KR20120059064A - 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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황성원
정훈재
김정섭
손철수
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

발광소자 및 그 제조방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 발광소자는 발광구조체 및 이에 접촉된 위상 절연체(topological insulator)를 포함할 수 있다. 상기 위상 절연체는 상기 발광구조체로부터의 전류 누설을 억제(방지)하는 역할을 할 수 있다. 상기 발광구조체는 기판에 수직한 나노구조체를 포함할 수 있고, 예컨대, 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다. 상기 기판 상에 상기 나노구조체가 복수 개 구비될 수 있고, 이들 사이의 공간을 메우는 것으로 상기 위상 절연체를 포함하는 절연층이 구비될 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.
반도체 발광소자의 성능을 평가하는 지표로는 발광효율, 광추출효율, 색균일도, 수명, 제조의 용이성 등이 있다. 최근, 반도체 발광소자가 차세대 광원으로 주목받으면서, 성능 개선에 대한 요구가 증가하고 있고, 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
성능이 우수하고 제조가 용이한 발광소자를 제공한다.
상기 발광소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 한 측면(aspect)에 따르면, 발광구조체; 및 상기 발광구조체에 접촉된 것으로, 상기 발광구조체로부터의 전류 누설을 방지하기 위한 위상 절연체(topological insulator);를 포함하는 발광소자가 제공된다.
상기 발광구조체는 기판에 수직한 나노구조체를 포함할 수 있다.
상기 기판 상에 상기 나노구조체가 복수 개 구비될 수 있고, 상기 위상 절연체는 상기 나노구조체 각각의 적어도 일부를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
상기 위상 절연체는 Bi1 - xSbx, Bi1 - xSex, Bi1 - xTex 및 SbxTey 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하부층; 상기 하부층 상에 구비된 것으로, 상기 하부층을 노출시키는 복수의 홀을 갖고, 위상 절연체(topological insulator)를 포함하는 마스크층; 및 상기 복수의 홀에 의해 노출된 하부층 상에 수직하게 구비되고, 발광층을 포함하는 나노구조체;를 구비하는 발광소자가 제공된다.
상기 나노구조체는 상기 하부층에 수직한 제1 도전형 반도체 및 이를 감싸는 발광층을 포함할 수 있고, 상기 마스크층 상에 상기 나노구조체를 덮는 제2 도전형 반도체가 구비될 수 있다.
상기 하부층은 기판 및 상기 기판 상에 구비된 반도체층을 포함할 수 있고, 상기 마스크층 및 상기 나노구조체는 상기 반도체층 상에 구비될 수 있다.
상기 위상 절연체는 Bi1 - xSbx, Bi1 - xSex, Bi1 - xTex 및 SbxTey 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하부층; 상기 하부층 상에 구비된 복수의 수직형 발광구조체; 및 상기 복수의 수직형 발광구조체 사이의 공간을 메우는 것으로, 위상 절연체(topological insulator)를 포함하는 절연층;을 구비하는 발광소자가 제공된다.
상기 절연층은 상기 발광구조체 각각의 적어도 일부를 감싸는 보호 절연층(protection insulation layer or passivation layer); 및 상기 보호 절연층에 접촉하면서 상기 발광구조체들 사이의 공간을 메우는 충전 절연층(gap-filling insulation layer);을 포함할 수 있다.
상기 보호 절연층 및 상기 충전 절연층 중 적어도 하나는 상기 위상 절연체로 형성될 수 있다.
상기 하부층과 상기 절연층 사이에 마스크층이 더 구비될 수 있다. 상기 마스크층은 상기 하부층을 노출시키는 복수의 홀을 가질 수 있고, 상기 복수의 홀에 의해 노출된 하부층 상에 상기 발광구조체가 구비될 수 있다.
상기 마스크층은 위상 절연체를 포함할 수 있다.
상기 위상 절연체는 Bi1 - xSbx, Bi1 - xSex, Bi1 - xTex 및 SbxTey 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수의 수직형 발광구조체는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다.
상기 복수의 수직형 발광구조체 각각은 제1 도전형 반도체, 발광층 및 제2 도전형 반도체를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 도전형 반도체는 코어부일 수 있고, 상기 발광층 및 상기 제2 도전형 반도체는 껍질부일 수 있다.
상기 하부층은 기판 및 상기 기판 상에 구비된 반도체층을 포함할 수 있고, 상기 복수의 수직형 발광구조체는 상기 반도체층 상에 구비될 수 있다.
