KR20160007916A - 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자 - Google Patents

나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자 Download PDF

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KR20160007916A
KR20160007916A KR1020140086655A KR20140086655A KR20160007916A KR 20160007916 A KR20160007916 A KR 20160007916A KR 1020140086655 A KR1020140086655 A KR 1020140086655A KR 20140086655 A KR20140086655 A KR 20140086655A KR 20160007916 A KR20160007916 A KR 20160007916A
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김동우
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Abstract

본 발명은 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이며, 보다 구체적으로 기판과 형광층 사이에 나노 입자 층이 개재된 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 구조체로부터 방출되는 광의 양을 증가시키기 위해 기판과 형광층 사이에 개재된 나노 입자 층에 포함된 나노 입자가 산란 포인트(scattering point)로서 작용하여 발광 효율을 향상시킬 수 있으며, 상기 나노 입자에 의한 열 분산을 통해 발광소자의 방열 효율 역시 향상시킬 수 있다.

Description

나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자{NITRIDE BASED LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING NANO PARTICLE LAYER}
본 발명은 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이며, 보다 구체적으로 기판과 형광층 사이에 나노 입자 층이 개재된 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.
질화물 반도체 발광소자는 실리콘과 같은 n형 불순물이 도핑된 n형 질화물층과 마그네슘과 같은 p형 불순물이 도핑된 p형 질화물층 사이에 활성층이 형성된 구조를 갖는다. 이러한 질화물 반도체 발광소자의 경우, n형 질화물층으로부터 공급되는 전자와 p형 질화물층으로부터 공급되는 정공이 활성층에서 재결합하면서 광을 발생시킨다.
도 1은 종래의 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 질화물 반도체 발광소자는 하부로부터, 기판(110), 비도핑 질화물층(120), 제1 도전형 질화물층(130), 활성층(140) 및 제2 도전형 질화물층(150)을 포함한다. 또한, 일반적인 질화물 반도체 발광소자는 제1 도전형 질화물층(130)에 접촉하는 제1 전극(151)과, 제2 도전형 질화물층(150)에 접촉하는 제2 전극(152)을 포함한다.
한편, 활성층(140)에서 전자와 정공의 재결합시 발생하는 광은 상부 방향뿐만 아니라, 하부 방향으로도 방사된다. 이때, 하부 방향으로 방사된 광을 상부 방향으로 반사시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있도록, 기판의 하부에는 반사층(180)이 형성되어 있다. 이러한 반사층은 종래에는 금속 재질의 반사층을 주로 이용하였으나, 최근에는 보다 높은 반사 효율을 얻기 위하여, 굴절률이 서로 다른 유전체들(예를 들어, TiO2 또는 SiO2)이 교대 반복 적층된 형태의 유전체 반사층이 주로 이용되고 있다.
그런데, 유전체 반사층을 이용하는 경우에도 반사 효율 향상에는 한계가 있으며, 유전체 특성상 열 분산이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0021406호(2011년 03월 04일 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 패턴된 분산브래그 반사층을 포함하는 발광소자 및 이의 제조방법이 개시되어 있다.
제10-2011-0021406호
오랜 기간 동안 발광 효율을 향상시킬 수 있는 질화물 반도체 발광소자의 개발을 위해 예의 노력한 결과, 본 발명자들은 기판과 형광층 사이에 나노 입자 층이 개재시킴으로써 발광 효율이 향상된 발광 소자를 개발하기에 이르렀다.
이에 따라 본 발명의 목적은 발광 효율이 개선된 질화물 반도체 발광소자를 제공하는 데 있으며, 보다 구체적으로 기판과 형광층 사이에 나노 입자 층이 개재됨으로써 발광 및 방열 효율이 향상된 질화물 반도체 발광소자를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해,
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판의 제1 면 상에 적층되며, 제1 도전형 질화물층, 활성층 및 제2 도전형 질화물층을 포함하며, 상기 활성층은 상기 제1 도전형 질화물층과 상기 제2 도전형 질화물층 사이에 개재된 발광 구조체; 및 상기 기판의 제2 면 상에 적층되는 형광층;을 포함하며, 상기 기판과 상기 형광층 사이에 나노 입자 층이 개재된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 구조체로부터 방출되는 광의 양을 증가시키기 위해 기판과 형광층 사이에 개재된 나노 입자 층에 포함된 나노 입자가 산란 포인트(scattering point)로서 작용하여 발광 효율을 향상시킬 수 있으며, 상기 나노 입자에 의한 열 분산을 통해 발광소자의 방열 효율 역시 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 나노 입자 층의 유무에 따른 발광 효율의 변화를 나타낸 것이다.
