WO2009128622A2 - 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자 - Google Patents

비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자 Download PDF

Info

Publication number
WO2009128622A2
WO2009128622A2 PCT/KR2009/001844 KR2009001844W WO2009128622A2 WO 2009128622 A2 WO2009128622 A2 WO 2009128622A2 KR 2009001844 W KR2009001844 W KR 2009001844W WO 2009128622 A2 WO2009128622 A2 WO 2009128622A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
layer
emitting device
cladding layer
light emitting
Prior art date
Application number
PCT/KR2009/001844
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2009128622A3 (ko
Inventor
오재응
노영균
구분회
Original Assignee
우리엘에스티 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 우리엘에스티 주식회사 filed Critical 우리엘에스티 주식회사
Publication of WO2009128622A2 publication Critical patent/WO2009128622A2/ko
Publication of WO2009128622A3 publication Critical patent/WO2009128622A3/ko
Priority to US12/904,342 priority Critical patent/US8294164B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device using a cladding layer composed of asymmetric unit units, and more particularly, to provide a cladding layer by repeatedly stacking units having an asymmetric energy bandgap on and under the active layer.
  • the present invention relates to a light emitting device using a cladding layer composed of an asymmetric unit unit that can improve the internal quantum efficiency by arbitrarily controlling the inflow of electrons and holes into the active layer.
  • the light emitting device basically includes an n-type semiconductor layer that provides electrons, a p-type semiconductor layer that provides holes, and an active layer that combines electrons and holes to emit light, as shown in FIG. 1.
  • an internal quantum efficiency should be maximized in order to improve light emission performance.
  • the internal quantum efficiency refers to the number of photons compared to the number of recombined electrons.
  • electrons and holes flow into the active layer when voltage is applied, and electrons and holes are effectively trapped in the active layer. In other words, the characteristics of recombination of electrons and holes in the active layer should be considered as a whole.
  • a method of providing an electron blocking layer (EBL) having a large energy bandgap between an active layer and a p-type semiconductor layer to improve internal quantum efficiency of the light emitting device, and an active layer and n A method of providing a symmetrical superlattice as a cladding layer between a type semiconductor layer and between an active layer and a p-type semiconductor layer is proposed.
  • EBL electron blocking layer
  • the method of providing an electron blocking layer blocks electrons flowing from the n-type semiconductor layer into the active layer to the p-type semiconductor layer and confines the electrons in the active layer, thereby ultimately recombination rate of electrons and holes in the active layer. How to improve. However, this method has the effect of blocking electrons from moving to the p-type semiconductor layer due to the conduction band discontinuity of the electron blocking layer, but due to the valence band discontinuity of the electron blocking layer. Holes with a mass larger than electrons cannot be introduced into the active layer, which leads to a limited improvement in internal quantum efficiency.
  • FIG. 2 illustrates an energy band gap of a light emitting device having an electron blocking layer (EBL) between an active layer and a p-type semiconductor layer, in which electron movement is blocked by the electron blocking layer and is attributed to the active layer. Holes can also be seen that does not flow smoothly into the active layer.
  • EBL electron blocking layer
  • the method of providing a symmetrical superlattice layer on the upper and lower portions of the active layer improves the inflow of holes from the p-type semiconductor layer through the miniband formed by the superlattice layer, but the electrons introduced into the active layer Is moved to the p-type semiconductor layer does not effectively block.
  • 3 illustrates an energy band gap of a light emitting device having a symmetrical superlattice layer on the top and a bottom of the active layer, and the hole inflow is improved by the superlattice layer, but it can be seen that electrons flow out of the active layer.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and comprises a cladding layer by repeatedly stacking units having an asymmetric energy band gap on the top and bottom of the active layer, through which electrons and holes are introduced into the active layer It is an object of the present invention to provide a light emitting device using a cladding layer composed of an asymmetric unit unit that can improve the internal quantum efficiency by arbitrarily adjusting this.
  • Light emitting device using a cladding layer composed of an asymmetric unit unit according to the present invention for achieving the above object is provided with a cladding layer on any one or more of the upper or lower portion of the active layer, the cladding layer is one or a plurality of units Unit, wherein the unit unit comprises first, second,... The n-th unit layer (n is a natural number of 3 or more) is sequentially stacked, and the energy band diagram of the unit unit has an asymmetric shape.
  • the nth unit layer (n is a natural number of 3 or more) is made of different materials, and when the cladding layer is composed of a plurality of unit units, each unit unit has a different energy band diagram.
  • the n-th unit layer (n is a natural number of 3 or more) may have different thicknesses and band gaps.
  • the first, second,... The energy bandgap sizes of the nth unit layer are 1, 2,...
  • the first, second,... The energy bandgap sizes of the nth unit layer are 1, 2,... , In order of the nth unit layer.
  • the first, second,... The energy bandgap sizes of the nth unit layer (n is a natural number of 3 or more) are 1, 2,... In the unit unit of the cladding layer provided on the active layer, the first, second,... Constituting the unit unit may be increased.
  • the energy bandgap sizes of the nth unit layer (n is a natural number of 3 or more) are 1, 2,... , In order of the n-th unit layer.
  • each unit layer constituting the unit unit is composed of a III-V nitride semiconductor or a II-VI oxide semiconductor, and the III-V nitride semiconductor is formed of In x (Al y Ga 1-y ) N (0). ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1), and the first, second, ...
  • the nth unit layer (n is a natural number of 3 or more) has a different chemical composition.
  • the II-VI oxide semiconductor is made of a material included in the general formula of Mg x (Cd y Zn 1-y ) O (0 ⁇ x ⁇ 0.4, 0 ⁇ y ⁇ 0.4), and the first and second ,...
