KR20150084582A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 발광소자에 관한 것이다. An embodiment relates to a light emitting element.
발광소자의 대표적인 예로, LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고, 점차 LED의 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.As a typical example of a light emitting device, a light emitting diode (LED) is a device for converting an electric signal into an infrared ray, a visible ray, or a light using the characteristics of a compound semiconductor, and is used for various devices such as household appliances, remote controllers, Automation equipment, and the like, and the use area of LEDs is gradually widening.
보통, 소형화된 LED는 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 직접 장착하기 위해서 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있고, 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 표면실장소자 형으로 개발되고 있다. 이러한 표면실장소자는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.In general, miniaturized LEDs are made of a surface mounting device for mounting directly on a PCB (Printed Circuit Board) substrate, and an LED lamp used as a display device is also being developed as a surface mounting device type . Such a surface mount device can replace a conventional simple lighting lamp, which is used for a lighting indicator for various colors, a character indicator, an image indicator, and the like.
이와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등에 요구되는 휘도가 높이지는 바, LED의 발광휘도를 증가시키는 것이 중요하다. As the use area of the LED is widened as described above, it is important to increase the luminance of the LED as the brightness required for a lamp used in daily life and a lamp for a structural signal is increased.
실시예는 정공주입효율을 증대시키고, 효율을 증대시킨 발광소자를 제공하는 데 있다.The embodiment is to provide a light emitting device that increases efficiency of hole injection and increases efficiency.
실시 예에 따른 발광소자는, 제1반도체층, 제2반도체층, 상기 제1반도체층과 상기 제2반도체층 사이에 배치되는 활성층 및 상기 활성층과 상기 제2반도체층 사이에 배치되는 중간층을 포함하고, 상기 중간층은 InAlGaN 또는 AlGaN 을 포함하고, 상기 활성층에 인접한 제1층과, 상기 제2반도체층에 인접한 제2층을 포함하며, 상기 제1층은 언도프드(Undoped)층이고, 상기 제2층은 상기 제2반도체층과 같은 극성의 도펀트에 의해 도핑되며, 상기 제1층의 밴드갭 에너지는 상기 제2층의 밴드갭 에너지 보다 큰 것을 특징으로 한다.
The light emitting device according to the embodiment includes a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, an active layer disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and an intermediate layer disposed between the active layer and the second semiconductor layer Wherein the intermediate layer comprises InAlGaN or AlGaN, and a first layer adjacent to the active layer and a second layer adjacent to the second semiconductor layer, wherein the first layer is an undoped layer, The second layer is doped with a dopant having a polarity the same as that of the second semiconductor layer, and the band gap energy of the first layer is greater than the band gap energy of the second layer.
실시예에 따른 발광소자는 제2반도체층과 활성층 사이에 중간층이 배치됨으로써, 압전분극현상이 개선되고 전자와 정공의 재결합확률이 증가하여, 발광 효율이 개선될 수 있다.In the light emitting device according to the embodiment, since the intermediate layer is disposed between the second semiconductor layer and the active layer, the piezoelectric polarization phenomenon is improved and the recombination probability of electrons and holes is increased, and the luminous efficiency can be improved.
또한, 활성층에 인접한 제1층이 언도프드층이고, 제2반도체층에 인접한 제2층이 p형 도펀트 의해 도핑되므로, 활성층으로 디퓨전되는 p형 도펀트의 양을 줄여서 발광소자의 광도를 저하시키지 않는 이점이 있다.Further, since the first layer adjacent to the active layer is an undoped layer and the second layer adjacent to the second semiconductor layer is doped with a p-type dopant, the amount of the p-type dopant diffused into the active layer is reduced, There is an advantage.
또한, 실시예는 활성층에 인접한 제1층의 Al 함유량이 제2반도체층에 인접한 제2층의 Al 함유량 보다 크므로, 발광효율이 향상되고, 반도체층의 응력을 줄일 수 있다.
Further, in the embodiment, since the Al content of the first layer adjacent to the active layer is larger than the Al content of the second layer adjacent to the second semiconductor layer, the luminous efficiency can be improved and the stress of the semiconductor layer can be reduced.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 5은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자패키지의 단면을 도시한 단면도이다.
도 6는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 표시장치의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 표시장치의 단면도이다.
도 8은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 장치의 분해 사시도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to an embodiment.
2 is a partially enlarged view of a portion A in Fig.
3 is an energy band diagram of the light emitting device according to the embodiment of FIG.
4 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to another embodiment.
5 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device package including the light emitting device according to the embodiment.
6 is an exploded perspective view of a display device including a light emitting device according to an embodiment.
7 is a cross-sectional view of the display device of Fig.
8 is an exploded perspective view of a lighting device including a light emitting device according to an embodiment.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.The terms spatially relative, "below", "beneath", "lower", "above", "upper" May be used to readily describe a device or a relationship of components to other devices or components. Spatially relative terms should be understood to include, in addition to the orientation shown in the drawings, terms that include different orientations of the device during use or operation. For example, when inverting an element shown in the figures, an element described as "below" or "beneath" of another element may be placed "above" another element. Thus, the exemplary term "below" can include both downward and upward directions. The elements can also be oriented in different directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size and area of each component do not entirely reflect actual size or area.