도 4는 나노 입자의 점유 면적률에 따른 발광 효율의 변화를 나타낸 것이다.
도 5 및 도 6은 나노 입자의 함량에 따른 발광 효율 및 방열 효율의 변화를 나타낸 것이다.
본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기에 설명하는 바에 따라 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판의 제1 면 상에 적층되며, 제1 도전형 질화물층, 활성층 및 제2 도전형 질화물층을 포함하며, 상기 활성층은 상기 제1 도전형 질화물층과 상기 제2 도전형 질화물층 사이에 개재된 발광 구조체; 및 상기 기판의 제2 면 상에 적층되는 형광층;을 포함하며, 상기 기판과 상기 형광층 사이에 나노 입자 층이 개재된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자가 제공될 수 있다.
우선, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자의 구조에 대하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는 하부로부터, 기판(210), 제1 도전형 질화물층(230), 활성층(240) 및 제2 도전형 질화물층(250)을 포함한다.
통상적으로, 제1 도전형 질화물층(230)은 실리콘(Si) 등의 n형 불순물이 도핑된 n형 질화물 반도체로 형성되고, 제2 도전형 질화물층(250)은 마그네슘(Mg) 등의 p형 불순물이 도핑된 p형 질화물 반도체로 형성된다. 물론, 그 반대의 경우도 가능한 것으로 이해되어야 한다. 또한, 활성층(240)은 양자장벽층(GaN)과 양자우물층(InGaN)이 교대 반복 적층되어, 다중양자우물(Multi-Quantum-Well; MQW) 구조로 형성될 수 있다.
기판(210)은 사파이어, 실리콘 등으로 형성될 수 있으며, 제1 면과, 이에 반대되는 제2 면을 가진다. 제1 도전형 질화물층(230), 활성층(240) 및 제2 도전형 질화물층(250)은 기판(210)의 제1면 상에 순차적으로 형성된다. 또한, 제1 도전형 질화물층(230)에 전기적으로 연결되도록 제1 전극(251)이 더 형성되고, 제2 도전형 질화물층(250)에 전기적으로 연결되도록 제2 전극(252)이 더 형성되어 있을 수 있다.
또한, 기판(210)의 제1면 상에는 상기의 요소들(230, 240, 250) 이외에 결정 품질 향상 등을 위하여 기판(210)과 제1 도전형 질화물층(230) 사이에 비도핑 질화물층(120)이 더 형성될 수 있다. 또한, 기판(210)과 제1 도전형 질화물층(230) 사이 혹은 기판(210)과 비도핑 질화물층(220) 사이에는 AlN 층 또는 저온 성장 GaN 등의 버퍼층이 더 형성될 수 있다.
상기 나노 입자 층(270)은 상기 기판(210)과 상기 기판(210)의 제2 면 상에 적층되는 형광층(260) 사이에 개재된다. 여기서 상기 나노 입자 층(270)은 상기 기판(210)의 제2 면 상에 상기 형광층(260)을 접착시키는 역할을 한다.
또한, 상기 나노 입자 층(270)에 포함된 나노 입자는 상기 활성층(240)에서 상부 방향으로 방출된 광을 산란시킴으로써 최종적으로 발광소자로부터 방출되는 광의 양을 향상시키는 역할을 한다(도 3 참조).
여기서 상기 형광층(260)은 복수의 형광층이 적층된 형태로 구성될 수 있다.
