KR20140036716A - 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
실시 예는 발광 소자에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 갖고, 자외선을 방출하는 발광 소자로서, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되고, 탄소 나노튜브와 나노 파티클을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층과 오믹을 형성하는 컨택층을 더 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 갖고, 자외선을 방출하는 발광 소자로서, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되고, 탄소 나노튜브와 나노 파티클을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층과 오믹을 형성하는 컨택층을 더 포함한다.
Description
실시 예는 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN), 질화인듐갈륨(InGaN) 등과 같은 Ⅲ족 질화물은 열적 안정성이 우수하고, 직접 천이형 에너지 밴드(band) 구조를 갖고 있어 발광 다이오드(LED)에서 주로 사용되고 있다. 구체적으로, Ⅲ족 질화물은 청색 발광 다이오드(Blue LED)와 자외선 발광 다이오드(UV LED)에서 많이 사용되고 있다.
자외선 발광 다이오드는 청색 발광 다이오드에 비해, 광 취득 효율 및 광 출력이 현저하게 뒤떨어진다는 문제가 있다. 이는 자외선 발광 다이오드의 실용화에 커다란 장벽으로 작용하고 있다.
실시 예는 오믹 컨택(ohmic contact)을 갖는 발광 소자를 제공한다.
또한, 실시 예는 낮은 수평 저항(lateral resistance)을 갖는 발광 소자를 제공한다.
또한, 실시 예는 외부양자효율(EQE)을 향상시킬 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 갖고, 자외선을 방출하는 발광 소자로서, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되고, 탄소 나노튜브와 나노 파티클을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층과 오믹을 형성하는 컨택층을 더 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 갖고, 자외선을 방출하는 발광 소자로서, 상기 제2 도전형 반도체층의 일 면 상에 배치된 복수의 탄소 나노튜브들; 및 상기 복수의 탄소 나노튜브들에 연결된 나노 파티클;을 포함하고, 상기 복수의 탄소 나노튜브들 각각은 소정의 길이를 갖고, 상기 복수의 탄소 나노튜브들 중 서로 만나는 두 개의 탄소 나노튜브들은 하나의 접점을 갖는다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 갖고, 자외선을 방출하는 발광 소자로서, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치된 복수의 탄소 나노튜브들; 및 상기 탄소 나노튜브들을 결합시키고, 상기 탄소 나노튜브들과 상기 제2 도전형 반도체층을 결합시키는 파티클;을 포함하고, 상기 파티클은 금속이고, 상기 금속의 밴드갭 에너지는 4.0 (eV) 이상 6.0(eV) 이하이다.
실시 예에 따른 발광 소자를 사용하면, 오믹 컨택(ohmic contact)을 갖는 이점이 있다.
또한, 낮은 수평 저항(lateral resistance)을 갖는 이점이 있다.
또한, 외부양자효율(EQE)을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자가 적용된 수평형 발광 소자의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 수평형 발광 소자의 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 탄소 나노튜브의 배치모습을 보여주는 도면.
도 5는 도 4의 실제 SEM 사진.
도 6은 도 4에 도시된 탄소 나노튜브를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 디핑 공정의 횟수에 따른 수평 저항(resistance)을 보여주는 그래프.
도 8은 도 2에 도시된 탄소 나노튜브와 나노 파티클의 배치모습을 보여주는 도면.
도 9는 도 8을 확대한 도면.
도 10은 도 8의 실제 SEM 사진.
도 11은 도 2에 도시된 나노 파티클(530)을 형성하는 하나의 방법을 설명하기 위한 도면.
도 12는 도 2에 도시된 컨택층(500)이 오믹 특성을 갖는 것을 보여주는 그래프.
도 13은 도 1에 도시된 발광 소자가 적용된 수직형 발광 소자의 사시도.
도 14는 도 1에 도시된 발광 소자가 적용된 플립형 발광 소자의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자가 적용된 수평형 발광 소자의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 수평형 발광 소자의 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 탄소 나노튜브의 배치모습을 보여주는 도면.
도 5는 도 4의 실제 SEM 사진.
도 6은 도 4에 도시된 탄소 나노튜브를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 디핑 공정의 횟수에 따른 수평 저항(resistance)을 보여주는 그래프.
도 8은 도 2에 도시된 탄소 나노튜브와 나노 파티클의 배치모습을 보여주는 도면.
도 9는 도 8을 확대한 도면.
도 10은 도 8의 실제 SEM 사진.