  • the nth unit layer (n is a natural number of 3 or more) has a different chemical composition.
  • the light emitting device using the cladding layer composed of the asymmetric unit unit according to the present invention has the following effects.
  • the cladding layer is composed of at least one unit unit, and the unit unit is composed of three or more unit layers having different energy band gaps, thereby forming an energy band diagram of the unit unit asymmetrically. And it is possible to improve the binding efficiency in the active layer of the introduced electrons, holes and ultimately improve the internal quantum efficiency of the light emitting device.
  • FIG. 1 is a block diagram of a general light emitting device.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an energy band gap of a light emitting device having an electron blocking layer (EBL) between an active layer and a p-type semiconductor layer.
  • EBL electron blocking layer
  • FIG 3 is a view showing an energy band gap of a light emitting device having a symmetrical superlattice layer on the top and bottom of an active layer.
  • FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of a light emitting device using a cladding layer composed of an asymmetric unit unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing an energy band gap of a light emitting device using a cladding layer composed of an asymmetric unit unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing an energy band gap of a light emitting device using a cladding layer composed of an asymmetric unit unit according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7 and 8 are diagrams illustrating an energy band diagram of a light emitting device using a cladding layer composed of an asymmetric unit unit according to an embodiment of the present invention in a state where an electric field is not applied and an electric field is applied, respectively.
  • FIG. 9 illustrates a light emitting device according to the related art using a symmetrical superlattice as a cladding layer, and a unit unit of the upper cladding layer as the first, second and third unit layers, but the size of the energy bandgap is reduced.
  • a light emitting device (A> B> C) according to an embodiment of the present invention arranged in order (ABC of FIG. 8) and the unit unit of the upper cladding layer are composed of first, second and third unit layers
  • FIG. 8 illustrates tunneling enhancement of light emitting devices C ⁇ B ⁇ A (CBA of FIG. 8) according to an exemplary embodiment of the present invention, in which band gaps are arranged in increasing order.
  • FIG. 10 is a view illustrating a light emitting device of the prior art using a symmetrical superlattice, and a unit unit of an upper clad layer including first, second, and third unit layers, in which energy band gaps are arranged in descending order.
  • a light emitting device (A> B> C) (ABC of FIG. 9) and a unit unit of the upper cladding layer according to an embodiment of the first, second and third unit layers are configured to increase the size of the energy band gap.
  • FIG. 11 is a view showing light output characteristics of light emitting devices ABC and CBA according to an embodiment of the present invention using a conventional light emitting device using a symmetrical superlattice and an asymmetrical superlattice of the present invention.
  • the present invention provides a light emitting device in which at least one of the upper and lower portions of the active layer is provided with a cladding layer, wherein the lower cladding layer and the upper cladding layer respectively provided on the lower portion and the upper portion of the active layer each have a stepped energy bandgap.
  • the energy band diagram of the lower clad layer and the upper clad layer is characterized by having an asymmetrical shape.
  • the lower cladding layer and the upper cladding layer each have at least three or more energy band gaps, and for this purpose, the lower cladding layer and the upper cladding layer are each composed of at least three different materials.
  • FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of a light emitting device using a cladding layer composed of an asymmetric unit unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • an n-type semiconductor layer, a lower cladding layer, an active layer, an upper cladding layer, and a p-type semiconductor layer sequentially include a light emitting device using a cladding layer composed of an asymmetric unit unit according to an exemplary embodiment of the present invention. It has a laminated structure.
  • the lower clad layer and the upper clad layer are respectively provided on the lower and upper portions of the active layer, but only the lower clad layer or the upper clad layer may be provided.
  • the lower clad layer and the upper clad layer each have a structure in which at least one unit unit is stacked, and the unit unit includes three or more unit layers, eg, first, second,...
  • the nth unit layer (n is a natural number of 3 or more).
  • Each unit layer constituting the unit unit has a different energy band gap, and thus the energy band diagram of the unit unit has an asymmetric shape.
  • the fact that each unit layer constituting the unit unit has a different energy band gap means that each unit layer is made of a different material.
  • each unit unit may have a different energy band diagram.
  • the lower cladding layer or the upper cladding layer is composed of the first unit unit and the second unit unit, and the first unit unit comprises the first, second,... The nth unit layer (n is a natural number of three or more) and the second unit unit comprises the first, second,...
  • the nth unit layer is a natural number of 3 or more
  • the first, second,... The n-th unit layer is formed of the first, second, ... of the second unit unit, respectively.
  • different energy bandgaps that is, made of different materials.
  • each unit layer constituting the unit unit may have a different thickness
  • each unit unit unit It can be configured with different thicknesses.
  • the lower cladding layer or the upper cladding layer is composed of at least one or more unit units, each unit unit is composed of three or more unit layers, Figure 5 is an embodiment of one unit unit 3 It shows what consists of two unit layers (1st unit layer, 2nd unit layer, and 3rd unit layer).
  • the three unit layers constituting the unit unit of the lower clad layer and the unit unit of the upper clad layer have different energy band gaps, and each unit unit has an asymmetric energy band diagram. To achieve.
  • the unit unit of the lower clad layer has an energy band gap size of the first unit layer (E 1-1 ).
  • the second unit layer E l-2 , and the third unit layer E l-3 so as to be smaller, and the unit unit of the upper clad layer has an energy band gap size of the first unit layer E u. -1 ), it is preferable to arrange so that it may become large in order of 2nd unit layer (E u-2 ) and 3rd unit layer (E u-3 ).
  • the energy band diagram of the unit unit of the lower clad layer and the energy band diagram of the unit unit of the upper clad layer may be symmetrically formed based on the active layer.