상기 나노 입자 층(270)은, 전도성 금속, 전도성 산화물 및 탄소나노튜브로부터 선택되는 적어도 하나의 나노 입자 및 바인더 수지를 포함하는 조성물이 경화되어 형성될 수 있다. 즉, 나노 입자 및 바인더 수지를 포함하는 조성물이 경화됨에 따라 형성되는 상기 나노 입자 층(270)은 상기 기판(210)과 상기 형광층(260)이 접착된 상태로 존재하도록 한다.
여기서 상기 형광층(260)은 필름 형태로 상기 기판(210)의 제2 면 상에 적층될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노 입자 층(270)은 전도성 금속, 전도성 산화물 또는 탄소나노튜브가 포함될 수 있으나, 전도성 금속, 전도성 산화물 또는 탄소나노튜브의 임의의 혼합물이 포함될 수 있다.
여기서, 상기 전도성 금속은 금, 은, 알루미늄, 팔라듐, 백금 및 구리로부터 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 또한, 상기 전도성 산화물은 TiO2, SiO2, MgF2, CeO2, Al2O3, ZrO2, MgO, Ta2O5, SnO2, ZnO, B2O0, Li2O, SrO, HfO2, SiONx 및 BaO로부터 선택되는 적어도 하나를 포함한다.
여기서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 또한, 상기 탄소나노튜브는 화학증착법, 아크방전법, 플라즈마토치법 및 이온충격법 등과 같은 다양한 방법을 통해 제조될 수 있으며, 다양한 방법을 통해 제조된 상기 탄소나노튜브는 후술하는 조건을 만족시킬 수 있다면 그 형상과 관계없이 사용될 수 있다. 또한, 상기 나노 입자는 시트, 와이어, 디스크, 로드(rod) 및 포일(foil)로부터 선택되는 적어도 하나의 형상을 가질 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 나노 입자의 종류 및 형상은 본 발명의 목적인 발광소자의 발광 및 방열 효율의 향상이 달성되는 범위 내에서 자유로이 선택될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
상기 나노 입자 층(270)은 상기 활성층(240)에서 상부 방향으로 방출된 광이 하부 방향으로 반사되거나 상기 나노 입자 스스로 광을 흡수하는 것을 최소화시킬 수 있어야 한다. 따라서, 상기 나노 입자 층(270)에 포함되는 상기 나노 입자의 평균 입경은 100 nm 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 나노 입자의 평균 입경은 5 nm 이상 75 nm 이하이며, 상기 나노 입자의 평균 입경이 5 nm 미만인 경우, 나노 입자간 네트워크 형성이 미흡하여 충분히 광을 산란시키기 어려우며, 방열 효율 역시 저하될 수 있다. 반면, 상기 나노 입자의 평균 입경이 100 nm를 초과할 경우, 오히려 상기 활성층(240)에서 상부 방향으로 방출된 광이 하부 방향으로 반사되거나 상기 나노 입자 스스로 광을 흡수할 가능성이 증가한다.
또한, 상기 나노 입자 층(270)의 발광 및 방열 효율은 상기 나노 입자 층(270)에 포함되는 나노 입자의 함량과 상기 나노 입자를 포함하는 조성물이 경화되어 형성된 상기 나노 입자 층(270) 내 상기 나노 입자가 점유하는 점유 면적률과도 관련이 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 조성물은 상기 조성물 100 중량부 당 5 ~ 10 중량부의 상기 나노 입자를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 조성물 100 중량부 당 상기 나노 입자의 함량이 10 중량부를 초과할 경우, 상기 활성층(240)에서 상부 방향으로 방출된 광이 하부 방향으로 반사되거나 상기 나노 입자 스스로 광을 흡수할 가능성이 증가할 수 있다. 반면, 상기 조성물 100 중량부 당 상기 나노 입자의 함량이 5 중량부 미만인 경우, 상기 나노 입자간 네트워크 형성이 미흡하여 충분히 광을 산란시키기 어려우며, 방열 효율 역시 저하될 수 있다(도 5 및 도 6 참조).