도 11은 도 2에 도시된 나노 파티클(530)을 형성하는 하나의 방법을 설명하기 위한 도면.
도 12는 도 2에 도시된 컨택층(500)이 오믹 특성을 갖는 것을 보여주는 그래프.
도 13은 도 1에 도시된 발광 소자가 적용된 수직형 발광 소자의 사시도.
도 14는 도 1에 도시된 발광 소자가 적용된 플립형 발광 소자의 단면도.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1에 도시된 발광 소자는, 자외선을 방출할 수 있다. 일 예로, 도 1에 도시된 발광 소자는 400nm 이하의 파장을 갖는 자외선을 방출할 수 있다. 특히, 360nm 이하의 파장을 갖는 심자외선을 방출할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 발광 소자는, 기판(100), 제1 도전형 반도체층(200), 활성층(Active Layer, 300), 제2 도전형 반도체층(400) 및 컨택층(contact layer, 500)을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(200), 활성층(300), 제2 도전형 반도체층(400)은 화학증착방법(CVD), 분자선 에피택시법(MBE), 스퍼터링법(Sputtering), 수산화물 증기상 에피택시법(HVPE) 등의 방법에 의해 기판(100) 상에 형성될 수 있다.
기판(100)은 C면, R면 또는 A면을 주면으로 한 사파이어(Al2O3), 스핀넬(MgAl2O4)과 같은 절연성 기판, SiC(6H, 4H, 3C를 포함함), Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 등의 반도체 기판들 중 적어도 하나일 수 있다. 여기서, 기판(100)이 상술한 재료로 한정되는 것은 아니고, 제1 도전형 반도체층(200), 활성층(300), 제2 도전형 반도체층(400)을 순차적으로 성장시킬 수 있는 어떠한 재질의 기판도 포함하는 것으로 이해하여야 한다.
제1 도전형 반도체층(200)은 예를 들어, n형 반도체층일 수 있고, 그 재질은 GaN일 수 있다. 여기서, 제1 도전형 반도체층(200)의 재질에 대해 한정하지 않는다.
제1 도전형 반도체층(200)에는 Si, Ge 및 Sn 등의 n형 도펀트가 도핑된다. n형 도펀트는 3×1018/㎤ 이상, 바람직하게는 5×1018/㎤ 이상의 농도로 제1 도전형 반도체층(200)에 포함될 수 있다. 이와 같이 n형 도펀트를 많이 도핑하면, 순방향 전압(Vf) 및 임계전류를 저하시킬 수 있다. 도펀트의 농도가 상기 범위를 벗어나면 Vf가 거의 낮아지지 않을 것이다. n형 도펀트의 농도의 상한을 한정하지 않았음에도 불구하고 좋은 결정성을 보유하기 위해서, 상기 상한은 5×1021/㎤ 이하로 하는 것이 좋다.
여기서, 제1 도전형 반도체층(200)은 n-AlGaN일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(200)이 n-AlGaN이면, 활성층(300)에서 방출되는 광이 300nm이하의 심자외선인 경우에, 상기 심자외선의 흡수를 줄일 수 있다. 좀 더 구체적으로, GaN은 상기 심자외선을 잘 흡수하는 물질이므로, 제1 도전형 반도체층(200)이 n-AlGaN이면 실시 예에 따른 발광 소자의 EQE를 향상시킬 수 있다.
제1 도전형 반도체층(200)은 단층 구조일 수도 있고, 다층 구조일 수도 있다.
제1 도전형 반도체층(200) 상에 활성층(300)이 배치될 수 있다. 활성층(300)은 제1 도전형 반도체층(200)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(400)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서(Recombination), 활성층(300)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
활성층(300)은 InAlGaN을 포함할 수 있다. 여기서, InAlGaN의 In과 Al은 발광 소자에서 방출되는 광의 파장에 따라 조절될 수 있다.
활성층(300)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well)일 수 있다.
활성층(300)은 일반적으로 양자 우물층과 장벽층을 포함한다. 여기서, 장벽층과 양자 우물층의 적층 순서는 특정하게 정해지지는 않으나, 양자 우물층부터 적층하여 양자 우물층으로 끝날 수도 있고, 양자 우물층부터 적층하여 장벽층으로 끝날 수도 있다. 또한, 장벽층부터 적층하여 장벽층으로 끝날 수도 있고, 장벽층부터 적층하여 양자 우물층으로 끝날 수도 있다.
제2 도전형 반도체층(400)은 활성층(300) 상에 배치될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(400)은 예를 들어, p형 반도체층일 수 있고, 그 재질은 GaN일 수 있다.
