KR960001192B1 - 발광다이오드 구조 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래의발광다이오드 구조단면도.
제2도는 본 발명의 발광다이오드 구조단면도.
제3도는 본 발명의 발광다이오드의 광출력을 설명하기 위한 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 옵티컬 밴드 갭 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유리기판 3 : p형 a-SiC : H층
4a,4b,4c : 진성 a-SiC : H층 5 : n형 a-SiC : H층
7 : 절연막 6a,6b : 금속전극
본 발명은 발광다이오드(Light emitting diode : LED)에 관한 것으로 특히 휘도(brightness)를 향상시키기 위한 발광다이오드 구조에 관한 것이다.
일반적으로 발광다이오드는 주입되는 전자(electron)와 정공(hole)이 재결합할 때 과잉 에너지를 빛으로 방출하는 다이오드로서, 저전압, 소전력이란 장점을 살려 표시소자, 소형의 숫자문자 표시소자, 광결합 소자용 광원으로 사용되고 있다.
이와같은 종래의 발광다이오드를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래의 발광다이오드 구조단면도로써, 종래의 발광다이오드 구조는 유리기판(1)위에 ITO(Indium Tin Oxide) 투명전극(2)을 스퍼터링 장치로 1000Å 정도 증착하고 패터닝한후, 그위에 15Å 두께의 p형 a-SiC : H층(3)과 250∼1000Å 두께의 진성 a-SiC : H층(4), 300Å 두께의 n형 a-SiC : H층(5)을 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)법으로 차례로 증착하고 패터닝한 다음 그위에 알루미늄(Al)등의 금속을 수천 Å징도 전자빔이나 스퍼터링 장치로 증착하고 패터닝하여 상부전극(6)을 형성한다.
이와같은 종래의 발광다이오드의 동작은 상부전극(6)에 음(-)전압을 투명전극(2)에 양(+)전압을 인가하면 투명전극(2)쪽으로 빛이 나오게 된다.
이것의 메카니즘(mechanism)은 p형 a-SiC : H층(3)에서는 정공이 진성 a-SiC : H층(4)쪽으로 n형 a-SiC : H층(5)에서는 전자가 진성 a-SiC : H층(4)쪽으로 각각 주입되어 진성 a-SiC : H층(4)에서 이들전자와 전공이 결합하여 에너지 갭(Energy gap)에 해당되는 파장의 빛을 투명전극(2)쪽으로 방출하게 된다.
그러나 이와같은 종래의 발광다이오드에 있어서는 a-SiC : H층의 EL특성이 나뻐서 휘도가 5∼20cd/cm2정도로 기존의 ZnS EL의 60∼1000cd/cm3보다 수십배 낮고 크리스탈 실리콘(Crystal Si) 발광다이오드의 100cd/cm2보다도 수배정도 낮으므로 디스플레이(Display)나 광소자로 사용하는데 어려운 점이 있다.
본 발명은 이와같은 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 휘도를 향상시키는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 p형과 n형 반도체층 사이의 진성반도체층을 다층으로 형성하고 n형 반도체층에 제한적으로 전사를 주입할 수 있도록 하여 한쪽으로만 빛이 나올수 있도록 다른 3쪽면은 금속으로 차광막을 형성한 것이다.
이와같은 본 발명의 발광다이오드 구조 및 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 발명 일실시예의 발광다이오드 구조단면도로써, 유리기판(1)에 Cr, Al, Pd, Mo, Ta, W, Ti, Ag, Pt, Au등과 이들의 합금 및 다층구조의 금속이 스프터링 장치로 증착되고 패터닝되어 하부전극(6a)이 1000Å 정도의 두께로 형성되고, 그위에 PECVD법으로 p형 a-SiC : H층(3)이 수백 Å 형성된다.
p형 a-SiC : H층(3)위에 넓은 밴드 갭(Wide band gap)이 될 수 있도록 SiH4와 C2H2가스(gas)를 사용하여 제1진성 a-SiC : H층(4a)이 형성되고, 좁은 밴드 갭(narrow band gap)이 될 수 있도록 CH4와 SiH4가스를 사용하여 제1진성 a-SiC : H층(4)위에 제2진성 a-SiC : H층(4b)이 형성되고, 다시 넓은 밴드갭이 될 수 있도록 SiH4와 C2H2가스를 사용하여 제2진성 a-SiC : H층(4b)위에 제3진성 a-SiC : H층(4c)이 형성된다.
이때 제1, 제2, 제3진성 a-SiC : H층(4a,4b,4c)의 두께는 각각 수백 Å 정도로 형성된다.
다음에 제3진성 a-SiC : H층(4c)위에 a-SiC : H층(5)이 수백 Å정도 증착되고 절연막(7)이 증착된다.
상기 p형 a-SiC : H층(3), 제1, 제2, 제3진성 a-SiC : H층(4a,4b,4c), n형 a-SiC : H층(5), 절연막(7)이 최종적으로 패터닝된 후 n형 a-SiC : H층(5)위에 상부금속전극(Sb)이 형성되어 본 발명의 발광다이오드가 제조된 구조이다.
