 영역 상에 상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체가 순차로 구비되고,
    상기 제1 도전형 반도체의 상기 제2 영역 및 상기 제2 도전형 반도체의 상면 중 적어도 하나에 상기 방열구조체가 구비된 발광소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 발광유닛은 기판 상에 구비되고,
    상기 기판의 하면 및 상기 제2 도전형 반도체의 상면 중 적어도 하나에 상기 방열구조체가 구비된 발광소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체 상에 상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체가 순차로 구비되고,
    상기 제1 도전형 반도체의 하면 및 상기 제2 도전형 반도체의 상면 중 적어도 하나에 상기 방열구조체가 구비된 발광소자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열구조체의 적어도 일부는 전극으로 사용되는 발광소자.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 발광소자는,
    상기 제1 도전형 반도체에 전기적으로 연결된 제1 전극; 및
    상기 제2 도전형 반도체에 전기적으로 연결된 제2 전극;을 더 포함하는 발광소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101498688B1 (ko) * 2013-07-08 2015-03-06 전북대학교산학협력단 그라핀층을 갖는 발광소자와 그 제조방법
KR20170048004A (ko) * 2015-10-26 2017-05-08 삼성전자주식회사 나노 패턴 기판을 포함하는 전도체 및 그 제조방법
CN114974894A (zh) * 2022-06-23 2022-08-30 国网经济技术研究院有限公司 一种能够快速散热的电容器复合薄膜

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