제2 도전형 반도체층(400)에는 Mg, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑된다. 여기서, p형 도펀트가 Mg이면 p형 특성이 얻어지기 용이하고, 오믹 컨택을 얻기 용이하다. Mg의 농도는 1×1018/㎤ 내지 1×1021/㎤, 바람직하게는 5×1019/㎤ 내지 3×1020/㎤, 보다 바람직하게는 1×1020/㎤일 수 있다. Mg 농도가 이 범위이면 좋은 p형 막이 얻어지기 용이하고 Vf를 저하시킬 수 있다.
여기서, 제2 도전형 반도체층(400)은 p-AlGaN일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(400)이 n-AlGaN이면, 활성층(300)에서 방출되는 광이 300nm이하의 심자외선인 경우에, 상기 심자외선의 흡수를 줄일 수 있다. 좀 더 구체적으로, GaN은 상기 심자외선을 잘 흡수하는 물질이므로, 제2 도전형 반도체층(400)이 p-AlGaN이면 실시 예에 따른 발광 소자의 EQE를 향상시킬 수 있다.
제2 도전형 반도체층(400)은 단층 구조일 수도 있고, 다층 구조일 수도 있다.
제2 도전형 반도체층(400) 상에는 컨택층(500)이 배치될 수 있다. 특히, 컨택층(500)은 제2 도전형 반도체층(400)과 제2 도전형 반도체층(400) 상에 형성된 전극(미도시) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 컨택층(500)은 제2 도전형 반도체층(400)과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성할 수 있다. 여기서, 오믹 컨택이란, 전압-전류 특성이 옴(ohm)의 법칙을 따르는 금속과 반도체와의 접촉을 의미한다.
제2 도전형 반도체층(400)이 p-AlGaN이면, p-AlGaN의 Al에 의해서 제2 도전형 반도체층(400)의 에너지 밴드갭이 커진다. 에너지 밴드갭이 커진다는 것은 컨택층(500)이 제2 도전형 반도체층(400)과 오믹을 형성하기 어렵다는 것을 의미할 수 있다.
컨택층(500)이 p-AlGaN으로 이루어진 제2 도전형 반도체층(400)과 오믹 컨택을 형성하기 위해, 컨택층(500)은 탄소 나노튜브(Carbon NanoTube, CNT)와 나노 파티클(Nano Particle)을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자가 적용된 수평형 발광 소자의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 수평형 발광 소자의 단면도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 기판(100) 상에 제1 도전형 반도체층(200)이 배치되고, 제1 도전형 반도체층(200) 상에 활성층(300)이 배치되고, 활성층(300) 상에 제2 도전형 반도체층(400)이 배치된다. 그리고, 제2 도전형 반도체층(400) 상에 컨택층(500)이 배치된다. 제1 전극(600)은 제1 도전형 반도체층(200)에서 일부 식각된 부분에 배치되고, 제2 전극(700)은 제2 도전형 반도체층(400) 상에 배치된다.
컨택층(500)은, 좀 더 구체적으로, 제2 도전형 반도체층(400)의 상면에 배치된다. 여기서, 컨택층(500)은 제2 도전형 반도체층(400)의 상면 전부에 배치될 수도 있고, 일 부분에 배치될 수도 있다.
컨택층(500)은, 복수의 탄소 나노튜브(510)들과 나노 파티클(530)들을 포함할 수 있다.
탄소 나노튜브(510)는 탄소 원자들이 육각형 고리모양으로 벌집무늬를 형성하여 튜브 형태를 띈 나노소자로서, 튜브의 직경이 대략 수 나노미터 정도로 극히 작기 때문에 나노튜브라고 불리는 물질이다.
탄소 나노튜브(510)는 금속보다 100 ~ 1000배의 많은 전류를 흘릴 수 있고, 강도는 철보다 약 100 ~ 300배 이상 더 강하며, 열 전도율은 구리보다 약 100배 정도 좋다. 또한, 알루미늄보다 2배정도 더 가벼운 특성을 갖는다.
탄소 나노튜브(510)는, 실 또는 머리카락과 같이, 소정의 길이를 갖는 형상일 수 있다.