또한, 일 실시예에 있어서, 상기 나노 입자 층(270) 내 상기 나노 입자가 점유하는 점유 면적률은 30% 이하, 바람직하게는 5 ~ 25%일 수 있다. 상기 나노 입자 층(270) 내 상기 나노 입자가 점유하는 점유 면적률은 경화에 의해 상기 나노 입자 층(270)을 형성하는 상기 조성물 내 상기 나노 입자의 함량과도 관련이 있는 것으로서, 상기 조성물 내 나노 입자의 함량이 증가할수록 경화되어 형성된 상기 나노 입자 층(270) 내 상기 나노 입자가 점유하는 점유 면적률은 증가하게 된다. 여기서, 상기 나노 입자 층(270) 내 상기 나노 입자가 점유하는 점유 면적률은 30%를 초과할 경우, 상기 활성층(240)에서 상부 방향으로 방출된 광이 하부 방향으로 반사되거나 상기 나노 입자가 스스로 광을 흡수함으로써 상부 방향으로 방출되는 광의 양이 급격히 감소될 가능성이 증가할 수 있다. 반면, 상기 나노 입자 층(270) 내 상기 나노 입자가 점유하는 점유 면적률이 5% 미만인 경우, 상기 나노 입자간 네트워크 형성이 미흡하여 충분히 광을 산란시키기 어려우며, 방열 효율 역시 저하될 수 있다(도 4 참조).
일 실시예에 있어서, 상기 바인더 수지는 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 크레실 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 페닐 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 노닐페닐 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 부틸페닐 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 2-에틸헥실 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 비스페놀 에프 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 비스페놀 에이 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 1,6-헥산다이올 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 1,4-부탄다이올 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 알리사이클릭 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 에폭시 수지, 실리콘 변성 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 에이 변성형 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 액상 비스말레이미드 부가형 에폭시 수지, 트라이메틸롤프로판 트라이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 다가 시클로알리파틱 에폭시 수지, 트라이글리시딜 이소시아뉴레이트형 에폭시 수지, 아미노페놀 부가 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-메틸렌비스벤젠아민 수지, 다가형 옥세탄 수지, 상기의 2종 이상의 조성이 교대로 구성된 수지, 트리스-(하이드록시페닐)에탄 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 고체상 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 및 비스말레이미드형 수지로부터 선택되는 적어도 하나를 포함한다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.
나노 입자 층의 유무에 따른 발광 효율의 변화
사파이어 기판과 상기 사파이어 기판의 제2 면 상에 적층되는 형광층 사이에 개재된 나노 입자 층에 의해 발광 효율이 증가하는지 여부를 확인하기 위해, 도 1에 도시된 나노 입자 층을 포함하지 않는 발광소자와 도 2에 도시된 나노 입자 층을 포함하는 발광 소자의 발광 효율을 비교하였다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 소자에 포함된 나노 입자 층에 포함된 나노 입자로는 50 nm의 평균 입경을 가지는 Ag 파우더와 10 nm의 평균 입경을 가지는 탄소나노튜브가 사용되었으며, 바인더 수지로는 페닐 글리시딜 에터형 에폭시 수지가 사용되었다. 상기 나노 입자 층은 기판 상에 도팅(dotting)되어 경화됨으로써 형성되었다.
상기 실험 결과가 도시된 도 3을 참조하면, 나노 입자 층을 포함하지 않는 발광소자에 비해 Ag 파우더 또는 탄소나노튜브를 포함하는 나노 입자 층이 개재된 발광소자의 경우 모든 순방향 전류(Forward Current) 값에 대하여 향상된 광 출력(Pout) 값을 나타내었는 바, 기판과 상기 기판의 제2 면 상에 적층되는 형광층 사이에 개재된 나노 입자 층에 의해 발광 효율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
이는 상기 나노 입자 층에 포함된 나노 입자가 상기 활성층에서 상부 방향으로 방출된 광을 산란시킴으로써 나타나는 결과임을 알 수 있다.