또한, 실시예에서 발광소자의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.Further, the angle and direction mentioned in the description of the structure of the light emitting device in the embodiment are based on those shown in the drawings. In the description of the structure of the light emitting device in the specification, reference points and positional relationship with respect to angles are not explicitly referred to, refer to the related drawings.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자를 나타내는 단면도, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 부분 확대도, 도 3은 도 1의 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a light emitting device according to an embodiment, FIG. 2 is a partially enlarged view of a portion A of FIG. 1, and FIG. 3 is an energy band diagram of a light emitting device according to the embodiment of FIG.
도 1을 참조하면, 발광소자(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치되는 발광구조물을 포함할 수 있으며, 발광구조물은 제1반도체층(120), 활성층(130), 중간층(180) 및 제2반도체층(150)을 포함할 수 있다.1, the
기판(110)은 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. The
또한, 기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하여 예를 들어, 사파이어(Al2O3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판 또는 Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. In addition, the
한편, 기판(110)의 상측 면에는 광 추출 효율을 높이기 위해 요철 구조가 마련될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 기판(110)은 요철 구조를 가지거나, 또는 가지지 않을 수 있다.On the other hand, a concavo-convex structure may be provided on the upper surface of the
한편, 기판(110) 상에는 기판(110)와 제1반도체층(120) 사이의 격자 부정합을 완화하고 반도체층이 용이하게 성장될 수 있도록 하는 버퍼층(미도시)이 위치할 수 있다. 버퍼층(미도시)은 저온 분위기에서 형성할 수 있으며, 반도체층과 기판(110)과의 격자상수 차이를 완화시켜 줄 수 있는 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 과 같은 물질을 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않는다. .A buffer layer (not shown) may be disposed on the
버퍼층(미도시)은 기판(110)상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층(미도시)은 버퍼층(미도시)상에 성장하는 제1반도체층(120)의 결정성을 향상시킬 수 있다.A buffer layer (not shown) may be grown on the
버퍼층(미도시) 상에는 제1반도체층(120), 활성층(130), 및 제2반도체층(150)을 포함한 발광 구조물(160)이 형성될 수 있다.A light emitting structure 160 including a
버퍼층(미도시) 상에는 제1반도체층(120)이 위치할 수 있다. 제1반도체층(120)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며 제1 도전성 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1반도체층(120)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(130)에 전자를 제공할 수 있다. 제1반도체층(120)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.The
또한, 제1반도체층(120)아래에 언도프트 반도체층(미도시)을 더 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 언도프트 반도체층은 제1반도체층(120)의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, n형 도펀트가 도핑되지 않아 제1반도체층(120)에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 제1반도체층(120)과 같을 수 있다.Further, the
상기 제1반도체층(120) 상에는 활성층(130)이 형성될 수 있다. 활성층(130)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.The
활성층(130)이 양자우물구조로 형성된 경우 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1-a-bN (0≤a≤1, 0≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 다중 양자우물구조를 가질 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.When the
또한, 활성층(130)이 다중 양자우물구조를 가질 경우, 각각의 우물층(미도시)은 서로 상이한 In 함유량 및 서로 상이한 밴드갭을 가질 수 있으며, 이에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.In addition, when the
활성층(130)의 위 또는/및 아래에는 도전성 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전성 클래드층(미도시)은 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(130)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다. 예를 들어, 도전성 클래드층(미도시)은 AlGaN을 포함하여 형성할 수 있다,A conductive clad layer (not shown) may be formed on and / or below the
제2반도체층(150)은 활성층(130)에 정공을 주입하도록 반도체 화합물로 형성될 수 있으며 제2 도전성 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제2 반도체층(140)은 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제2반도체층(150)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.The
한편, 활성층(130)과 제2반도체층(150) 사이에 중간층(180)이 형성될 수 있으며, 중간층(180)은 고 전류 인가 시 제1반도체층(120)으로부터 활성층(130)으로 주입되는 전자가 활성층(130)에서 재결합되지 않고 제2반도체층(150)으로 흐르는 현상을 방지할 수 있다.An
중간층(180)은 활성층(130)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제1반도체층(120)으로부터 주입된 전자가 활성층(130)에서 재결합되지 않고 제2반도체층(150)으로 주입되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(130)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.