우수한 성능을 갖고 제조가 용이한 발광소자를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 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 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 보여주는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10 : 기판 20 : 반도체층
25 : 마스크층 30 : 제1 도전형 반도체
40 : 활성층 50, 50a : 제2 도전형 반도체
60, 60a : 투명전극 70A, 70B : 전극
N1 : 발광구조체 H1 : 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 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(10) 상에 제1 도전형 반도체층(이하, 반도체층)(20)이 구비될 수 있다. 기판(10)은 일반적인 반도체소자 공정에서 사용되는 다양한 기판 중 어느 하나일 수 있다. 예컨대, 기판(10)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. 반도체층(20)은 n형 반도체층일 수 있지만, p형 반도체층일 수도 있다. 반도체층(20)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
반도체층(20)의 소정 영역 상에 마스크층(25)이 구비될 수 있다. 마스크층(25)에 반도체층(20)을 노출시키는 복수의 홀(hole)(H1)이 형성될 수 있다. 마스크층(25)은 위상 절연체(topological insulator)를 포함할 수 있다. 예컨대, 마스크층(25)은 Bi1 - xSbx, Bi1 - xSex, Bi1 - xTex 및 SbxTey(ex, Sb2Te3) 등의 위상 절연체로 형성될 수 있다. 마스크층(25)을 위상 절연체로 형성함으로써, 발광소자의 특성을 개선할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 보다 상세히 설명한다.
복수의 홀(H1)에 의해 노출된 반도체층(20) 상에 제1 도전형 반도체(30)가 구비될 수 있다. 제1 도전형 반도체(30)는 수직형 나노구조체, 예컨대, 나노로드(nanorod) 또는 나노와이어(nanowire) 구조를 가질 수 있다. 제1 도전형 반도체(30)를 감싸는 활성층(40)이 구비될 수 있다. 제1 도전형 반도체(30)는 코어부라 할 수 있고, 활성층(40)은 껍질부라 할 수 있다. 따라서, 제1 도전형 반도체(30)와 활성층(40)은 코어-쉘(core-shell) 구조를 구성한다고 할 수 있다. 활성층(40)은 제1 도전형 반도체들(30) 사이의 마스크층(25) 상에도 구비될 수 있다. 즉, 활성층(40)은 마스크층(25)의 상면을 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다. 마스크층(25) 상에 활성층(40)을 덮는 제2 도전형 반도체(50)가 구비될 수 있다. 제2 도전형 반도체(50)는 제1 도전형 반도체들(30) 사이의 공간을 메우도록 구비될 수 있다. 제2 도전형 반도체(50) 상에 투명전극(60)이 구비될 수 있다.
제1 도전형 반도체(30)는 n형이고, 제2 도전형 반도체(50)는 p형이거나, 그 반대일 수 있다. 활성층(40)은 전자와 정공이 결합하면서 빛을 방출하는 발광층일 수 있다. 제1 도전형 반도체(30), 활성층(40) 및 제2 도전형 반도체(50)는 다양한 변형 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 도전형 반도체(30), 활성층(40) 및 제2 도전형 반도체(50) 중 적어도 하나는 다층 구조를 가질 수 있다. 활성층(40)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, 반도체층(20), 제1 도전형 반도체(30), 활성층(40) 및 제2 도전형 반도체(50)로 구성된 적층구조는 초격자구조층(superlattice structure layer)을 더 포함할 수도 있다. 그 밖에도 다양한 변형 구조가 가능할 수 있다.
마스크층(25)으로 커버되지 않고 노출된 반도체층(20) 영역에 제1 전극(70A)이 구비될 수 있고, 투명전극(60) 상에 제2 전극(70B)이 구비될 수 있다. 제1 전극(70A)은 반도체층(20)을 통해 제1 도전형 반도체(30)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(70B)은 투명전극(60)을 통해 제2 도전형 반도체(50)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1에서는 제1 전극(70A)이 기판(10)의 위쪽에 구비되는 경우에 대해서 도시하였지만, 제1 전극(70A)을 기판(10) 하면에 구비시킬 수도 있다. 그 예가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에서 기판(10)은 반도체 기판일 수 있다. 이 경우, 제1 전극(70A)은 기판(10)과 반도체층(20)을 통해 제1 도전형 반도체(30)에 연결된 것으로 볼 수 있다. 도 2에 도시하지는 않았지만, 기판(10) 내에 도전형 플러그를 형성하고, 상기 도전성 플러그를 이용해서 제1 전극(70A)과 반도체층(20)을 연결할 수도 있다. 이때, 기판(10)은 절연성 기판일 수 있다. 또한 도 2에서 기판(10)을 제거하고 반도체층(20) 하면에 제1 전극(70A)을 구비시킬 수도 있다.