  • each of the first unit layer, the second unit layer, and the third unit layer constituting the unit unit of the lower clad layer is the third unit layer, the second unit layer, and the first unit constituting the unit unit of the upper clad layer. It may consist of the same material as the layer.
  • the energy bandgap size of the lower clad layer may be the first unit layer El-1 , the second unit layer El-1 , and the third unit layer El-1 .
  • the energy bandgap size of the upper cladding layer is in the order of the first unit layer (E u-1 ), the second unit layer (E u-2 ), and the third unit layer (E u-3 ). It can also be arranged to be smaller. That is, an energy band diagram of the lower clad layer and the upper clad layer may be designed as shown in FIG. 6. In this case, the energy band diagram of the unit unit of the lower clad layer and the energy band diagram of the unit unit of the upper clad layer may be symmetrically formed based on the active layer.
  • the light emitting device using the cladding layer composed of the asymmetric unit unit according to the embodiment of the present invention having the structure as described above can be applied to both light emitting devices using III-V nitride semiconductor or II-VI oxide semiconductor.
  • the first, second,... Units of the unit units constituting the lower cladding layer and the upper cladding layer are formed.
  • the nth unit layer (n is a natural number of 3 or more) may be formed of a material included in a general formula of In x (Al y Ga 1-y ) N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1),
  • the cladding layer and the upper cladding layer are composed of II-VI oxide semiconductors
  • the nth unit layer (n is a natural number of 3 or more) may be made of a material included in the general formula of Mg x (Cd y Zn 1-y ) O (0 ⁇ x ⁇ 0.4, 0 ⁇ y ⁇ 0.4).
  • the thickness of the lower cladding layer and the upper cladding layer is appropriately designed in consideration of the energy bandgap, tunneling effect, etc. of materials constituting the lower cladding layer and the upper cladding layer, that is, the material constituting each unit layer of the unit unit.
  • the thickness can be set to a thickness of 0.1 to 10 nm.
  • 7 and 8 show an energy band diagram of a light emitting device using a cladding layer composed of an asymmetric unit unit according to an embodiment of the present invention in a state where an electric field is not applied and an electric field is applied, respectively.
  • 7 and 8 illustrate an example in which the lower clad layer and the upper clad layer are composed of one unit unit and the unit unit is composed of three unit layers.
  • the attribution characteristics of electrons and holes in the active layer are as follows.
  • the inflow efficiency of electrons and holes flowing into the active layer from the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, respectively should be good. shall.
  • Such attribution characteristics of electrons and holes can be grasped by applying an electric field to the light emitting device.
  • the energy level E c_n of the n-type semiconductor layer conduction band is equal to the conduction band energy level E of the third unit layer (in the unit unit of the lower clad layer). Since it is lower than c_l-3 ), electrons of the n-type semiconductor layer cannot be introduced into the active layer. Also, the energy level E v_p of the valence band of the p-type semiconductor layer is equal to the energy level E of the first unit layer (in the unit unit of the upper clad layer) when no electric field is applied. Since it is higher than v_u-1 ), holes of the p-type semiconductor layer cannot be introduced into the active layer.
  • the level is tilted. Accordingly, the third unit layer conduction band energy level of the (in the unit of the unit of the lower clad layer) (E c_l-3) is n-type semiconductor layer conduction band is lower than the energy level (E c_n) of the n-type by FN tunneling effect Electrons in the semiconductor layer flow into the active layer.
  • the energy level E v_u-1 of the first unit layer becomes higher than the energy level E v_p of the electric household band of the p-type semiconductor layer.
  • the energy band gaps and thicknesses of the first to nth unit layers constituting the unit unit of the lower clad layer and the unit unit of the upper clad layer may be appropriately designed in consideration of tunneling effects and the like.
  • the energy level E c_a of the conduction band of the active layer is lower than the conduction band energy level E c_u-3 of the third unit layer (in the unit unit of the upper clad layer).
  • the electrons in the active layer do not escape to the outside of the active layer, and the hole in the active layer is such that the energy level (E v_a ) of the home appliance band of the active layer is equal to the home appliance energy level (E) of the first unit layer (in the unit unit of the lower clad layer). higher than v_l-1 ), the state remains in the active layer.
  • the light emitting device when an electric field is applied to the light emitting device according to the exemplary embodiment of the present invention, electrons are introduced from the n-type semiconductor layer and holes are introduced into the active layer from the p-type semiconductor layer, and electrons and holes introduced into the active layer are introduced. Is bound in the active layer by an energy barrier by the lower clad layer and the upper clad layer. Accordingly, the internal quantum efficiency of the light emitting device is improved.
  • the tunneling improvement effect according to the application of the electric field of the light emitting device according to the present invention is as follows as compared with the prior art.
  • 9 illustrates a light emitting device according to the related art using a symmetrical superlattice as a cladding layer, and a unit unit of the upper cladding layer as the first, second and third unit layers, but the size of the energy bandgap is reduced.
  • a light emitting device (A> B> C) according to an embodiment of the present invention arranged in order (ABC in FIG. 9) and the unit unit of the upper cladding layer are composed of first, second and third unit layers, Tunneling enhancement of the light emitting device C ⁇ B ⁇ A (CBA of FIG. 9) according to the exemplary embodiment of the present invention in which the band gaps are arranged in increasing order is shown.
  • the tunneling characteristics of the light emitting device of the present invention using the asymmetric cladding layer are 4 to 8 times better than the tunneling characteristics of the light emitting device of the prior art using the symmetrical superlattice. .
  • FIG. 10 is a view illustrating a light emitting device of the prior art using a symmetrical superlattice, and a unit unit of an upper clad layer including first, second, and third unit layers, in which energy band gaps are arranged in descending order.