The
상술한 제1반도체층(120), 활성층(130), 중간층(180) 및 제2반도체층(150)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
또한, 제1반도체층(120) 및 제2반도체층(150) 내의 도전성 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 반도체층은 다양한 도핑 농도 분포를 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.In addition, the doping concentration of the conductive dopant in the
또한, 제1반도체층(120)이 p형 반도체층으로 구현되고, 제2반도체층(150)이 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 제2반도체층(150) 상에는 제2반도체층(150)의 극성과 반대되는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 발광 소자(100)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.The
제2반도체층(150) 상에는 투광성전극층(170)이 형성될 수 있다. A light-transmitting
투광성전극층(170)은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 따라서, 활성층(130)에서 발생한 광을 외부로 발산할 수 있으며, 제2반도체층(150)의 외측 일면 전체 또는 일부에 형성됨으로써, 전류군집현상을 방지할 수 있다.The
한편, 제1반도체층(120)에는 제1반도체층(120)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(172)이 배치될 수 있다. A
예를 들면, 활성층(130)과 제2반도체층(150)은 일부가 제거되어 제1반도체층(120)의 일부가 노출될 수 있고, 노출된 제1반도체층(120) 상에는 제1 전극(172)이 형성될 수 있다. 즉, 제1반도체층(120)은 활성층(130)을 향하는 상면과 기판(110)을 향하는 하면을 포함하고, 상면은 적어도 일 영역이 노출된 영역을 포함하며, 제1 전극(172)은 상면의 노출된 영역상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.For example, the
한편, 제1반도체층(120)의 일부가 노출되게 하는 방법은 소정의 식각 방법을 사용할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 또한, 식각방법은 습식 식각, 건식 식각방법을 사용할 수 있다.Meanwhile, a method of exposing a part of the
또한, 제2반도체층(150) 상에는 제2 전극(174)이 형성될 수 있다.Also, a
한편, 제1 및 2 전극(172, 174)은 전도성 물질, 예를 들어 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속을 포함할 수 있으며, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며 이에 한정하지 아니한다.The first and
도 2를 참조하면, 발광소자(100)의 활성층(130)은 다중 양자우물 구조를 가질 수 있으며, 따라서 활성층(130)은 제1 내지 제3 우물층(Q1, Q2, Q3) 및 제1 내지 제3 장벽층(B1, B2. B3)을 포함할 수 있다. 2, the
또한, 제1 내지 제3 우물층(Q1, Q2, Q3) 및 제1 내지 제3 장벽층(B1, B2, B3)은 도 2에 도시된 바와 같이 서로 교대로 적층되는 구조를 가질 수 있다. The first through third well layers Q1, Q2 and Q3 and the first through third barrier layers B1, B2 and B3 may have a structure in which they are alternately stacked as shown in FIG.
한편, 도 2에서는 각각 제1 내지 제3 우물층(Q1, Q2, Q3) 및 제1 내지 제3 장벽층(B1, B2, B3,)이 형성되고 제1 내지 제3 우물층(Q1, Q2, Q3)과 제1 내지 제3 장벽층(B1, B2, B3) 이 교대로 적층되게 형성되도록 도시되었으나, 이에 한정하지 아니하며, 우물층(Q1, Q2, Q3) 및 장벽층(B1, B2, B3)은 임의의 수를 갖도록 형성될 수 있으며, 배치 또한 임의의 배치를 가질 수 있다. 아울러, 상술한 바와 같이 각각의 우물층(Q1, Q2, Q3), 및 각각의 장벽층(B1, B2, B3)을 형성하는 재질의 조성비 및 밴드갭, 및 두께는 서로 상이할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 한정하지 아니한다.In FIG. 2, first through third well layers Q1, Q2 and Q3 and first through third barrier layers B1, B2 and B3 are formed and first through third well layers Q1 and Q2 Q2 and Q3 and barrier layers B1, B2 and B3 are alternately stacked, but not limited thereto, and the well layers Q1, Q2 and Q3 and the barrier layers B1, B2, B3 may be formed to have any number, and the arrangement may also have any arrangement. In addition, as described above, the composition ratio, band gap, and thickness of the material forming each of the well layers Q1, Q2, and Q3 and the barrier layers B1, B2, and B3 may be different from each other, 2 as shown in Fig.
장벽층(B1, B2, B3)은 우물층(Q1, Q2, Q3) 보다 큰 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 예를 들면, 장벽층(B1, B2, B3)이 GaN을 포함하고, 우물층(Q1, Q2, Q3)이 InGaN을 포함할 수 있다.The barrier layers B1, B2, and B3 may have band gap energies greater than those of the well layers Q1, Q2, and Q3. For example, the barrier layers B1, B2, and B3 may include GaN, and the well layers Q1, Q2, and Q3 may include InGaN.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 중간층(180)은 활성층(130)과 제2반도체층(150) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 중간층(180)은 제2반도체층(150) 보다 격자상수가 클 수 있다. 1 to 3, the