도 1 및 도 2에서는 제2 도전형 반도체(50)가 수직형 나노구조체(즉, 30+40)를 덮으면서 이들 사이의 공간을 메우도록 구비되지만, 다른 실시예에 따르면, 제2 도전형 반도체(50)를 활성층(40)과 유사한 껍질 구조로 형성할 수도 있다. 그 일례가 도 3에 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 제2 도전형 반도체(50a)는 활성층(40)을 감싸는 껍질 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 도전형 반도체(30), 활성층(40) 및 제2 도전형 반도체(50a)가 수직형 발광구조체(N1)를 구성한다고 할 수 있다. 수직형 나노구조체들(N1) 사이의 마스크층(25) 상에도 활성층(40) 및 제2 도전형 반도체(50a)가 구비될 수 있다. 즉, 활성층(40)과 제2 도전형 반도체(50a)는 마스크층(25)의 상면을 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다. 본 구조에서는 마스크층(25) 상에 발광구조체(N1)의 적어도 일부를 둘러싸는 보호 절연층(protection insulation layer)(passivation layer)(51)이 구비될 수 있다. 보호 절연층(51)은 발광구조체(N1)의 상부 일부를 제외한 나머지 영역과 마스크층(25)의 상면을 덮는 구조를 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 보호 절연층(51)이 마스크층(25)의 상면 일부를 덮지 않을 수도 있다. 보호 절연층(51)에 접촉된 것으로, 발광구조체들(N1) 사이의 공간을 메우는 충전 절연층(gap-filling insulation layer)(52)이 구비될 수 있다. 충전 절연층(52)은 발광구조체들(N1) 사이의 공간을 메우면서, 각각의 발광구조체(N1)를 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 보호 절연층(51)과 충전 절연층(52) 중 적어도 하나는 위상 절연체(topological insulator)를 포함할 수 있다. 예컨대, 보호 절연층(51)과 충전 절연층(52)은 모두 위상 절연체로 형성될 수 있다. 상기 위상 절연체는 Bi1 - xSbx, Bi1 - xSex, Bi1 - xTex 및 SbxTey(ex, Sb2Te3) 등일 수 있다. 보호 절연층(51)과 충전 절연층(52) 중 적어도 하나가 위상 절연체로 형성되는 경우, 마스크층(25)은 위상 절연체로 형성되지 않을 수도 있다. 경우에 따라서는, 보호 절연층(51)을 구비시키지 않을 수도 있다. 즉, 보호 절연층(51)을 구비시키지 않고, 충전 절연층(52)만으로 발광구조체들(N1) 사이의 공간을 채울 수 있다.
보호 절연층(51)과 충전 절연층(52) 상에 발광구조체들(N1)을 덮는 투명전극(60a)이 구비될 수 있다. 투명전극(60a) 상에 제2 전극(70B)이 구비될 수 있다.
도 1의 구조가 도 2와 같이 변형된 것과 유사하게, 도 3의 구조는 도 4와 같이 변형될 수 있다. 즉, 도 4에서와 같이, 제1 전극(70A)이 기판(10) 하면에 구비될 수 있다. 이 경우, 기판(10) 내에 도전형 플러그(미도시)를 형성하고, 상기 도전성 플러그를 이용해서 제1 전극(70A)과 반도체층(20)을 연결할 수도 있다. 또한 기판(10)을 제거하고 반도체층(20) 하면에 제1 전극(70A)을 구비시킬 수도 있다.
이상의 실시예에서와 같이, 마스크층(25)과 보호 절연층(51) 및 충전 절연층(52) 중 적어도 하나를 위상 절연체로 형성하면, 발광구조체(나노구조체)로부터의 전류의 누설을 효과적으로 억제(방지)할 수 있다. 상기 위상 절연체는 그 조성비에 따라 전도대(conduction band)와 가전대(valence band)의 간격, 즉, 에너지 밴드갭이 달라지는 특성을 가질 수 있다. 따라서, 위상 절연체의 조성비를 적절히 맞춰줌으로써, 절연 특성이 뛰어난 절연체를 얻을 수 있다. 그러므로, 마스크층(25)과 보호 절연층(51) 및 충전 절연층(52) 중 적어도 하나를 상기 위상 절연체로 형성함으로써, 발광구조체(나노구조체)의 누설 전류를 효과적으로 방지할 수 있고, 결과적으로 발광소자의 특성(발광효율 등)을 개선할 수 있다. 여기서는, 상기 위상 절연체를 사용함으로써 얻을 수 있는 효과로써, 전류의 누설 억제/방지 효과를 주로 설명하였지만, 그 밖에도 다양한 다른 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는, 도 5a 내지 도 5f를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명하도록 한다.
