KR20160137476A - 발광 다이오드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 추출 효율이 향상된 발광 다이오드에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, p형 반도체층, 상기 p형 반도체층 상에 형성되는 투명 전극층 및 상기 투명 전극층 상에 형성되는 p형 반사전극층을 포함하고, 상기 투명 전극층은 나노 구조를 갖는 물질 및 나노 기공으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 발광 다이오드는 보다 높은 반사도 및 보다 높은 오믹 접촉 저항 특성을 갖는 전극층을 이용함으로써 종래에 비해 보다 높은 광 추출 효율을 갖는다는 장점이 있다.
Description
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 추출 효율이 향상된 발광 다이오드에 관한 것이다.
대표적인 발광 소자인 발광 다이오드는 n형 반도체와 p형 반도체가 서로 접합된 구조를 가지는 광전변환 반도체 소자로서, 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발산하도록 구성된다. 발광 다이오드는 화합물 반도체를 빛의 광원으로 사용하는 초경량소자로 구동전력이 적게 들어 전력절감이 탁월하며 유리전극, 필라멘트, 수은 등을 사용하지 않아 환경을 오염시키지 않는 광원으로 각광을 받고 있다. 그러나 제조비용과 효율 면에서 아직도 해결해야 할 문제들이 많이 남아있다.
발광 다이오드의 효율을 개선하기 위해 두 가지의 주요한 접근이 시도되고 있다. 첫째는 결정질(crystal quality) 및 에피층 구조에 의해 결정되는 내부 양자 효율(internal quantum efficiency)을 증가시키는 것이고, 둘째는 발광 다이오드에서 생성된 광이 전체 외부로 방출되지 않고 내부에서 손실되는 광이 많음에 따라 광 추출 효율(light extraction efficiency)을 증가시키는 것이다.
발광 다이오드의 광 추출 효율을 높이기 위하여, 소자를 에칭하여 빛이 방출되기 쉬운 구조를 만들거나 LED칩 구조를 바꾸거나 반사판을 적용하거나 LED 칩의 표면을 가공하는 등 여러 기술들이 연구 개발되고 있다.
본 발명은 보다 높은 반사도 및 보다 높은 오믹 접촉 저항 특성을 갖는 전극층을 이용하여 종래에 비해 보다 높은 광 추출 효율을 갖는 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 발광 다이오드에 있어서, p형 반도체층, 상기 p형 반도체층 상에 형성되며 상기 p형 반도체층과 상이한 굴절률을 갖는 투명 전극층 및 상기 투명 전극층 상에 형성되는 p형 반사전극층을 포함하고, 상기 투명 전극층은 나노 구조를 갖는 물질 및 나노 기공으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 발광 다이오드에 있어서, 기판, 상기 기판 상에 형성되는 버퍼층, 상기 버퍼층 상에 형성되는 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층 상에 형성되는 활성층, 상기 n형 반도체층 상에 형성되는 n형 전극층, 상기 활성층 상에 형성되는 p형 반도체층, 상기 p형 반도체층 상에 형성되며 상기 p형 반도체층과 상이한 굴절률을 갖는 투명 전극층, 상기 투명 전극층 상에 형성되는 p형 반사전극층 및 상기 p형 반사전극층 및 상기 n형 전극층과 연결되는 웨이퍼층을 포함하고, 상기 투명 전극층은 나노 구조를 갖는 물질 및 나노 기공으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 발광 다이오드에 있어서, 웨이퍼층, 상기 웨이퍼층 상에 형성되는 p형 반사전극층, 상기 p형 반사전극층 상에 형성되며 p형 반도체층과 상이한 굴절률을 갖는 투명 전극층, 상기 투명 전극층 상에 형성되는 p형 반도체층, 상기 p형 반도체층 상에 형성되는 활성층, 상기 활성층 상에 형성되는 n형 반도체층 및 상기 n형 반도체층 상에 형성되는 n형 전극층을 포함하고, 상기 투명 전극층은 나노 구조를 갖는 물질 및 나노 기공으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의한 발광 다이오드는 보다 높은 반사도 및 보다 높은 오믹 접촉 저항 특성을 갖는 전극층을 이용함으로써 종래에 비해 보다 높은 광 추출 효율을 갖는다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 플립칩 구조의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 수직형 구조의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 구조의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직형 구조의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 플립칩 구조의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 수직형 구조의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 구조의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직형 구조의 발광 다이오드의 단면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 일반적인 발광 다이오드는 기판(10) 상에 버퍼층(u-GaN)(11) 및 n형 반도체층(n-GaN)(12)이 순차적으로 적층된다. n형 반도체층(12) 상에는 식각을 통해 일정 영역이 노출됨으로써 n형 전극층(n-electrode)(22)이 형성된다.