복수의 탄소 나노튜브(510)들은 제2 도전형 반도체층(400)의 상면 상에 비규칙적으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 4 내지 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 4는 도 2에 도시된 탄소 나노튜브의 배치모습을 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 실제 SEM 사진이다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 제2 도전형 반도체층(400)의 상면(400a) 위에 소정의 길이를 갖는 복수의 탄소 나노튜브(510)들이 배치된다. 여기서, 복수의 탄소 나노튜브(510)들 중 서로 교차하는 두 개의 탄소 나노튜브들, 구체적으로 제1 탄소 나노튜브(510a)와 제2 탄소 나노튜브(510b)는 하나의 접점을 갖는다. 즉, 제1 탄소 나노튜브(510a)는 제2 탄소 나노튜브(510b)와 한 번 교차할 뿐 두 번 이상 교차하지 않는다.
복수의 탄소 나노튜브(510)들은 디핑(dipping) 공정을 통해 제2 도전형 반도체층(400) 상에 형성될 수 있다. 도 6을 참조하여 디핑(dipping) 공정을 설명하도록 한다.
도 6은 도 4에 도시된 탄소 나노튜브를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 2에서 제2 도전형 반도체층(400)까지 형성된 발광 소자(10)를 준비하고, 이와 별도로 상기 발광 소자(10)가 담길 수 있는 수조(20)를 준비한다. 수조(20)에는 탄소 나노튜브(510)를 포함하는 용액으로 채운다. 여기서, 상기 용액은 탄소 나노튜브(510)뿐만 아니라 용매, 바인더, 안정제, 균일제 등을 더 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(10)와 수조(20)가 준비되었으면, 상기 발광 소자(10)를 수조(20) 내의 용액에 디핑(dipping)하고, 소정 시간 경과 후 수조(20)에서 빼낸다. 여기서, 상기 발광 소자(10)를 용액에 디핑하는 시간은 3분으로 설정할 수 있다.
수조(20)에서 나온 상기 발광 소자(10)의 일 면 위에 탄소 나노튜브(510)들이 배열될 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자(10)의 일 면 위에 배치된 탄소 나노튜브(510)들 중 서로 만나는 두 개의 탄소 나노튜브들은 하나의 접점을 갖는다.
이러한 방법을 통해, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 도전형 반도체층(400) 위에 복수의 탄소 나노튜브(510)를 형성할 수 있다.
도 6의 디핑 공정을 2회 내지 수회 반복하면, 제2 도전형 반도체층(400) 상에 더 많은 탄소 나노튜브(510)이 배치될 수 있다. 여기서, 디핑 공정의 횟수를 증가시키면, 도 7에 도시된 그래프와 같이 컨택층(500)의 수평 저항(resistance)이 낮아진다. 그러나, 디핑 공정의 횟수를 증가시키면 투과율(transmittance)은 떨어진다. 따라서, 수평 저항과 투과율을 적절히 고려하여 디핑 공정의 횟수를 제어하는 것이 필요하다.
한편, 컨택층(500)에 있어서, 탄소 나노튜브(510)의 중량비(wt%)는 1(wt%) 이상 10(wt%) 이하일 수 있다. 탄소 나노튜브(510)의 중량비가 1 이하이면 컨택층(500) 자체의 수평 저항(lateral resistance)이 커져 제2 도전형 반도체층(400)과의 오믹 컨택 특성을 갖기 어렵고, 탄소 나노튜브(510)의 중량비가 10 이상이면 투과율의 저하와 탄소 나노튜브(510) 자체의 광 흡수때문에 외부양자효율(EQE)이 나빠질 수 있다. 따라서, 탄소 나노튜브(510)의 중량비(wt%)는 1(wt%) 이상 10(wt%) 이하인 것이 좋다.
컨택층(500)은 탄소 나노튜브(510)를 갖기 때문에 수평 저항(lateral resistance)가 낮아지는 이점이 있지만, 탄소 나노튜브(510)만으로는 컨택층(500)과 제2 도전형 반도체층(400) 사이의 컨택 면적이 작기 때문에, 컨택층(500)이 제2 도전형 반도체층(400)과 오믹을 형성하기 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 컨택층(500)은 나노 파티클(530)을 더 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 나노 파티클(530)은 복수의 탄소 나노튜브(510)들 사이사이에 배치된다. 좀 더 구체적으로 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8은 도 2에 도시된 탄소 나노튜브와 나노 파티클의 배치모습을 보여주는 도면이고, 도 9는 도 8을 확대한 도면이고, 도 10은 도 8의 실제 SEM 사진이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 나노 파티클(530)은 탄소 나노튜브(510)에 붙어있는 형상일 수 있다. 이러한 나노 파티클(530)은 복수의 탄소 나노튜브(510)들 중 인접한 탄소 나노튜브들을 서로 연결시키고, 탄소 나노튜브(510)와 제2 도전형 반도체층(400)을 서로 연결시킬 수 있다.