  • a light emitting device (A> B> C) (ABC of FIG. 10) and a unit unit of the upper cladding layer according to an embodiment of the first, second and third unit layers are configured to increase the size of the energy band gap.
  • FIG. 11 is a light emitting device of the prior art using a symmetrical superlattice and It shows the light output characteristics of the light emitting devices (ABC and CBA) according to an embodiment of the present invention using the asymmetric superlattice of the present invention.
  • the light emitting device using the cladding layer composed of the asymmetric unit unit according to the present invention can be used in the light emitting device to improve the inflow efficiency into the active layer of electrons and holes, and the binding efficiency to the active layer of electrons and holes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 활성층의 상부 및 하부에 비대칭적 에너지밴드갭을 갖는 유니트를 반복적으로 쌓음으로서 클래드층을 구비하고, 이를 통하여 전자와 정공의 활성층으로의 유입을 임의로 조절함으로서 내부양자효율을 개선할 수 있는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자는 활성층의 상부 또는 하부 중 어느 한 곳 이상에 클래드층이 구비되며, 상기 클래드층은 하나 또는 복수의 단위 유닛으로 구성되고, 상기 단위 유닛은 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)이 순차적으로 적층된 구조를 이루며, 상기 단위 유닛의 에너지밴드 다이어그램은 비대칭적 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자
본 발명은 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 활성층의 상부 및 하부에 비대칭적 에너지밴드갭을 갖는 유니트를 반복적으로 쌓음으로서 클래드층을 구비하고, 이를 통하여 전자와 정공이 활성층으로 유입되는 것을 임의로 조절함으로서 내부양자효율을 개선할 수 있는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자에 관한 것이다.
발광소자는 기본적으로 도 1에 도시한 바와 같이 전자를 제공하는 n형 반도체층, 정공을 제공하는 p형 반도체층 그리고 전자와 정공을 결합시켜 빛을 발광하는 활성층으로 구성된다.
이와 같은 발광소자에 있어서, 발광 성능을 향상시키기 위해서는 내부양자효율(IQE : Internal quantum efficiency)을 극대화하여야 한다. 내부양자효율이란 재결합된 전자의 수에 대비한 광자의 수를 일컫는 것으로서, 내부양자효율을 향상시키기 위해서는 전압 인가시 전자, 정공이 활성층으로 유입되는 특성, 활성층 내에서 전자, 정공을 효과적으로 가두어 놓는 특성, 활성층 내에서 전자와 정공이 재결합되는 특성 등이 전반적으로 고려되어야 한다.
종래의 경우, 발광소자의 내부양자효율을 개선하기 위해 활성층과 p형 반도체층 사이에 에너지 밴드갭(energy bandgap)이 큰 전자차단층(EBL : electron blocking layer)을 구비시키는 방법과, 활성층과 n형 반도체층 사이 및 활성층과 p형 반도체층 사이에 클래드층으로서 대칭적 초격자(superlattice)를 구비시키는 방법을 제시하고 있다.
전자차단층을 구비시키는 방법은, n형 반도체층으로부터 활성층으로 유입된 전자가 p형 반도체층으로 이동하는 것을 차단하여 전자를 활성층 내에 가두어 놓음으로써, 궁극적으로 활성층 내에서의 전자와 정공의 재결합률을 향상시키는 방법이다. 그러나, 이와 같은 방법은 전자차단층의 전도대 불연속성(conduction band discontinuity)에 의해 전자가 p형 반도체층으로 이동하는 것을 차단하는 효과가 있으나, 전자차단층의 가전도대 불연속성(valence band discontinuity)에 의해 전자보다 질량이 큰 정공이 활성층으로 유입되지 못하여 내부양자효율의 개선이 제한적으로 이루어진다는 단점이 있다. 도 2는 활성층과 p형 반도체층 사이에 전자차단층(EBL)이 구비된 발광소자의 에너지밴드갭을 나타낸 것으로서, 전자차단층에 의해 전자의 이동이 차단되어 활성층 내에 귀속되나, 전자차단층에 의해 정공 역시 활성층으로 원활하게 유입되지 못함을 알 수 있다.
다음으로, 활성층의 상부 및 하부에 대칭적 초격자층을 구비시키는 방법은, 초격자층에 의해 형성된 미니밴드(miniband)를 통해 p형 반도체층으로부터의 정공 유입은 개선되나, 활성층으로 유입된 전자가 p형 반도체층으로 이동되는 것은 효과적으로 차단하지 못하는 단점이 있다. 도 3은 활성층의 상부 및 하부에 대칭적 초격자층이 구비된 발광소자의 에너지밴드갭을 나타낸 것으로서, 초격자층에 의해 정공 유입이 개선되나, 활성층에서의 전자 유출이 진행됨을 알 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 활성층의 상부 및 하부에 비대칭적 에너지밴드갭을 갖는 유니트를 반복적으로 쌓음으로서 클래드층을 구비하고, 이를 통하여 전자와 정공이 활성층으로 유입되는 것을 임의로 조절함으로서 내부양자효율을 개선할 수 있는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자는 활성층의 상부 또는 하부 중 어느 한 곳 이상에 클래드층이 구비되며, 상기 클래드층은 하나 또는 복수의 단위 유닛으로 구성되고, 상기 단위 유닛은 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)이 순차적으로 적층된 구조를 이루며, 상기 단위 유닛의 에너지밴드 다이어그램은 비대칭적 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)은 서로 다른 물질로 이루어지며, 상기 클래드층이 복수의 단위 유닛으로 구성되는 경우, 각각의 단위 유닛은 서로 다른 에너지밴드 다이어그램을 갖는다. 이에 부가하여, 상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)은 서로 다른 두께와 밴드갭으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 활성층의 하부에 구비되는 클래드층의 단위 유닛에 있어서, 상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)의 에너지 밴드갭 크기는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층의 순서로 작아지며, 상기 활성층의 상부에 구비되는 클래드층의 단위 유닛에 있어서, 상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)의 에너지 밴드갭 크기는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층의 순서로 커진다.