중간층(180)은 활성층(130)과 제2반도체층(150) 사이의 압전분극효과를 완화시켜서 제2반도체층(150)에서 활성층(130)으로 정공의 주입효율을 향상시키는 역할을 한다.The
중간층(180)은 20nm 내지 40nm 의 두께로 형성할 수 있다. 중간층(180)의 두께가 20nm 보다 얇게 형성될 경우, 제2반도체층(150)과 활성층(130)의 압전분극현상을 완화시킬 수 없고, 고 전류 인가 시 제1반도체층(120)으로부터 활성층(130)으로 주입되는 전자가 활성층(130)에서 재결합되지 않고 제2반도체층(150)으로 흐르는 현상을 방지할 수 없고, 중간층의 두께가 40nm 보다 두껍게 형성될 경우 제2반도체층(150)에서 활성층(130)으로의 정공주입효율이 저하될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.The
또한, 중간층(180)의 밴드갭 에너지는 활성층(130)중 장벽층(B1~B3)의 밴드갭 에너지 보다 클 수 있다. 예를 들면, 중간층(180)은 InAlGaN 또는 AlGaN 을 포함할 수 있다.The band gap energy of the
중간층(180)은 복수의 층이 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 중간층(180)은 활성층(130)에 인접한 제1층(181)과, 제2반도체층(150)에 인접한 제2층(182)을 포함할 수 있다.The
구체적으로, 제1층(181)은 활성층(130)의 장벽층(B3)과 접하게 배치될 수 있다.Specifically, the
제1층(181)은 언도프드(Undoped)층이고, 제2층(182)은 제2반도체층(150)과 같은 극성의 도펀트에 의해 도핑될 수 있다.The
제1층(181)은 언도프드층으로 구성된다. 여기서, 언도프드층은 제2층(182)과 같은 도펀트에 의해 도핑되지 않거나, 아주 낮은 농도로 도핑되는 것을 의미한다.The
제2층(182)은 제2반도체층(150)과 같은 극성의 도펀트인 p형 도펀트에 의해 도핑될 수 있다. 구체적으로, 중간층(180)은 p형 도펀트로 도핑되고, 상기 p형 도펀트는, Mg, Zn, Ca, Sr 및 Ba 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중간층(180)은 Mg(마그네슘)으로 도핑될 수 있다.The
중간층(180)에 p형 도펀트를 도핑하면, 제2반도체층(150)에서 중간층(180)로 주입되는 정공주입효율이 개선되는 효과가 있지만, p형 도펀트가 인접한 활성층(130)으로 디퓨젼(Diffusion)되는 현상이 발생한다. 활성층(130)으로 디퓨젼된 p형 도펀트는 발광소자의 광도를 저하시키는 문제점이 발생한다.Doping the
따라서, 활성층(130)에 인접한 제1층(181)은 언도프드층으로 구성하고, 제2반도체층(150)에 인접한 제2층(182)에 p형 도펀트를 도핑하면, 활성층(130)으로 디퓨전되는 p형 도펀트의 양을 줄여서 발광소자의 광도를 저하시키지 않고, 제2반도체층(150)에서 활성층(130)으로 주입되는 정공의 주입효율을 개선하는 효과를 가진다. The
결과적으로, 실시예의 발광소자는 광도의 저하 없이 발광효율이 향상되는 효과를 가진다. 또한, 발광소자의 작동전압도 감소하게 된다.As a result, the light emitting device of the embodiment has an effect of improving the luminous efficiency without lowering the luminous intensity. Further, the operating voltage of the light emitting element is also reduced.
예를 들어, 제2층(182)에 p형 도펀트로 Mg를 도핑할 경우 제2층(182)의 도핑농도는 5E18 내지 5E19 cm-3 일 수 있다. Mg의 도핑농도가 너무 낮으면, 제2반도체층(150)에서 활성층(130)으로 주입되는 정공의 주입효율을 개선하는 효과가 크지 않고, Mg의 도핑농도가 너무 높으면, 중간층(180)에서 활성층(130)으로 디퓨젼되는 Mg양이 커져서 발광소자의 광도가 저하되기 때문이다.For example, if the
한편, 제1층(181) 및 제2층(182)의 밴드갭 에너지는 활성층(130) 및 제2반도체층(150)의 밴드갭 에너지 보다 클 수 있고, 제1층(181)의 밴드갭 에너지는 제2층(182)의 밴드갭 에너지 보다 클 수 있다.The band gap energy of the
구체적으로, 제1층(181)의 Al(알루미늄) 함유량은 제2층(182)의 Al 함유량 보다 클 수 있다. 따라서, 활성층(130)에 인접한 제1층(181)은 Al 함유량이 제2층(182) 보다 높아서, 고 전류 인가 시 제1반도체층(120)으로부터 활성층(130)으로 주입되는 전자가 활성층(130)에서 재결합되지 않고 제2반도체층(150)으로 흐르는 현상을 방지할 수 있고, 제2반도체층(150)에 인접한 제2층(182)의 Al 함유량은 제1층(181) 보다 낮아서 과도한 Al 함유량으로 인한 응력을 완화할 수 있다.Specifically, the Al (aluminum) content of the
더욱 구체적으로, 제1층(181)의 Al 함유량은 15% 내지 30% 일 수 있다. 제1층(181)의 Al 함유량이 15% 보다 낮은 경우, 밴드갭 에너지가 낮아져서 제1반도체층(120)으로부터 활성층(130)으로 주입되는 전자가 활성층(130)에서 재결합되지 않고 제2반도체층(150)으로 흐르는 현상을 방지할 수 없고, 제1층(181)의 Al 함유량이 30% 보다 큰 경우, 밴드갭 에너지가 너무 높아서, 제2반도체층(150)에서 활성층(130)으로의 정공주입효율이 저하될 수 있기 때문이다.More specifically, the Al content of the
또한, 제2층(182)의 Al 함유량은 10% 내지 18%일 수 있다. 제2층(182)의 Al 함유량이 10% 보다 낮은 경우, 밴드갭 에너지가 낮아져서 제1반도체층(120)으로부터 활성층(130)으로 주입되는 전자가 활성층(130)에서 재결합되지 않고 제2반도체층(150)으로 흐르는 현상을 방지할 수 없고, 제2층(182)의 Al 함유량이 18% 보다 큰 경우, Al 함유량이 너무 높아서, 응력을 완화할 수 없기 때문이다.Further, the Al content of the
한편, 제1층(181)의 두께는 5nm 내지 10nm 일 수 있다. 제1층(181)의 두께가 5nm 보다 얇게 형성될 경우, 제2반도체층(150)과 활성층(130)의 압전분극현상을 완화시킬 수 없고, 제1반도체층(120)으로부터 활성층(130)으로 주입되는 전자가 활성층(130)에서 재결합되지 않고 제2반도체층(150)으로 흐르는 현상을 방지할 수 없고, 제1층(181)의 두께가 10nm 보다 두껍게 형성될 경우 제2반도체층(150)에서 활성층(130)으로의 정공주입효율이 저하될 수 있다.On the other hand, the thickness of the
그리고, 제2층(182)의 두께는 10nm 내지 25nm 일 수 있다. 제2층(182)의 두께가 10nm 보다 얇게 형성될 경우, 제1반도체층(120)으로부터 활성층(130)으로 주입되는 전자가 활성층(130)에서 재결합되지 않고 제2반도체층(150)으로 흐르는 현상을 방지할 수 없고, 제2층(182)의 두께가 25nm 보다 두껍게 형성될 경우 제2반도체층(150)에서 활성층(130)으로의 정공주입효율이 저하될 수 있고, 반도체층의 응력을 증가시킬 수 있기 때문이다.