나노 파티클(530)은 소정의 에너지 준위를 갖는 금속일 수 있다. 여기서, 소정의 에너지 준위는 4.0(eV) 이상 6.0(eV) 이하일 수 있다. 구체적으로, 나노 파티클(530)은 상기 에너지 준위에 속하는 금(Au), 니켈(Ni), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 및 로듐(Rh) 중 적어도 하나일 수 있다. 여기서, 나노 파티클(530)이 상기 물질로 한정하는 것은 아니다.
도 2에 도시된 바와 같은 수평형 발광 소자의 경우에는, 나노 파티클(530)은 금(Au) 또는 니켈(Ni)일 수 있다.
나노 파티클(530)을 형성 방법을 도 11을 참조하여 설명하도록 한다.
도 11은 도 2에 도시된 나노 파티클(530)을 형성하는 하나의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 도 2의 컨택층(500)까지 형성된 발광 소자(10’)를 준비한다. 다음으로, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(10’) 위에 나노 파티클(530)을 구성하는 물질, 예를 들어 금(Au)을 재료로 하는 얇은 박막(50)을 성장시킨다. 마지막으로, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 박막(50)에 열을 가하면(열처리 공정), 박막(50)이 녹으면서 서로 엉겨붙어 나노 크기의 나노 파티클(530)들을 형성할 수 있다. 이렇게 형성되는 나노 파티클(530)의 직경은 최소 10nm, 최대 200nm 이하의 범위를 가질 수 있다.
이와 같이, 컨택층(500)이 탄소 나노튜브(510)뿐만 아니라 나노 파티클(530)을 포함하면, 제2 도전형 반도체층(400)과의 컨택 면적이 넓어지는 이점이 있다. 따라서, 이러한 컨택층(500)은, 도 12에 도시된 그래프와 같이, 전압-전류가 옴의 법칙을 갖는 오믹 컨택 특성을 가질 수 있다.
또한, 제2 도전형 반도체층(400)이 p-AlGaN인 경우에도, 오믹 컨택 특성을 가질 수 있어, 도 2에 도시된 수평형 발광 소자가 300nm 이하의 심자외선을 방출하는 발광 소자인 경우, 심자외선이 제2 도전형 반도체층(400)에서 흡수되지 않고 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 수평형 발광 소자의 외부양자효율(EQE)을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 13은 도 1에 도시된 발광 소자가 적용된 수직형 발광 소자의 사시도이다.
도 13에 도시된 수직형 발광 소자는, 도 1에 도시된 발광 소자의 제2 도전형 반도체층(400) 상에 컨택층(500’)과 전도성 지지부재(700’)을 형성하고, 레이저 리프트 오프(LLO) 공정을 이용하여 기판(100)을 제거한 후, 제1 도전형 반도체층(200) 상에 전극(600’)을 배치시킴으로써 형성할 수 있다.
전도성 지지부재(700’)는 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 또는 불순물이 주입된 반도체 기판 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
컨택층(500’)은, 도 2에 도시된 탄소 나노튜브(510)와 나노 파티클(530)을 포함한다. 여기서, 컨택층(500’)이 광학적으로 반사기능을 갖기 위해, 나노 파티클(530)은 반사율이 높은 은(Ag), 은(Ag)을 포함하는 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)을 포함하는 합금, 백금(Pt) 또는 백금(Pt)을 포함하는 합금 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
컨택층(500’)에 의해, 컨택층(500’)과 제2 도전형 반도체층(400)의 컨택은 오믹 컨택 특성을 가질 수 있다. 특히, 제2 도전형 반도체층(400)이 p-AlGaN인 경우에도 오믹 컨택 특성을 가질 수 있는 이점이 있다. 따라서, 도 13에 도시된 수직형 발광 소자가 300nm 이하의 심자외선을 방출하는 발광 소자인 경우, 활성층(300)에서 방출되는 심자외선이 제2 도전형 반도체층(400)에서 흡수되지 않으므로, 도 13에 도시된 수직형 발광 소자의 외부양자효율(EQE)을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 14는 도 1에 도시된 발광 소자가 적용된 플립형 발광 소자의 단면도이다.