반대로, 상기 활성층의 하부에 구비되는 클래드층의 단위 유닛에 있어서, 상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)의 에너지 밴드갭 크기는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층의 순서로 커질 수 있으며, 상기 활성층의 상부에 구비되는 클래드층의 단위 유닛에 있어서, 상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)의 에너지 밴드갭 크기는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층의 순서로 작아질 수 있다.
한편, 상기 단위 유닛을 구성하는 각각의 유닛층은 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 또는 Ⅱ-Ⅵ 산화물 반도체로 구성되며, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 Inx(AlyGa1-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1)의 일반식에 포함되는 물질로 이루어지며, 상기 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)은 서로 다른 화학조성을 갖는다. 또한, 상기 Ⅱ-Ⅵ 산화물 반도체는 Mgx(CdyZn1-y)O(0<x<0.4, 0<y<0.4)의 일반식에 포함되는 물질로 이루어지며, 상기 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)은 서로 다른 화학조성을 갖는다.
본 발명에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자는 다음과 같은 효과가 있다.
클래드층을 적어도 하나 이상의 단위 유닛으로 구성하고, 또한 단위 유닛은 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 3개 이상의 유닛층으로 구성하여, 단위 유닛의 에너지밴드 다이어그램을 비대칭적으로 구성함에 따라, 정공의 유입 효율 및 유입된 전자, 정공의 활성층 내의 귀속 효율을 향상되고 궁극적으로 발광소자의 내부양자효율을 개선할 수 있다.
도 1은 일반적인 발광소자의 구성도.
도 2는 활성층과 p형 반도체층 사이에 전자차단층(EBL)이 구비된 발광소자의 에너지밴드갭을 나타낸 도면.
도 3은 활성층의 상부 및 하부에 대칭적 초격자층이 구비된 발광소자의 에너지밴드갭을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자의 단면 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자의 에너지 밴드갭을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자의 에너지 밴드갭을 나타낸 도면.
도 7 및 도 8은 각각 전계가 인가되지 않은 상태와 전계가 인가된 상태에서의 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자의 에너지밴드 다이어그램을 나타낸 도면.
도 9는 클래드층으로서 대칭형 초격자(superlattice)를 사용한 종래 기술에 따른 발광소자와, 상부 클래드층의 단위 유닛을 제 1, 제 2 및 제 3 유닛층으로 구성하되 에너지 밴드갭의 크기를 작아지는 순으로 배열한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(A>B>C)(도 8의 ABC)와, 상부 클래드층의 단위 유닛을 제 1, 제 2 및 제 3 유닛층으로 구성하되 에너지 밴드갭의 크기를 커지는 순으로 배열한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(C<B<A)(도 8의 CBA)의 터널링 특성(tunneling enhancement)을 나타낸 도면.
도 10은 대칭적 초격자를 사용한 종래 기술의 발광소자와, 상부 클래드층의 단위 유닛을 제 1, 제 2 및 제 3 유닛층으로 구성하되 에너지 밴드갭의 크기를 작아지는 순으로 배열한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(A>B>C)(도 9의 ABC)와, 상부 클래드층의 단위 유닛을 제 1, 제 2 및 제 3 유닛층으로 구성하되 에너지 밴드갭의 크기를 커지는 순으로 배열한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(C<B<A)(도 9의 CBA)의 내부양자효율을 나타낸 도면.
도 11은 대칭적 초격자를 사용한 종래 기술의 발광소자와 본 발명의 비대칭적 초격자를 사용한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(ABC 및 CBA)의 광출력 특성을 나타낸 도면.
본 발명은 활성층의 상부, 하부 중 적어도 어느 한 곳 이상에 클래드층이 구비되는 발광소자에 있어서, 상기 활성층의 하부, 상부에 각각 구비되는 하부 클래드층, 상부 클래드층을 각각 계단 형태의 에너지 밴드갭을 갖도록 하여 상기 하부 클래드층 및 상부 클래드층의 에너지밴드 다이어그램이 비대칭적인 형태를 갖는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 하부 클래드층 및 상부 클래드층은 각각 적어도 3개 이상의 에너지 밴드갭을 구비하며 이를 위해 상기 하부 클래드층, 상부 클래드층은 각각 적어도 3개 이상의 서로 다른 물질로 구성된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자를 상세히 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자의 단면 구성도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자는 n형 반도체층, 하부 클래드층, 활성층, 상부 클래드층, p형 반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 도 4에 있어서, 상기 활성층의 하부 및 상부에 각각 하부 클래드층, 상부 클래드층이 모두 구비되는 것을 도시하였으나, 하부 클래드층만이 구비되거나 상부 클래드층만이 구비되는 구조도 가능하다.
상기 하부 클래드층 및 상부 클래드층은 각각 적어도 하나 이상의 단위 유닛이 적층된 구조를 이루며, 상기 단위 유닛은 3개 이상의 유닛층 예를 들어, 제 1, 제 2, … 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)으로 구성된다.
상기 단위 유닛을 구성하는 각각의 유닛층은 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖고 있으며, 이에 따라 상기 단위 유닛의 에너지밴드 다이어그램은 비대칭적인 형태를 갖는다. 이와 같이 단위 유닛을 구성하는 각각의 유닛층이 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는다는 것은 각각의 유닛층이 서로 다른 물질로 구성됨을 의미한다.