나노 입자의 점유 면적률에 따른 발광 효율의 변화
사파이어 기판과 상기 사파이어 기판의 제2 면 상에 적층되는 형광층 사이에 개재된 나노 입자 층 내 상기 나노 입자가 점유하는 점유하는 점유 면적률에 따른 발광 효율의 변화를 확인하기 위해, 도 2에 도시된 나노 입자 층을 포함하는 발광 소자에 있어서 나노 입자의 점유 면적률을 0%에서 35%까지 변화시키면서 발광 효율을 비교하였다.
상기 점유 면적률은 상기 나노 입자 층의 전체 면적에 대하여 상기 나노 입자가 점유하는 면적의 비율로 계산되었다.
상기 실험 결과가 도시된 도 4를 참조하면, 상기 나노 입자 층 내 상기 나노 입자가 점유하는 점유 면적률이 0%에서 30%로 증가함에 따라 모든 순방향 전류(Forward Current) 값에 대하여 향상된 광 출력(Pout) 값을 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 다만, 상기 점유 면적률이 35%인 경우, 나노 입자의 점유 면적률이 0%, 즉 나노 입자가 포함된 나노 입자 층이 개재되지 않은 경우보다 광 출력(Pout) 값이 낮게 나온 것을 확인할 수 있었다.
즉, 상기 나노 입자 층 내 상기 나노 입자가 점유하는 점유 면적률이 과도하게 높을 경우(예를 들어, 30% 초과), 기대했던 바와 달리 오히려 광 출력 값이 감소하게 되며, 이는 상기 활성층에서 상부 방향으로 방출된 광이 하부 방향으로 반사되거나 상기 나노 입자가 스스로 광을 흡수함으로써 상부 방향으로 방출되는 광의 양이 급격히 감소되기 때문이라고 예상할 수 있다.
나노 입자의 함량에 따른 발광 효율 및 방열 효율의 변화
사파이어 기판과 상기 사파이어 기판의 제2 면 상에 적층되는 형광층 사이에 개재된 나노 입자 층 내 상기 나노 입자의 함량(중량비) 에 따른 발광 효율의 변화를 확인하기 위해, 도 2에 도시된 나노 입자 층을 포함하는 발광 소자에 있어서 나노 입자의 함량을 0 wt%에서 15wt%까지 변화시키면서 발광 효율 및 방열 효율을 비교하였다.
발광 효율에 대한 실험 결과가 도시된 도 5를 참조하면, 상기 나노 입자 층 내 상기 나노 입자의 함량이 5 wt% 및 10 wt%인 경우, 0 wt%인 경우보다 모든 순방향 전류(Forward Current) 값에 대하여 향상된 광 출력(Pout) 값을 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 특히 상기 나노 입자의 함량이 5 wt%인 경우 가장 높은 광 출력(Pout) 값을 나타내었다.
다만, 상기 나노 입자 층 내 상기 나노 입자의 함량이 15 wt%인 경우, 나노 입자의 함량이 0%, 즉 나노 입자가 포함된 나노 입자 층이 개재되지 않은 경우보다 광 출력(Pout) 값이 낮게 나온 것을 확인할 수 있었다.
즉, 상기 나노 입자 층 내 상기 나노 입자의 함량이 과도하게 높을 경우(예를 들어, 10 wt% 초과), 기대했던 바와 달리 오히려 광 출력 값이 감소하게 되며, 이는 상기 활성층에서 상부 방향으로 방출된 광이 하부 방향으로 반사되거나 상기 나노 입자가 스스로 광을 흡수함으로써 상부 방향으로 방출되는 광의 양이 급격히 감소되기 때문이라고 예상할 수 있다.