도 5a를 참조하면, 기판(100) 상에 제1 도전형 반도체층(이하, 반도체층)(200)과 마스크용 절연층(이하, 절연층)(250)을 순차로 형성할 수 있다. 반도체층(200)은 n형 반도체층이거나, p형 반도체층일 수 있다. 절연층(250)은 위상 절연체(topological insulator)를 포함하도록 형성할 수 있다. 이때, 상기 위상 절연체는, 예컨대, Bi1 - xSbx, Bi1 - xSex, Bi1 - xTex 및 SbxTey(ex, Sb2Te3) 등일 수 있다.
도 5b를 참조하면, 절연층(250)을 패터닝하여 반도체층(200)을 노출시키는 복수의 홀(H10)을 형성할 수 있다. 이하에서는, 복수의 홀(H10)을 갖도록 패터닝된 절연층(250)을 "마스크층"이라 한다.
도 5c를 참조하면, 복수의 홀(H10)에 의해 노출된 반도체층(200) 상에 나노로드(nanorod) 또는 나노와이어(nanowire) 형상의 제1 도전형 반도체(300)를 형성할 수 있다. 제1 도전형 반도체(300)는, 예컨대, 에피택셜 성장법으로 형성할 수 있다. 다음, 복수의 제1 도전형 반도체(300)를 감싸는 활성층(400) 및 제2 도전형 반도체(500)를 차례로 형성할 수 있다. 제1 도전형 반도체(300), 활성층(400) 및 제2 도전형 반도체(500)는 코어-쉘(core-shell) 구조의 수직형 발광구조체(N10)를 구성한다고 할 수 있다. 경우에 따라서는, 수직형 나노구조체들(N10) 사이의 마스크층(250) 상에도 활성층(400) 및 제2 도전형 반도체(500)를 형성할 수 있다.
도 5d를 참조하면, 마스크층(250) 상에 복수의 발광구조체(N10)를 덮는 보호 절연층(510)을 형성할 수 있다. 보호 절연층(510)은 복수의 발광구조체(N10)의 표면 형상을 따라 컨포멀하게(conformally) 형성할 수 있다. 다음, 보호 절연층(510) 상에 복수의 발광구조체(N10) 사이의 공간을 메우는 충전 절연층(520)을 형성할 수 있다. 충전 절연층(520)은 발광구조체(N10)보다 높게 형성할 수 있다. 보호 절연층(510) 및 충전 절연층(520) 중 적어도 하나는 위상 절연체를 포함하도록 형성할 수 있다. 예컨대, 보호 절연층(510)과 충전 절연층(520)를 모두 위상 절연체로 형성할 수 있다. 상기 위상 절연체는, 예컨대, Bi1 - xSbx, Bi1 - xSex, Bi1 - xTex 및 SbxTey(ex, Sb2Te3) 등일 수 있다.
다음, 충전 절연층(520) 및 보호 절연층(510)의 상부 일부를 식각하여, 도 5e에 도시된 바와 같이, 제2 도전형 반도체(500)의 일부(상부)를 노출시킬 수 있다.
도 5f를 참조하면, 노출된 제2 도전형 반도체(500)와 콘택되는 투명전극(600)을 형성할 수 있다. 다음, 기판(100) 하면에 제1 전극(700A)을 형성하고, 투명전극(600) 상에 제2 전극(700B)을 형성할 수 있다.
도 5a 내지 도 5f는 도 4의 발광소자를 제조하는 방법에 대한 것이지만, 이를 변형하면, 도 1 내지 도 3의 발광소자를 제조할 수 있다. 이는 당업자가 잘 알 수 있는 수준의 기술적 변형이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
또한, 전술한 제조방법에서 보호 절연층(510)을 형성하지 않고, 충전 절연층(520)만으로 발광구조체들(N10) 사이의 공간을 메울 수도 있다. 그리고 투명전극(600)을 형성하지 않고, 제2 전극(700B)이 제2 도전형 반도체(500)와 직접 콘택하도록 만들 수도 있다.
또한, 반도체층(200)과 마스크층(250)을 형성하지 않고, 기판(100) 상에 제1 도전형 반도체(300)를 직접 형성한 후, 후속 공정을 수행할 수도 있다. 예컨대, 제1 도전형 반도체(300)는 VLS(vapor-liquid-solid) 방법으로 기판(100) 상에 직접 성장될 수 있다. 제1 도전형 반도체(300)를 기판(100) 상에 직접 형성하는 경우에도, 후속 공정은 앞서 설명한 바와 유사할 수 있다.