또한 n형 반도체층(12) 상에는 활성층(14)이 적층된다. 활성층(14)은 특정 파장의 광을 발산하는 층으로, 예컨대 다중 양자 우물(Multi Quantum Well)과 같은 구조를 가질 수 있다.
또한 활성층(14) 상에는 p형 반도체층(p-GaN)(15), p형 전극층(p-electrode)(20) 및 패드층(B-pad)(21)이 차례로 적층된다.
도 1과 같은 구조의 발광 다이오드에서는 활성층(14)에서 발산되는 광이 상부 방향(p형 전극층(20) 방향)은 물론 하부 방향(기판(10) 방향)으로도 출사된다. 이 때 하부 방향으로 출사되는 광의 일부는 기판(10)에 의해 일부 반사되어 다시 상부 방향으로 출사되기도 하나, 대부분은 손실되기 때문에 발광 다이오드의 효율을 저하시킨다.
또한 p형 전극층(20)의 경우 대개 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 물질로 이루어지는데, 활성층(14)에서 발산되는 광 중 400nm 이하의 파장을 갖는 광은 이러한 ITO와 같은 물질로 이루어지는 p형 전극층(20)에 의해 흡수되는 문제가 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 플립칩 구조의 발광 다이오드의 단면도이다. 플립칩 구조의 종래 발광 다이오드는 도 1과 같은 일반적인 발광 다이오드의 구성을 역으로 하여 웨이퍼층(32) 상에 형성된다. 도 2를 참조하면, 기판(10), 버퍼층(11), n형 반도체층(12)이 차례로 형성되며, n형 반도체층(12) 다음에는 n형 전극층(22)이 형성된다. 또한 n형 반도체층(12) 다음에는 광을 발산하는 활성층(15)이 형성되며, 활성층(15) 다음에는 p형 반도체층(15) 및 p형 반사전극층(23)이 차례로 형성된다. p형 반사전극층(23)과 n형 전극층(22)은 각각 솔더링층(30, 31)을 통해 웨이퍼층(32)과 연결된다.
도 2와 같은 종래의 플립칩 구조의 발광 다이오드의 경우, 활성층(15)에서 발산되는 광 중 하부 방향(웨이퍼층(32) 방향)으로 출사되는 광을 반사시키기 위하여 p형 반사전극층(23)이 사용된다. 이에 따라 p형 반사전극층(23)은 일반적으로 높은 반사도를 갖는 금속으로 이루어진다. 한편, p형 반사전극층(23)은 p형 반도체층(15)과 접촉하게 되므로, p형 반사전극층(23)을 이루는 금속은 p형 반도체층(15)과의 오믹 접촉 저항이 낮아야 한다.
도 3은 종래 기술에 따른 수직형 구조의 발광 다이오드의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 종래의 수직형 구조의 발광 다이오드는 웨이퍼층(33), 본딩층(24), p형 반사전극층(23), p형 반도체층(15), 활성층(14), n형 반도체층(12) 및 n형 전극층(22)이 차례로 적층된 구조를 갖는다. 수직형 발광 다이오드에서도 활성층(15)에서 발광되는 광 중 하부 방향(웨이퍼층(33) 방향)으로 출사되는 광은 p형 반사전극층(23)에 의해 반사되는데, 이로 인해 p형 반사전극층(23)을 이루는 금속의 반사도 및 오믹 접촉 저항 특성이 고려되어야 한다.