또한, 방열 효율에 대한 실험 결과가 도시된 도 6을 참조하면, 사파이어 기판과 상기 사파이어 기판의 제2 면 상에 적층되는 형광층 사이에 개재된 나노 입자를 포함하는 나노 입자 층이 개재된 경우, 발광소자로부터 발생하는 열이 감소되는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 상기 나노 입자에 의한 방열 효율은 당연히 나노 입자의 함량이 증가함에 따라 증가하게 되는데, 방열 효율을 증가시키고나 나노 입자의 함량을 과도하게 증가시킬 경우 발광 효율이 감소하게 되므로, 상기 나노 입자 층 내 상기 나노 입자의 함량을 적정 수준으로 유지하는 것이 중요하다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
110 : 기판 120 : 비도핑 질화물층
130 : 제1 도전형 질화물층 140 : 활성층
150 : 제2 도전형 질화물층 151 : 제1 전극
152 : 제2 전극 180 : 반사층
210 : 기판 220 : 비도핑 질화물층
230 : 제1 도전형 질화물층 240 : 활성층
250 : 제2 도전형 질화물층 251 : 제1 전극
252 : 제2전극 260 : 형광층
270 : 나노 입자 층

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판의 제1 면 상에 적층되며, 제1 도전형 질화물층, 활성층 및 제2 도전형 질화물층을 포함하며, 상기 활성층은 상기 제1 도전형 질화물층과 상기 제2 도전형 질화물층 사이에 개재된 발광 구조체; 및
    상기 기판의 제2 면 상에 적층되는 형광층;을 포함하며,
    상기 기판과 상기 형광층 사이에 나노 입자 층이 개재된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노 입자 층은,
    전도성 금속, 전도성 산화물 및 탄소나노튜브로부터 선택되는 적어도 하나의 나노 입자; 및 바인더 수지;를 포함하는 조성물이 경화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전도성 금속은,
    금, 은, 알루미늄, 팔라듐, 백금 및 구리로부터 선택되는 적어도 하나인 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전도성 산화물은,
    TiO2, SiO2, MgF2, CeO2, Al2O3, ZrO2, MgO, Ta2O5, SnO2, ZnO, B2O0, Li2O, SrO, HfO2, SiONx 및 BaO로부터 선택되는 적어도 하나인 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광 소자.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 나노 입자의 평균 입경은 100 nm 이하인 것을 특징으로 하는 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 나노 입자의 평균 입경은 5 nm 이상 75 nm 이하인 것을 특징으로 하는 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광 소자.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 바인더 수지는,
    글리시딜 에터형 에폭시 수지, 크레실 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 페닐 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 노닐페닐 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 부틸페닐 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 2-에틸헥실 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 비스페놀 에프 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 비스페놀 에이 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 1,6-헥산다이올 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 1,4-부탄다이올 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 알리사이클릭 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 에폭시 수지, 실리콘 변성 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 에이 변성형 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 액상 비스말레이미드 부가형 에폭시 수지, 트라이메틸롤프로판 트라이글리시딜 에터형 에폭시 수지, 다가 시클로알리파틱 에폭시 수지, 트라이글리시딜 이소시아뉴레이트형 에폭시 수지, 아미노페놀 부가 다이글리시딜 에터형 에폭시 수지, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-메틸렌비스벤젠아민 수지, 다가형 옥세탄 수지, 상기의 2종 이상의 조성이 교대로 구성된 수지, 트리스-(하이드록시페닐)에탄 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 고체상 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 및 비스말레이미드형 수지로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 바인더 수지는,
    페닐 글리시딜 에터형 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광 소자.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 조성물은,
    상기 조성물 100 중량부 당 5 ~ 10 중량부의 상기 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광 소자.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 나노 입자 층 내 상기 나노 입자가 점유하는 점유 면적률은 30% 이하인 것을 특징으로 하는 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 형광층은,
    복수의 형광층이 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 나노 입자 층을 포함하는 질화물 반도체 발광 소자.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7408201B2 (en) * 2004-03-19 2008-08-05 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Polarized semiconductor light emitting device
JP2007053289A (ja) * 2005-08-19 2007-03-01 Kobe Steel Ltd 紫外線発光素子
KR20090032631A (ko) * 2007-09-28 2009-04-01 삼성전기주식회사 발광다이오드 소자
JP5889646B2 (ja) * 2012-01-26 2016-03-22 シャープ株式会社 蛍光体板、蛍光体板を用いた発光装置及び蛍光体板の製造方法
KR20130101297A (ko) * 2012-03-05 2013-09-13 삼성전자주식회사 반도체 발광소자

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110021406A (ko) 2009-08-26 2011-03-04 삼성전자주식회사 발광소자 및 이의 제조방법

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