또한, 상기 하부 클래드층 또는 상부 클래드층이 2개 이상의 단위 유닛으로 구성되는 경우, 각각의 단위 유닛이 서로 다른 에너지밴드 다이어그램을 가질 수 있다. 예를 들어, 하부 클래드층 또는 상부 클래드층이 제 1 단위 유닛과 제 2 단위 유닛으로 구성되고, 제 1 단위 유닛이 제 1, 제 2, … 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)으로 구성되고 제 2 단위 유닛이 제 1, 제 2, … 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)으로 구성되는 경우, 제 1 단위 유닛의 제 1, 제 2, … 제 n 유닛층은 각각 제 2 단위 유닛의 제 1, 제 2, … 제 n 유닛층과 대비하여 서로 다른 에너지 밴드갭 즉, 서로 다른 물질로 구성된다.
이에 부가하여, 상기 단위 유닛을 구성하는 각각의 유닛층은 그 두께가 서로 다르게 구성될 수 있으며, 또한 상기 하부 클래드층 또는 상부 클래드층이 2개 이상의 단위 유닛으로 구성되는 경우, 각각의 단위 유닛은 서로 다른 두께로 구성될 수 있다.
이와 같은 구조 하에서, 상기 하부 클래드층, 활성층 및 상부 클래드층의 에너지밴드 다이어그램을 도시하면 도 5와 같다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 하부 클래드층 또는 상부 클래드층은 적어도 하나 이상의 단위 유닛으로 구성되며, 각각의 단위 유닛은 3개 이상의 유닛층으로 구성되나, 도 5는 일 실시예로 하나의 단위 유닛이 3개의 유닛층(제 1 유닛층, 제 2 유닛층, 제 3 유닛층)으로 이루어지는 것을 나타낸 것이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 하부 클래드층의 단위 유닛과 상기 상부 클래드층의 단위 유닛을 구성하는 3개의 유닛층은 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖고 있으며, 각각의 단위 유닛은 비대칭적 에너지밴드 다이어그램을 이룬다.
상기 하부 클래드층의 단위 유닛과 상기 상부 클래드층의 단위 유닛을 구성하는 3개의 유닛층을 배열함에 있어서, 상기 하부 클래드층의 단위 유닛은 에너지 밴드갭 크기가 제 1 유닛층(El-1), 제 2 유닛층(El-2), 제 3 유닛층(El-3)의 순서로 작아지도록 배열하고, 상기 상부 클래드층의 단위 유닛은 에너지 밴드갭 크기가 제 1 유닛층(Eu-1), 제 2 유닛층(Eu-2), 제 3 유닛층(Eu-3)의 순서로 커지도록 배열하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 하부 클래드층의 단위 유닛의 에너지밴드 다이어그램과 상부 클래드층의 단위 유닛의 에너지밴드 다이어그램을 활성층 기준으로 대칭적으로 형성할 수도 있다. 이 경우, 하부 클래드층의 단위 유닛을 구성하는 제 1 유닛층, 제 2 유닛층, 제 3 유닛층 각각은 상부 클래드층의 단위 유닛을 구성하는 제 3 유닛층, 제 2 유닛층, 제 1 유닛층과 동일한 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 하부 클래드층의 에너지 밴드갭 크기는 제 1 유닛층(El-1), 제 2 유닛층(El-2), 제 3 유닛층(El-3)의 순서로 커지며, 상기 상부 클래드층의 에너지 밴드갭 크기는 제 1 유닛층(Eu-1), 제 2 유닛층(Eu-2), 제 3 유닛층(Eu-3)의 순서로 작아지도록 배열할 수도 있다. 즉, 하부 클래드층과 상부 클래드층의 에너지밴드 다이어그램을 도 6과 같이 설계할 수도 있다. 이 경우에도, 상기 하부 클래드층의 단위 유닛의 에너지밴드 다이어그램과 상부 클래드층의 단위 유닛의 에너지밴드 다이어그램을 활성층 기준으로 대칭적으로 형성할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자는 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 또는 Ⅱ-Ⅵ 산화물 반도체를 이용한 발광소자 모두에 적용 가능하다.
예를 들어, 하부 클래드층과 상부 클래드층을 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체로 구성하는 경우, 상기 하부 클래드층, 상부 클래드층을 구성하는 단위 유닛의 제 1, 제 2, … 제 n 유닛층(n은 3 이상의 자연수)은 Inx(AlyGa1-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1)의 일반식에 포함되는 물질로 구성할 수 있으며, 하부 클래드층과 상부 클래드층을 Ⅱ-Ⅵ 산화물 반도체로 구성하는 경우에는 유닛의 제 1, 제 2, … 제 n 유닛층(n은 3 이상의 자연수)을 Mgx(CdyZn1-y)O(0<x<0.4, 0<y<0.4)의 일반식에 포함되는 물질로 구성할 수 있다.
또한, 상기 하부 클래드층과 상부 클래드층의 두께는 상기 하부 클래드층 및 상부 클래드층을 구성하는 물질 즉, 단위 유닛의 각각의 유닛층을 이루는 물질의 에너지 밴드갭, 터널링 효과 등을 고려하여 적절히 설계하는 것이 바람직하며, 일 실시예로 0.1∼10nm의 두께로 설정할 수 있다.
이상과 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자의 특성을 살펴보면 다음과 같다. 도 7 및 도 8은 각각 전계가 인가되지 않은 상태와 전계가 인가된 상태에서의 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자의 에너지밴드 다이어그램을 나타낸 것이다. 도 7 및 도 8은 하부 클래드층 및 상부 클래드층이 하나의 단위 유닛으로 구성되고 해당 단위 유닛은 3개의 유닛층으로 구성되는 경우를 일 실시예로 도시한 것이다.