또한, 제1 도전형 반도체(300) 형성시, 공정 조건을 조절하면, 제1 도전형 반도체(300)의 측면이 경사지도록 하여, 나노로드(또는 나노와이어) 형상이 아닌 나노피라미드(nanopyramid) 형상을 갖는 제1 도전형 반도체를 형성할 수도 있다. 그 밖에도 다양한 변형예가 가능하다.
이와 같이, 마스크층(250), 보호 절연층(510) 및 충전 절연층(520) 중 적어도 하나를 위상 절연체로 형성함으로써, 우수한 특성을 갖는 발광소자를 제조할 수 있다. 마스크층(250), 보호 절연층(510) 및 충전 절연층(520) 중 적어도 하나를 상기 위상 절연체로 형성하는데 있어서, PVD(physical vapor deposition)나 CVD(chemical vapor deposition)와 같은 일반적인(기존의) 공정을 그대로 이용할 수 있으므로, 공정적인 부담 없이 발광소자를 용이하게 제조할 수 있다. 특히, 상기 위상 절연체의 증착시(형성시), 동일 챔버 내에서 인-시츄(in-situ) 공정이 가능하기 때문에, 이러한 점에서도 공정적으로 유리할 수 있다.
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. 또한, 본 발명의 사상(idea)은 수직형 발광구조체가 아닌 그 밖의 다른 다양한 구조의 발광소자에도 동일하게 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

Claims (17)

  1. 발광구조체; 및
    상기 발광구조체에 접촉된 것으로, 상기 발광구조체로부터의 전류 누설을 방지하기 위한 위상 절연체(topological insulator);를 포함하는 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광구조체는 기판에 수직한 나노구조체를 포함하는 발광소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 나노구조체가 복수 개 구비되고,
    상기 위상 절연체는 상기 나노구조체 각각의 적어도 일부를 둘러싸도록 구비된 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 절연체는 Bi1 - xSbx, Bi1 - xSex, Bi1 - xTex 및 SbxTey 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.
  5. 하부층;
    상기 하부층 상에 구비된 것으로, 상기 하부층을 노출시키는 복수의 홀을 갖고, 위상 절연체(topological insulator)를 포함하는 마스크층; 및
    상기 복수의 홀에 의해 노출된 하부층 상에 수직하게 구비되고, 발광층을 포함하는 나노구조체;를 구비하는 발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 상기 하부층에 수직한 제1 도전형 반도체 및 이를 감싸는 발광층을 포함하고,
    상기 마스크층 상에 상기 나노구조체를 덮는 제2 도전형 반도체가 구비된 발광소자.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부층은 기판 및 상기 기판 상에 구비된 반도체층을 포함하고,
    상기 마스크층 및 상기 나노구조체는 상기 반도체층 상에 구비된 발광소자.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상 절연체는 Bi1 - xSbx, Bi1 - xSex, Bi1 - xTex 및 SbxTey 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.
  9. 하부층;
    상기 하부층 상에 구비된 복수의 수직형 발광구조체; 및
    상기 복수의 수직형 발광구조체 사이의 공간을 메우는 것으로, 위상 절연체(topological insulator)를 포함하는 절연층;을 구비하는 발광소자.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 절연층은,
    상기 발광구조체 각각의 적어도 일부를 감싸는 보호 절연층; 및
    상기 보호 절연층에 접촉하면서 상기 발광구조체들 사이의 공간을 메우는 충전 절연층;을 포함하는 발광소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보호 절연층 및 상기 충전 절연층 중 적어도 하나는 상기 위상 절연체로 형성된 발광소자.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부층과 상기 절연층 사이에 마스크층이 더 구비되고,
    상기 마스크층은 상기 하부층을 노출시키는 복수의 홀을 가지며,
    상기 복수의 홀에 의해 노출된 하부층 상에 상기 발광구조체가 구비된 발광소자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 마스크층은 위상 절연체를 포함하는 발광소자.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 위상 절연체는 Bi1 - xSbx, Bi1 - xSex, Bi1 - xTex 및 SbxTey 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 수직형 발광구조체는 코어-쉘(core-shell) 구조를 갖는 발광소자.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 수직형 발광구조체 각각은 제1 도전형 반도체, 발광층 및 제2 도전형 반도체를 포함하고,
    상기 제1 도전형 반도체는 코어부이고, 상기 발광층 및 상기 제2 도전형 반도체는 껍질부인 발광소자.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부층은 기판 및 상기 기판 상에 구비된 반도체층을 포함하고,
    상기 복수의 수직형 발광구조체는 상기 반도체층 상에 구비된 발광소자.
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