The thickness of the
중간층(180)의 밴드갭이 너무 낮으면, 제2반도체층(150)에서 활성층(130)으로 공급되는 정공을 가두는 역할을 할 수 없고, 밴드갭 에너지가 너무 크면, 제2반도체층(150)에서 활성층(130)으로 공급되는 정공의 주입효율을 감소시킬 수 있다. 반도체층에는 반도체층 간의 격자상수 차이 및 배향성에 의한 응력이 발생하여 생기는 압전분극(piezoelectric polariziton)이 발생할 수 있다. 발광소자를 형성하는 반도체 재료는 큰 값의 압전계수를 가지므로 작은 변형(strain)에도 매우 큰 분극을 초래할 수 있다. 두 개의 분극으로 유발된 정전기장(electric field)은 발광소자의 에너지 밴드 구조를 변화시켜 이에 따른 전자와 정공의 분포를 왜곡시키게 된다. 이러한 효과를 양자 구속 스타크 효과(quantum confined stark effect, QCSE)라고 하는데 이는 전자와 정공의 재결합으로 빛을 방생시키는 발광소자에 있어서 낮은 내부양자효율을 유발하고 발광 스펙트럼의 적색 편이(red shift) 등 발광소자의 전기적, 광학적 특성에 악영향을 끼칠 수 있다. 특히, 이러한 strain 에 의해서 상술한 바와 같은 분극 효과가 더욱 증대되어 내부 전기장이 강화되고, 이에 따라서 밴드가 전기장에 따라서 휘어서 뾰족한 형태의 triangle potential 우물(제2반도체층(150)과 활성층(130)의 사이에)이 생기며, 이러한 triangle potential 우물에 전자나 홀이 집중되는 형상이 발생할 수 있다. 따라서 전자와 홀의 재결합율이 저하될 수 있다. 즉, 제2반도체층(150)에서 활성층(130)으로의 정공주입효율을 저하시키는 문제점이 있다.If the band gap of the
한편, 기판(110)과 기판(110)상에 형성되는 발광구조물간의 격자 상수 차이에 기인하는 결정결함은 성장방향에 따라 증가하는 경향이 있으므로, 기판(110)으로부터 가장 이격된 위치에 형성된 제2반도체층(150)이 가장 큰 결정결함을 가질 수 있다. 정공이동도(hole mobility)가 전자이동도(electron mobility)보다 낮다는 사실을 감안하면, 제2반도체층(150)의 결정성 저하로 인한 정공 주입효율의 저하는 발광소자(100)의 발광 효율을 저하시킬 수 있다.On the other hand, crystal defects due to the difference in lattice constant between the
상술한 실시예와 같이, 중간층(180)이 활성층(130)과 제2반도체층(150) 사이에 배치되고, 중간층(180)이 큰 격자상수를 가지면, 상술한 triangle potential 우물의 발생이 감소할 수 있으며, 따라서 전자와 홀의 재결합율이 증가할 수 있고, 발광소자(100)의 발광 효율이 개선될 수 있다. 또한, 제2반도체층(150)을 빠져 나온 정공은 높은 에너지를 가지게 되어서 triangle potential 우물을 통과할 수 있게 된다. 따라서, 발광소자(100)의 발광효율은 향상될 수 있다.
If the
도 4는 다른 실시 예에 따른 발광소자를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to another embodiment.