도 14에 도시된 플립형 발광 소자는, 도 3에 도시된 발광 소자에 서브 마운트(Sub mount, 1000)를 본딩하여 형성할 수 있다. 도 3에 도시된 발광 소자와 서브 마운트(1000)의 본딩은 솔더 범퍼(Solder Bumper, 2000a, 2000b)를 통해 가능할 수 있다.
서브 마운트(1000)는 지지부재(1100)와 제1 및 제2 전극패드(1300a, 1300b)를 포함할 수 있다.
지지부재(1100)는 열 전도성을 갖는 도체 또는 유전체(Dielectric Material)일 수 있다.
제1 전극패드(1300a)와 제2 전극패드(1300b)는 지지부재(1100)의 상면에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 전극패드(1300a)는 제1 전극(600)과 제1 솔더 범퍼(2000a)를 통해 전기적으로 연결되고, 제2 전극패드(1300b)는 제2 전극(700)과 제2 솔더 범퍼(2000b)를 통해 전기적으로 연결된다.
도 14에 도시된 플립형 발광 소자에서도, 컨택층(500’’)은, 도 2에 도시된 바와 같은 탄소 나노튜브(510)와 나노 파티클(530)을 포함한다. 컨택층(500’’)이 광학적으로 반사기능을 갖기 위해, 나노 파티클(530)은 반사율이 높은 은(Ag), 은(Ag)을 포함하는 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)을 포함하는 합금, 백금(Pt) 또는 백금(Pt)을 포함하는 합금 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
컨택층(500’’)에 의해, 컨택층(500’’)과 제2 도전형 반도체층(400)은 오믹 컨택 특성을 갖는 이점이 있다. 특히, 제2 도전형 반도체층(400)이 p-AlGaN인 경우에도 오믹 컨택 특성을 가질 수 있는 이점이 있다. 따라서, 도 14에 도시된 플립형 발광 소자가 300nm 이하의 심자외선을 방출하는 발광 소자인 경우, 활성층(300)에서 방출되는 심자외선이 제2 도전형 반도체층(400)에서 흡수되지 않으므로, 도 14에 도시된 플립형 발광 소자의 외부양자효율(EQE)을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 기판
200: 제1 도전형 반도체층
300: 활성층
400: 제2 도전형 반도체층
500: 컨택층
200: 제1 도전형 반도체층
300: 활성층
400: 제2 도전형 반도체층
500: 컨택층
Claims (7)
- 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 갖고, 자외선을 방출하는 발광 소자에 있어서,
상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되고, 탄소 나노튜브와 나노 파티클을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층과 오믹을 형성하는 컨택층을 더 포함하는, 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 컨택층에 있어서, 상기 탄소 나노튜브의 중량비(wt%)는 1 이상 10 이하인, 발광 소자. - 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 갖고, 자외선을 방출하는 발광 소자에 있어서,
상기 제2 도전형 반도체층의 일 면 상에 배치된 복수의 탄소 나노튜브들; 및
상기 복수의 탄소 나노튜브들에 연결된 나노 파티클;을 포함하고,
상기 복수의 탄소 나노튜브들 각각은 소정의 길이를 갖고, 상기 복수의 탄소 나노튜브들 중 서로 만나는 두 개의 탄소 나노튜브들은 하나의 접점을 갖는, 발광 소자. - 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 갖고, 자외선을 방출하는 발광 소자에 있어서,
상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치된 복수의 탄소 나노튜브들; 및
상기 탄소 나노튜브들을 결합시키고, 상기 탄소 나노튜브들과 상기 제2 도전형 반도체층을 결합시키는 파티클;을 포함하고,
상기 파티클은 금속이고, 상기 금속의 밴드갭 에너지는 4.0 (eV) 이상 6.0(eV) 이하인, 발광 소자. - 제 4 항에 있어서,
상기 금속은 금, 은, 알루미늄, 구리, 몰리브덴 및 라듐 중 적어도 하나인, 발광 소자. - 제 4 항에 있어서,
상기 파티클의 최소 직경은 10nm이고, 최대 직경은 200nm인, 발광 소자. - 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 도전형 반도체층은 p-AlGaN인, 발광 소자.
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10199530B2 (en) | 2015-02-23 | 2019-02-05 | Lg Innotek Co., Ltd. | Ultraviolet light-emitting device and light unit comprising same |
-
2012
- 2012-09-18 KR KR1020120103159A patent/KR20140036716A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10199530B2 (en) | 2015-02-23 | 2019-02-05 | Lg Innotek Co., Ltd. | Ultraviolet light-emitting device and light unit comprising same |
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