도 2 및 도 3에 각각 도시된 발광 다이오드는 활성층(15)에서 출사된 광을 반사하기 위한 p형 반사전극층(23)을 포함한다. p형 반사전극층(23)은 예컨대 Al이나 Ag와 같은 85% 이상의 높은 반사도 특성을 갖는 금속으로 이루어진다. 그러나 전술한 바와 같이 p형 반도체층(15)과의 오믹 접촉 저항을 낮추기 위하여 p형 반사전극층(23)에 대한 별도의 열처리 공정 또는 별도의 전도층이 필요하다. 그러나 이러한 열처리나 전도층의 도입으로 인하여 p형 반사전극층의 반사도는 급격히 감소한다. 본 발명은 이와 같은 p형 반사전극층의 반사도 및 오믹 접촉 저항 특성을 모두 고려하여 보다 개선된 반사전극층을 갖는 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다. 도 4의 (a), (b)에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 p형 반도체층(15) 상에 투명 전극층이 형성되는데, 투명 전극층은 나노 구조(201, 202)를 갖는 물질 및 나노 구조에 의해 형성되는 나노 기공(204)으로 이루어진다. 여기서 나노 구조(201, 202)는 도 4의 (a)와 같이 나노 로드(201)일 수도 있고, 도 4의 (b)와 같이 나노 패턴(202)일 수도 있다. 이렇게 형성되는 투명 전극층은 p형 반도체층(15)과는 상이한 굴절율을 갖는다.
한편, 도 4에는 도시되지 않았으나, 본 발명의 다른 실시예에서 p형 반도체층(15) 상에 형성되는 나노 구조는 나노 스피어 (nano sphere), 나노 피라미드 (nano pyramid), 나노 헬릭스 (nano helix), 나노 와이어 (nano wire), 나노 리본 (nano ribbon), 나노 스프링 (nano spring), 나노 콘 (nano cone) 중 어느 하나의 구조일 수 있다.
또한 도 4와 같은 본 발명의 발광 다이오드 구조에서 나노 구조를 갖는 물질로는 ITO, ZnO, SnO, MgO, In2O3, Ga2O3, BeO, SiO2, Si3N4, CuO, Cu2O, WO3, TiO2, AgO, Ag2O, NiO의 금속 산화물 그룹, MgF2, CaF2, BeF2, LiF, KF, NaF, AlF2, BaF2, BeF2. CdF2. CaF2. CsF. ThF4, YF3와 같은 불소화합물 그룹 또는 AlN, InN, BN의 질화물 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질이 사용될 수 있다.
한편, 도 4와 같은 본 발명의 발광 다이오드 구조에서 나노 구조(201, 202)는 스퍼터링법 (Sputtering), 이빔 증착법 (E-beam evaporation), 열 증착법 (Thermal evaporation), 화학 기상 증착법 (Chemical Vapor Deposition), 전기 화학 증착법 (Electro Chemical Deposition) 중 어느 하나에 의해 성장되는 나노 물질에 의해 형성될 수 있다. 이 때 사용되는 나노 물질은 유기 산성 용액 또는 무기 산성 용액을 이용한 화학적 패터닝을 통해 나노 구조로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극층은 나노 구조를 갖는 물질 사이에 형성되는 나노 기공을 포함한다. 나노 기공은 나노 구조의 형성에 따라 불균일한 밀도로 분포된다. 이 때 각 나노 기공의 반지름은 50um 이하인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Bruggemann effective medium approximation에 따르면, 임의의 매질 사이에 공기와 같은 기체 영역이 존재하게 되면, 해당 매질은 보다 낮은 굴절률을 갖게 된다. 따라서, 본 발명의 투명 전극층은 나노 기공의 존재로 인해 보다 낮은 굴절률을 갖게 되며, 이에 따라 투명 전극층 및 p형 반사전극층(23) 내부로 전반사되는 광의 양이 증가한다. 따라서 본 발명에 따른 발광 다이오드는 종래의 발광 다이오드보다 높은 광추출 효율을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이 형성된 나노 구조를 갖는 투명 전극층 상에는 p형 반사전극층(23)이 적층된다. 본 발명의 일 실시예에서, p형 반사전극층(23)은 Ag, Al, In, Ti, Ni, Cu, Cr, Au, Pd, W, Pt 중 하나 이상의 물질로 구성된다. p형 반사전극층(23)은 발광 파장 영역에서 85% 이상의 반사도를 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다. 도 5의 (a), (b)에 도시된 발광 다이오드는 p형 반도체층(15)과 투명 전극층 사이의 접촉 저항을 보다 낮추기 위하여 p형 반도체층(15)과 투명 전극층 사이에 전류 확산층(current spreading layer)(05)이 형성되어 있다. 