실시예에 따른 발광소자(200)는 수직형 발광소자에 관한 것이다.The
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(200)는 지지부재(210), 지지부재(210) 상에 배치되는 제1 전극층(220), 제1 전극층(220) 상에 배치되는 발광구조물, 및 제2 전극층(282)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
발광구조물은 제2 반도체층(150), 제2 반도체층(150) 상에 활성층(130), 활성층(130) 상에 제1 반도체층(120) 및 제2반도체층(150)과 활성층(130)에 위치되는 중간층(180)을 포함할 수 있다.The light emitting structure includes a
지지부재(210)는 열전도성이 우수한 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 또한 전도성 물질로 형성할 수 있는데, 금속 물질 또는 전도성 세라믹을 이용하여 형성할 수 있다. 지지부재(210)는 단일층으로 형성될 수 있고, 이중 구조 또는 그 이상의 다중 구조로 형성될 수 있다.The
즉, 지지부재(210)는 금속, 예를 들어 Au, Ni, W, Mo, Cu, Al, Ta, Ag, Pt, Cr중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나 둘 이상의 합금으로 형성할 수 있으며, 서로 다른 둘 이상의 물질을 적층하여 형성할 수 있다. 또한 지지부재(210)는 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN, Ga2O3 와 같은 캐리어 웨이퍼로 구현될 수 있다.That is, the
이와 같은 지지부재(210)는 발광소자(200)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 하여 발광소자(200)의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.Such a
한편, 지지부재(210) 상에는 제1 전극층(220)이 형성될 수 있으며, 제1 전극층(220)은 오믹층(ohmic layer)(미도시), 반사층(reflective layer)(미도시), 본딩층(bonding layer)(미도시) 중 적어도 한 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 전극층(220)은 오믹층/반사층/본딩층의 구조이거나, 오믹층/반사층의 적층 구조이거나, 반사층(오믹 포함)/본딩층의 구조일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예컨대, 제1 전극층(220)은 절연층상에 반사층 및 오믹층이 순차로 적층된 형태일 수 있다.A
반사층(미도시)은 오믹층(미도시) 및 절연층(미도시) 사이에 배치될 수 있으며, 반사특성이 우수한 물질, 예를 들어 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성되거나, 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있다. 또한 반사층(미도시)은 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 또한 반사층(미도시)을 발광 구조물(260)(예컨대, 제2 반도체층(150))과 오믹 접촉하는 물질로 형성할 경우, 오믹층(미도시)은 별도로 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The reflective layer (not shown) may be disposed between an ohmic layer (not shown) and an insulating layer (not shown), and may be formed of a material having excellent reflection characteristics, such as Ag, Ni, Al, Rh, Pd, , Zn, Pt, Au, Hf and combinations thereof, or may be formed using a metal material and a light-transmitting conductive material such as IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO or ATO have. Further, the reflective layer (not shown) can be laminated with IZO / Ni, AZO / Ag, IZO / Ag / Ni, AZO / Ag / Ni and the like. When a reflective layer (not shown) is formed of a material that makes an ohmic contact with the light emitting structure 260 (for example, the second semiconductor layer 150), an ohmic layer (not shown) may not be formed separately, I do not.
오믹층(미도시)은 발광 구조물의 하면에 오믹 접촉되며, 층 또는 복수의 패턴으로 형성될 수 있다. 오믹층(미도시)은 투광성 전극층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 하나 이상을 이용하여 단층 또는 다층으로 구현할 수 있다. 오믹층(미도시)은 제2 반도체층(150)에 캐리어의 주입을 원활히 하기 위한 것으로, 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.The ohmic layer (not shown) is in ohmic contact with the lower surface of the light emitting structure and may be formed of a layer or a plurality of patterns. The ohmic layer (not shown) may be formed of a transparent electrode layer and a metal. For example, ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), IZTO (indium zinc tin oxide) ), IGZO (indium gallium zinc oxide), IGTO (indium gallium tin oxide), AZO (aluminum zinc oxide), ATO (antimony tin oxide), GZO (gallium zinc oxide), IrO x , RuO x , RuO x / Ni, Ag, Ni / IrO x / Au, and Ni / IrO x / Au / ITO. The ohmic layer (not shown) is for facilitating the injection of carriers into the
또한 제1 전극층(220)은 본딩층(미도시)을 포함할 수 있으며, 이때 본딩층(미도시)은 배리어 금속(barrier metal), 또는 본딩 금속, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.The
발광 구조물은 적어도 제1 반도체층(120), 활성층(130) 및 제2 반도체층(150)을 포함할 수 있고, 제1 반도체층(120)과 제2 반도체층(150) 사이에 활성층(130)이 게재된 구성으로 이루어질 수 있다. The light emitting structure may include at least a
제1 전극층(220) 상에는 제2 반도체층(150)이 형성될 수 있다. 제2 반도체층(150)은 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. p형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.A
제2 반도체층(150) 상에는 활성층(130)이 형성될 수 있다. 활성층(130)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다. The
활성층(130)이 양자우물구조로 형성된 경우 예컨데, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1-a-bN (0≤a≤1, 0 ≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 양자우물구조를 가질 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.When the
활성층(130)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층(미도시)은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 활성층(130)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다.A conductive clad layer (not shown) may be formed on and / or below the
활성층(130) 상에는 상에는 제1 반도체층(120)이 형성될 수 있다. 제1 반도체층(120)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, n형 반도체층은 예컨데, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, 예를 들어, Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. The