또한 제3도(c)는 본 발명의 다른 실시예의 발광다이오드 구조단면도로써, 제3도(c)와 같이 제2도의 구조에서 상술한 바와같은 방법으로 p형 a-SiC : H층(3)부터 n형 a-SiC : H층(5)까지 증착하여 최종적으로 패터닝하고 전면에 절연막(7)을 증착하고 상부금속전극 콘택용 베리도 콘택홀을 형성한뒤 3면을 감싸도록 전면에 금속을 증착하여 상부금속전극(7)을 형성한다.
여기서 제3도(a)는 상부금속전극 형성 모양을 나타낸 것이고 제3도(b)는 빛이 발산된 방향을 설명한 것이다.
이와같이 제조된 본 발명의 발광다이오드의 동작은 다음과 같다.
본 발명은 발광 휘도를 높이기 위하여 옵티컬 밴드 갭(Optical band gap)을 이용하여 캐리어(carrier)를 제한(Confinement)시켰다.
즉, 제4도(a)와 같이 활성층인 좁은 밴드갭을 갖는 제2진성 a-SiC : H층(4b)의 상하에 밴드 갭이 큰 제1, 제3진성 a-SiC : H층(4a,4b)이 형성됨으로 p형과 n형 a-SiC : H층(3,5)에서 주입된 정공과 전자가 좁은 밴드 갭을 갖는 제2진성 a-SiC : H층(4b)에 감금 재결합되어 빛을 발광해 주는 캐리어수가 증가되며 또한 제4도(b)와 같이 리플렉티브 인덱스(Reflactive index)차를 두어 발생된 빛이 한층에 국한되게 하여 상하로 빛이 나가지 못하도록 만들어 제4도(c)와 같이 빛을 증폭시키게 된다.
이렇게 하여 증폭된 빛을 좀더 크게 만들어 주기 위해서 상부금속전극(6b)과 n형 a-SiC : H층(5) 사이에 절연막(7)으로 전류제한영역이 형성되므로 에지(Edge)에서도 한부분으로만 집속시켜 빛이 출력된다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발며의 발광다이오드 구조에 있어서는 에너지 밴드 갭차를 이용하여 광을 만들 수 있는 캐리어를 국한시키고, 리플렉티브 인덱스 차에 의해 빛을 제한하므로 빛을 크게 증폭시킬 수 있으며, 에지에서도 일부분만으로 발광하도록 집속시켜 증폭시켜 휘돌도를 향상시키는 효과가 있다.
Claims (6)
- 유리기판에 형성된 하부 금속전극과, 상기 하부 금속전극에 형성된 제1도전형 a-SiC : H층과, 상기 제1도전형 a-SiC : H층위에 넓은 밴드 갭을 갖는 제1진성 a-SiC : H층, 좁은 밴드 갭을 갖는 제2진성 a-SiC : H층, 넓은 밴드 갭을 갖는 제3진성 a-SiC : H층이 차례로 적층되어 형성되는 활성층과, 상기 활성층 위에 형성되는 제2도전형 반도체층과, 상기 제2도전형 반도체층위에 형성된 상부 금속전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발광다이오드 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제2도전형 반도체층과 상부 금속전극 사이에 전류제한층이 더 형성됨을 특징으로 하는 발광다이오드 구조.
- 제1항에 있어서, 제1도전형 반도체층, 활성층, 제2도전형 반도체층으로 a-SiC층 대신에 마이크로 크리스탈 SiC, Si, CdS, CdSe중 하나를 선택하여 형성됨을 특징으로 하는 발광다이오드 구조.
- 제2항에 있어서, 전류제한층은 절연막으로 형성됨을 특징으로 하는 발광다이오드 구조.
- 제2항에 있어서, 전류제한층이 좌우측면에도 형성되어 상부 금속전극을 감싸도록 형성됨을 특징으로 하는 발광다이오드 구조.
- 제1항에 있어서, 상부 금속전극은 Cr, Al, Pd, Mo, Ta, Ti, W, Ag, Pt, Au중의 하나를 선택하여 형성하거나 이들의 합금 및 다층구조로 형성됨을 특징으로 하는 발광다이오드 구조.
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| WO2008156337A2 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Jusung Engineering Co., Ltd. | Solar cell, method of fabricating the same and apparatus for fabricating the same |
| WO2008147113A3 (en) * | 2007-05-29 | 2009-02-26 | Jusung Eng Co Ltd | High efficiency solar cell, method of fabricating the same and apparatus for fabricating the same |
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1992
- 1992-12-07 KR KR1019920023514A patent/KR960001192B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR101359401B1 (ko) * | 2007-06-21 | 2014-02-10 | 주성엔지니어링(주) | 고효율 박막 태양전지와 그 제조방법 및 제조장치 |
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| KR940016972A (ko) | 1994-07-25 |
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