전류 확산층(205)은 활성층에서 발산되어 기판 쪽을 향하는 광을 대부분 투과시킬 수 있도록 매우 얇은 두께를 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서, 발광 다이오드가 자외선 파장 영역의 발광 다이오드인 경우 전류 확산층(205)은 200 nm 이하의 두께를 가질 수 있고, 발광 다이오드가 청색 파장 영역의 발광 다이오드인 경우 전류 확산층(205)은 500 nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 이에 따라 전류 확산층(205)은 안정된 전기 전도도를 가질 수 있으며, 전류 확산층(205)에 의한 광 손실도 최소화된다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 투명 전극층(201, 204)은 단일층의 나노 구조로 형성될 수도 있고, 2 이상의 서로 다른 물질들이 순차적으로 증착된 다층의 나노 구조로 형성될 수도 있다. 마찬가지로, 도 4 및 도 5에 도시된 p형 반사전극층(23) 또한 단일금속 또는 합금에 의한 단일층으로 형성되거나 2 이상의 서로 다른 물질에 의해 다층 구조로 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 구조의 발광 다이오드의 단면도이다. 도 6에 도시된 발광 다이오드의 기본적인 구조는 도 2에 도시된 발광 다이오드의 구조와 유사하다. 그러나 도 6에 도시된 플립칩 구조의 발광 다이오드에는 도 5의 (a)에 도시된 투명 전극층 및 전류 확산층이 적용되어 있다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 구조의 발광 다이오드에는 활성층(14), p형 반도체층(15), 전류 확산층(205), 투명 전극층(201), p형 반사전극층(23)이 차례로 적층되어 있다. 이에 따라 투명 전극층(201) 및 p형 반사전극층(23)에서 흡수되는 광량이 종래에 비해 줄어들며, 전류 확산층(205)의 존재로 인해 p형 반도체층(15)과 투명 전극층(201) 사이의 오믹 접촉 저항도 종래에 비해 줄어든다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직형 구조의 발광 다이오드의 단면도이다. 도 7에 도시된 발광 다이오드의 기본적인 구조는 도 3에 도시된 발광 다이오드의 구조와 유사하다. 그러나 도 7에 도시된 플립칩 구조의 발광 다이오드에는 도 5의 (b)에 도시된 투명 전극층 및 전류 확산층이 적용되어 있다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 구조의 발광 다이오드에는 p형 반사전극층(23), 투명 전극층(202), 전류 확산층(205), p형 반도체층(15), 활성층(14)이 차례로 적층되어 있다. 도 6의 실시예와 마찬가지로, 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직형 구조의 발광 다이오드 또한 투명 전극층(202) 및 p형 반사전극층(23)에서 흡수되는 광량이 종래에 비해 줄어들며, 전류 확산층(205)의 존재로 인해 p형 반도체층(15)과 투명 전극층(202) 사이의 오믹 접촉 저항도 종래에 비해 줄어든다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드는 나노 구조의 물질 및 나노 기공으로 이루어지는 투명 전극층을 포함함으로써 종래의 발광 다이오드에 비해 보다 높은 광 추출 효율을 가질 수 있다. 또한 본 발명에 따른 발광 다이오드는 전류 확산층을 포함함으로써 p형 반도체층과 투명 전극층 사이의 오믹 접촉 저항이 보다 낮아진다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
Claims (15)
- p형 반도체층;
상기 p형 반도체층 상에 형성되며 상기 p형 반도체층보다 낮은 굴절률을 갖는 투명 전극층; 및
상기 투명 전극층 상에 단일 층으로 형성되며 상기 투명 전극층 전체를 덮는 반사전극층을 포함하고,
상기 투명 전극층 전체는 나노 구조를 갖는 물질 및 나노 기공으로 구성되고,
상기 나노 구조는 화학적 패터닝을 통해 형성되는
발광 다이오드.
- 제1항에 있어서,
상기 나노 구조를 갖는 물질은
ITO, ZnO, SnO, MgO, In2O3, Ga2O3, BeO, SiO2, Si3N4, CuO, Cu2O, WO3, TiO2, AgO, Ag2O, NiO의 금속 산화물 그룹, MgF2, CaF2, BeF2, LiF, KF, NaF, AlF2, BaF2, BeF2. CdF2. CaF2. CsF. ThF4, YF3와 같은 불소화합물 그룹 또는 AlN, InN, BN의 질화물 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질인
발광 다이오드.