먼저, 활성층에서의 전자 및 정공의 귀속 특성을 살펴보면 다음과 같다. 전자 및 정공의 귀속 특성이 향상되기 위해서는 n형 반도체층과 p형 반도체층으로부터 각각 활성층으로 유입되는 전자, 정공의 유입 효율이 좋아야 하며, 이와 함께 활성층에 유입된 전자, 정공이 활성층 밖으로 빠져나가지 못하도록 하여야 한다. 이와 같은 전자 및 정공의 귀속 특성은 발광소자에 전계를 인가함으로써 파악할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이 전계가 인가되지 않은 상태에서는 n형 반도체층 전도대(conduction band)의 에너지 준위(Ec_n)가 제 3 유닛층(하부 클래드층의 단위 유닛 중에서)의 전도대 에너지 준위(Ec_l-3)보다 낮기 때문에 n형 반도체층의 전자가 활성층으로 유입되지 못한다. 또한, 전계가 인가되지 않은 상태에서 p형 반도체층의 가전도대(valence band)의 에너지 준위(Ev_p)가 제 1 유닛층(상부 클래드층의 단위 유닛 중에서)의 가전도대 에너지 준위(Ev_u-1)보다 높기 때문에 p형 반도체층의 정공이 활성층으로 유입되지 못한다.
이와 같은 상태에서, n형 반도체층에서 p형 반도체층 방향으로 전계를 인가하면 도 8에 도시한 바와 같이 하부 클래드층의 단위 유닛과 상부 클래드층의 단위 유닛을 구성하는 각각의 유닛층의 에너지밴드 준위가 기울어지게 된다. 이에 따라, 제 3 유닛층(하부 클래드층의 단위 유닛 중에서)의 전도대 에너지 준위(Ec_l-3)가 n형 반도체층 전도대의 에너지 준위(Ec_n)보다 낮게 되어 F-N 터널링 효과 등에 의해 상기 n형 반도체층의 전자가 상기 활성층으로 유입된다. 또한, 제 1 유닛층(상부 클래드층의 단위 유닛 중에서)의 가전도대 에너지 준위(Ev_u-1)가 p형 반도체층의 가전도대의 에너지 준위(Ev_p)보다 높아짐에 따라 F-N 터널링 효과 등에 의해 p형 반도체층의 정공이 활성층으로 유입된다. 참고로, 하부 클래드층의 단위 유닛 및 상부 클래드층의 단위 유닛을 구성하는 제 1 내지 제 n 유닛층의 에너지 밴드갭 및 두께는 터널링 효과 등을 고려하여 적절히 설계하는 것이 바람직하다.
이와 같이 활성층으로 전자 및 정공이 유입된 상태에서, 활성층의 전도대의 에너지 준위(Ec_a)는 제 3 유닛층(상부 클래드층의 단위 유닛 중에서)의 전도대 에너지 준위(Ec_u-3)보다 낮기 때문에 활성층 내의 전자는 활성층 외부로 빠져나가지 못하며, 또한 활성층 내의 정공은, 활성층의 가전도대의 에너지 준위(Ev_a)가 제 1 유닛층(하부 클래드층의 단위 유닛 중에서)의 가전도대 에너지 준위(Ev_l-1)보다 높음에 따라 활성층 내에 귀속된 상태를 유지하게 된다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자에 전계를 인가하게 되면 n형 반도체층으로부터는 전자가, p형 반도체층으로부터는 정공이 활성층으로 유입되며, 활성층에 유입된 전자와 정공은 하부 클래드층과 상부 클래드층에 의한 에너지 장벽에 의해 활성층 내에 귀속된다. 이에 따라, 발광소자의 내부양자효율이 개선된다.
한편, 이와 같은 본 발명에 따른 발광소자의 전계 인가에 따른 터널링 개선 효과를 종래 기술과 대비하면 다음과 같다. 도 9는 클래드층으로서 대칭형 초격자(superlattice)를 사용한 종래 기술에 따른 발광소자와, 상부 클래드층의 단위 유닛을 제 1, 제 2 및 제 3 유닛층으로 구성하되 에너지 밴드갭의 크기를 작아지는 순으로 배열한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(A>B>C)(도 9의 ABC)와, 상부 클래드층의 단위 유닛을 제 1, 제 2 및 제 3 유닛층으로 구성하되 에너지 밴드갭의 크기를 커지는 순으로 배열한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(C<B<A)(도 9의 CBA)의 터널링 특성(tunneling enhancement)을 나타낸 것이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 대칭적 초격자를 사용한 종래 기술의 발광소자의 터널링 특성에 대비하여 비대칭적 클래드층을 사용한 본 발명의 발광소자의 터널링 특성이 4∼8배 정도 우수함을 알 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 발광소자의 내부양자효율(IQE : Internal quantum efficiency) 및 광출력(output power) 개선 효과를 살펴보면 다음과 같다. 도 10은 대칭적 초격자를 사용한 종래 기술의 발광소자와, 상부 클래드층의 단위 유닛을 제 1, 제 2 및 제 3 유닛층으로 구성하되 에너지 밴드갭의 크기를 작아지는 순으로 배열한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(A>B>C)(도 10의 ABC)와, 상부 클래드층의 단위 유닛을 제 1, 제 2 및 제 3 유닛층으로 구성하되 에너지 밴드갭의 크기를 커지는 순으로 배열한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(C<B<A)(도 10의 CBA)의 내부양자효율을 나타낸 것이며, 도 11은 대칭적 초격자를 사용한 종래 기술의 발광소자와 본 발명의 비대칭적 초격자를 사용한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(ABC 및 CBA)의 광출력 특성을 나타낸 것이다.