제1 반도체층(120)상에는 제1 반도체층(120)과 전기적으로 연결된 제2 전극층(282)이 형성될 수 있으며, 제2 전극층(282)은 적어도 하나의 패드 또는/및 소정 패턴을 갖는 전극을 포함할 수 있다. 제2 전극층(282)은 제1 반도체층(120)의 상면 중 센터 영역, 외측 영역 또는 모서리 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 제2 전극층(282)은 제1 반도체층(120)의 위가 아닌 다른 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. A
제2 전극층(282)은 전도성 물질, 예를 들어 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속 또는 합금을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. The
발광 구조물의 상부에는 광 추출 구조(284)가 형성될 수 있다.A
광 추출 구조(270)는 제1 반도체층(120)의 상면에 형성되거나, 또는 발광 구조물의 상부에 투광성 전극층(미도시)을 형성한 후 투광성 전극층(미도시)의 상부에 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.The light extracting structure 270 may be formed on the upper surface of the
광 추출 구조(284)는 투광성 전극층(미도시), 또는 제1 반도체층(120)의 상부 표면의 일부 또는 전체 영역에 형성될 수 있다. 광 추출 구조(284)는 투광성 전극층(미도시), 또는 제1 반도체층(120)의 상면의 적어도 일 영역에 대해 에칭을 수행함으로써 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 에칭 과정은 습식 또는/및 건식 에칭 공정을 포함하며, 에칭 과정을 거침에 따라서, 투광성 전극층(미도시)의 상면 또는 제1 반도체층(120)의 상면은 광 추출 구조(284)를 형성하는 러프니스를 포함할 수 있다. 러프니스는 랜덤한 크기로 불규칙하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 러프니스는 평탄하지 않는 상면으로서, 텍스쳐(texture) 패턴, 요철 패턴, 평탄하지 않는 패턴(uneven pattern) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
러프니스는 측 단면이 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 바람직하게 뿔 형상을 포함한다.The roughness may be formed to have various shapes such as a cylinder, a polygonal column, a cone, a polygonal pyramid, a truncated cone, a polygonal pyramid, and the like, preferably including a horn shape.
한편, 광추출구조(284)는 PEC(photo electro chemical) 등의 방법으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 광추출구조(284)가 투광성 전극층(미도시)의 또는 제1 반도체층(120)의 상부면에 형성됨에 따라서 활성층(130)으로부터 생성된 빛이 투광성 전극층(미도시), 또는 제1 반도체층(120)의 상부면으로부터 전반사되어 재흡수되거나 산란되는 것이 방지될 수 있으므로, 발광소자(200)의 광 추출 효율의 향상에 기여할 수 있다.Meanwhile, the
발광 구조물의 측면 및 상부 영역에는 패시베이션(290)이 형성될 수 있으며, 패시베이션(290)은 절연성 재질로 형성될 수 있다.The
중간층(180)의 구조는 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 동일하다.
The structure of the
도 5은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 발광소자패키지의 단면을 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device package including the light emitting device according to the embodiment.
도 5을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자패키지(300)는 캐비티가 형성된 몸체(310), 몸체(310)의 캐비티에 실장된 광원부(320) 및 캐비티에 충진되는 봉지재(350)를 포함할 수 있다.5, the light emitting
몸체(310)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board), 세라믹 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 몸체(310)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.The
광원부(320)는 몸체(310)의 바닥면상에 배치되며, 일 예로 광원부(320)는 도 1 내지 도 5에서 도시하고 설명한 발광소자 중 어느 하나일 수 있다. 발광소자는 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 유색 발광 소자 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 소자일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 발광 소자는 한 개 이상 실장될 수 있다.The
몸체(310)는 제1리드프레임(330) 및 제2리드프레임(340)을 포함할 수 있다. 제1리드프레임(330) 및 제2리드프레임(340)은 광원부(320)와 전기적으로 연결되어 광원부(320)에 전원을 공급할 수 있다.The
또한, 제1리드프레임(330) 및 제2리드프레임(340)은 서로 전기적으로 분리되며, 광원부(320)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있고, 또한 광원부(320)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수 있다.The
도 5에는 제1리드프레임(330)과 제2리드프레임(340) 모두가 와이어(360)에 의해 광원부(320)와 본딩된 것을 도시하나, 이에 한정하지 않으며, 특히 수직형 발광소자의 경우는 제1리드프레임(330) 및 제2리드프레임(340) 중 어느 하나가 와이어(360)에 의해 광원부(320)와 본딩될 수 있으며, 플립칩 방식에 의해 와이어(360) 없이 광원부(320)와 전기적으로 연결될 수도 있다.5 illustrates that both the
이러한 제1리드프레임(330) 및 제2리드프레임(340)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 알루미늄(Al), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 철(Fe) 중에서 하나 이상의 물질 또는 합금을 포함할 수 있다. 또한, 제1리드프레임(330) 및 제2리드프레임(340)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
봉지재(350)는 캐비티에 충진될 수 있으며, 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 봉지재(350)는 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다. The
형광체(미도시)는 광원부(320)에서 방출되는 광의 파장에 따라 종류가 선택되어 발광소자패키지(300)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.The phosphor (not shown) may be selected according to the wavelength of the light emitted from the
봉지재(350)에 포함되어 있는 형광체(미도시)는 광원부(320)에서 방출되는 광의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체중 하나가 적용될 수 있다. The fluorescent material (not shown) included in the
즉, 형광체(미도시)는 광원부(320)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광원부(320)가 청색 발광 다이오드이고 형광체(미도시)가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 청색 발광 다이오드에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색됨에 따라 발광소자패키지(300)는 백색 빛을 제공할 수 있다.That is, the phosphor (not shown) may be excited by the light having the first light emitted from the
실시예에 따른 발광 소자는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 6 및 도 7에 도시된 표시 장치, 도 8에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.The light emitting device according to the embodiment can be applied to an illumination system. The lighting system includes a structure in which a plurality of light emitting elements are arrayed and includes a display device shown in Figs. 6 and 7, a lighting device shown in Fig. 8, and may include a lighting lamp, a traffic light, a vehicle headlight, have.