- 제1항에 있어서,
상기 나노 구조는
스퍼터링법 (Sputtering), 이빔 증착법 (E-beam evaporation), 열 증착법 (Thermal evaporation), 화학 기상 증착법 (Chemical Vapor Deposition), 전기 화학 증착법 (Electro Chemical Deposition) 중 어느 하나에 의해 성장되는 나노 물질에 의해 형성되는
발광 다이오드.
- 제3항에 있어서,
상기 나노 물질은
유기 산성 용액 또는 무기 산성 용액을 이용한 화학적 패터닝을 통해 나노 구조로 형성되는
발광 다이오드.
- 제1항에 있어서,
상기 나노 구조는
나노 스피어 (nano sphere), 나노 피라미드 (nano pyramid), 나노 헬릭스 (nano helix), 나노 로드 (nano rod), 나노 와이어 (nano wire), 나노 리본 (nano ribbon), 나노 스프링 (nano spring), 나노 콘 (nano cone) 중 어느 하나인
발광 다이오드.
- 제1항에 있어서,
상기 반사전극층은
발광 파장 영역에서 85% 이상의 반사도를 갖는 물질로 구성되는
발광 다이오드.
- 제1항에 있어서,
상기 반사전극층은
Ag, Al, In, Ti, Ni, Cu, Cr, Au, Pd, W, Pt 중 하나 이상의 물질로 구성되는
발광 다이오드.
- 제1항에 있어서,
상기 p형 반도체층과 상기 투명 전극층 사이에 형성되는 전류 확산층을 더 포함하는
발광 다이오드.
- 제8항에 있어서,
상기 발광 다이오드가 자외선 파장 영역의 발광 다이오드인 경우 상기 전류 확산층의 두께는 200 nm 이하인
발광 다이오드.
- 제8항에 있어서,
상기 발광 다이오드가 청색 파장 영역의 발광 다이오드인 경우 상기 전류 확산층의 두께는 500 nm 이하인
발광 다이오드.
- 제1항에 있어서,
상기 나노 기공의 반지름은 50 um 이하인
발광 다이오드.
- 제1항에 있어서,
상기 투명 전극층은
다층으로 형성된 나노 구조로 이루어지는
발광 다이오드.
- 제1항에 있어서,
상기 반사전극층은
단일층 또는 다층으로 형성되는
발광 다이오드.
- 기판;
상기 기판 상에 형성되는 버퍼층;
상기 버퍼층 상에 형성되는 n형 반도체층;
상기 n형 반도체층 상에 형성되는 활성층;
상기 n형 반도체층 상에 형성되는 n형 전극층;
상기 활성층 상에 형성되는 p형 반도체층;
상기 p형 반도체층 상에 단일 층으로 형성되며 상기 p형 반도체층보다 낮은 굴절률을 갖는 투명 전극층;
상기 투명 전극층 상에 형성되며 상기 투명 전극층 전체를 덮는 반사전극층; 및
상기 반사전극층 및 상기 n형 전극층과 연결되는 웨이퍼층을 포함하고,
상기 투명 전극층 전체는 나노 구조를 갖는 물질 및 나노 기공으로 구성되고,
상기 나노 구조는 화학적 패터닝을 통해 형성되는
발광 다이오드.
- 웨이퍼층;
상기 웨이퍼층 상에 형성되고 투명 전극층 전체를 덮는 반사전극층;
상기 반사전극층 상에 단일 층으로 형성되며 p형 반도체층과 상이한 굴절률을 갖는 투명 전극층;
상기 투명 전극층 상에 형성되는 p형 반도체층;
상기 p형 반도체층 상에 형성되는 활성층;
상기 활성층 상에 형성되는 n형 반도체층; 및
상기 n형 반도체층 상에 형성되는 n형 전극층을 포함하고,
상기 투명 전극층 전체는 나노 구조를 갖는 물질 및 나노 기공으로 구성되고,
상기 나노 구조는 화학적 패터닝을 통해 형성되는
발광 다이오드.
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|---|---|---|---|---|
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| KR102335625B1 (ko) * | 2020-07-15 | 2021-12-07 | 순천대학교 산학협력단 | 마이크로 발광장치 및 마이크로 발광장치 제조방법 |
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2016
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| KR102335625B1 (ko) * | 2020-07-15 | 2021-12-07 | 순천대학교 산학협력단 | 마이크로 발광장치 및 마이크로 발광장치 제조방법 |
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