도 6는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다. 6 is an exploded perspective view of a display device having a light emitting device according to an embodiment.
도 6를 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 광원 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.6, a
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트유닛(1050)으로 정의될 수 있다.The
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethylmethacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphtha late) 수지 중 하나를 포함할 수 있다. The
상기 광원 모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.The
상기 광원 모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 발광 소자(1035)를 포함하며, 상기 발광 소자(1035)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. The
상기 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(1035)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.The
그리고, 상기 복수의 발광 소자(1035)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(1035)는 상기 도광판(1041)의 일측 면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The plurality of light emitting
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다. The
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
여기서, 상기 광원 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.Here, the optical path of the
도 7는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다. 7 is a view showing a display device having a light emitting device according to an embodiment.
도 7를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자(1124)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다. 7, the
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자(1124)는 광원 모듈(1160)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1160), 광학 부재(1154)는 라이트유닛(1150)으로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기의 광원 모듈(1160)은 기판(1120) 및 상기 기판(1120) 위에 배열된 복수의 발광 소자(1124)를 포함한다.The
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(polymethyl methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. Here, the
상기 광학 부재(1154)는 상기 광원 모듈(1160) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1160)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
The
도 8은 실시 예에 따른 발광소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.8 is an exploded perspective view of a lighting apparatus having a light emitting element according to an embodiment.
도 8을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자를 포함할 수 있다.8, the lighting apparatus according to the embodiment includes a
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.For example, the
상기 커버(2100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다. The inner surface of the
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.The
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 발광소자(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.The
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광소자(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 발광소자(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.The
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.The surface of the
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.The
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 구비할 수 있다.The
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.The
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 돌출부(2670)를 포함할 수 있다.The
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 돌출부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 돌출부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 돌출부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 돌출부(2670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
The
또한, 이상에서 실시예를 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, 실시예에 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
Claims (10)
제2반도체층;
상기 제1반도체층과 상기 제2반도체층 사이에 배치되는 활성층; 및
상기 활성층과 상기 제2반도체층 사이에 배치되는 중간층을 포함하고,
상기 중간층은,
InAlGaN 또는 AlGaN 을 포함하고,
상기 활성층에 인접한 제1층과, 상기 제2반도체층에 인접한 제2층을 포함하며,
상기 제1층은 언도프드(Undoped)층이고, 상기 제2층은 상기 제2반도체층과 같은 극성의 도펀트에 의해 도핑되며,
상기 제1층의 밴드갭 에너지는 상기 제2층의 밴드갭 에너지 보다 큰 발광소자.A first semiconductor layer;
A second semiconductor layer;
An active layer disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; And
And an intermediate layer disposed between the active layer and the second semiconductor layer,
Wherein the intermediate layer comprises:
InAlGaN or AlGaN,
A first layer adjacent to the active layer and a second layer adjacent to the second semiconductor layer,
Wherein the first layer is an undoped layer and the second layer is doped with a dopant of the same polarity as the second semiconductor layer,
Wherein the band gap energy of the first layer is greater than the band gap energy of the second layer.
상기 제1층의 Al 함유량은 상기 제2층의 Al 함유량 보다 큰 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein an Al content of the first layer is larger than an Al content of the second layer.
상기 제2층의 도펀트의 도핑농도는 5E18 내지5E19 cm-3 인 발광소자.3. The method of claim 2,
Wherein a doping concentration of the dopant of the second layer is 5E18 to 5E19 cm < -3 >.
상기 활성층은,
복수의 우물층과;
상기 우물층 사이에 위치하고, 상기 우물층 보다 큰 밴드갭 에너지를 가지는 장벽층을 포함하고,
상기 중간층은, 상기 장벽층의 밴드갭 에너지 보다 큰 밴드갭 에너지를 가지는 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein,
A plurality of well layers;
A barrier layer positioned between the well layers and having a bandgap energy greater than the well layer,
Wherein the intermediate layer has a band gap energy larger than a band gap energy of the barrier layer.
상기 제1층의 Al 함유량은 15% 내지 30% 인 발광소자.The method of claim 3,
And the Al content of the first layer is 15% to 30%.
상기 제1층의 두께는 5nm 내지 10nm 인 발광소자.6. The method of claim 5,
And the thickness of the first layer is 5 nm to 10 nm.
상기 제2층의 Al 함유량은 10% 내지 18% 인 발광소자.The method of claim 3,
And an Al content of the second layer is 10% to 18%.
상기 제2층의 두께는 10nm 내지 25nm 인 발광소자.8. The method of claim 7,
And the thickness of the second layer is 10 nm to 25 nm.
상기 제1층은 상기 장벽층과 접하는 발광소자.5. The method of claim 4,
And the first layer is in contact with the barrier layer.
A light emitting device package comprising the light emitting device according to any one of claims 1 to 9.
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