내부양자효율의 경우, 도 10에 도시한 바와 같이 종래 기술의 발광소자가 0.47임에 반해, 본 발명의 발광소자는 0.49, 052를 나타내고 있는 바 내부양자효율이 개선됨을 알 수 있다. 또한, 광출력의 경우 도 11에 도시한 바와 같이 종래 기술의 발광소자에 대비하여 본 발명의 발광소자의 광출력이 크게 향상됨을 알 수 있다.
본 발명에 따른 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자는 전자 및 정공의 활성층으로 유입 효율, 전자 및 정공의 활성층으로 귀속 효율을 향상시키는 발광 소자에 이용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 활성층의 상부 또는 하부 중 어느 한 곳 이상에 클래드층이 구비되며,
    상기 클래드층은 하나 또는 복수의 단위 유닛으로 구성되고, 상기 단위 유닛은 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)이 순차적으로 적층된 구조를 이루며,
    상기 단위 유닛의 에너지밴드 다이어그램은 비대칭적 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)은 서로 다른 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 클래드층이 복수의 단위 유닛으로 구성되는 경우,
    각각의 단위 유닛은 서로 다른 에너지밴드 다이어그램을 갖는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 각각의 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)은 서로 다른 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 활성층의 하부에 구비되는 클래드층의 단위 유닛에 있어서,
    상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)의 에너지 밴드갭 크기는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층의 순서로 작아지는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 활성층의 상부에 구비되는 클래드층의 단위 유닛에 있어서,
    상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)의 에너지 밴드갭 크기는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층의 순서로 커지는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 활성층의 하부에 구비되는 클래드층의 단위 유닛에 있어서,
    상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)의 에너지 밴드갭 크기는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층의 순서로 커지는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 활성층의 상부에 구비되는 클래드층의 단위 유닛에 있어서,
    상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)의 에너지 밴드갭 크기는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층의 순서로 작아지는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 단위 유닛을 구성하는 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)은 서로 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 단위 유닛을 구성하는 각각의 유닛층은 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 또는 Ⅱ-Ⅵ 산화물 반도체로 구성되는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 Inx(AlyGa1-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1)의 일반식에 포함되는 물질로 이루어지며,
    상기 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)은 서로 다른 화학조성을 갖는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 Ⅱ-Ⅵ 산화물 반도체는 Mgx(CdyZn1-y)O(0<x<0.4, 0<y<0.4)의 일반식에 포함되는 물질로 이루어지며,
    상기 제 1, 제 2, …, 제 n 유닛층(n은 3이상의 자연수)은 서로 다른 화학조성을 갖는 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 클래드층의 두께는 0.1∼10nm인 것을 특징으로 하는 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자.
PCT/KR2009/001844 2008-04-15 2009-04-10 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자 WO2009128622A2 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/904,342 US8294164B2 (en) 2008-04-15 2010-10-14 Light-emitting device using clad layer consisting of asymmetrical units

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080034742A KR101000279B1 (ko) 2008-04-15 2008-04-15 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한발광소자
KR10-2008-0034742 2008-04-15

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US12/904,342 Continuation US8294164B2 (en) 2008-04-15 2010-10-14 Light-emitting device using clad layer consisting of asymmetrical units

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009128622A2 true WO2009128622A2 (ko) 2009-10-22
WO2009128622A3 WO2009128622A3 (ko) 2010-01-14

Family

ID=41199553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2009/001844 WO2009128622A2 (ko) 2008-04-15 2009-04-10 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8294164B2 (ko)
KR (1) KR101000279B1 (ko)
WO (1) WO2009128622A2 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2408028B1 (en) * 2010-07-16 2015-04-08 LG Innotek Co., Ltd. Light emitting device
US8426844B2 (en) 2010-08-04 2013-04-23 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, light emitting device package, and display device therewith
KR101781435B1 (ko) * 2011-04-13 2017-09-25 삼성전자주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR101954205B1 (ko) * 2013-02-04 2019-05-31 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
DE112016004375T5 (de) 2015-09-28 2018-06-21 Nichia Corporation Lichtemittierendes nitrid-halbleiter-element
DE102016111929A1 (de) * 2016-06-29 2018-01-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterkörper und Leuchtdiode
JP7338166B2 (ja) 2019-02-25 2023-09-05 日本電信電話株式会社 半導体装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070063207A1 (en) * 1998-03-12 2007-03-22 Koji Tanizawa Nitride semiconductor device
KR100714553B1 (ko) * 2005-12-06 2007-05-07 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR100755587B1 (ko) * 2006-07-12 2007-09-06 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광 소자
KR20070098031A (ko) * 2006-03-30 2007-10-05 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4047150B2 (ja) 2002-11-28 2008-02-13 ローム株式会社 半導体発光素子
KR100558455B1 (ko) * 2004-06-25 2006-03-10 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자
KR100716792B1 (ko) 2005-07-20 2007-05-14 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자
KR100835116B1 (ko) 2007-04-16 2008-06-05 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광 소자

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070063207A1 (en) * 1998-03-12 2007-03-22 Koji Tanizawa Nitride semiconductor device
KR100714553B1 (ko) * 2005-12-06 2007-05-07 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR20070098031A (ko) * 2006-03-30 2007-10-05 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자
KR100755587B1 (ko) * 2006-07-12 2007-09-06 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광 소자

Also Published As

Publication number Publication date
US20110084249A1 (en) 2011-04-14
KR20090109340A (ko) 2009-10-20
KR101000279B1 (ko) 2010-12-10
WO2009128622A3 (ko) 2010-01-14
US8294164B2 (en) 2012-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009128622A2 (ko) 비대칭적 단위 유닛으로 구성된 클래드층을 이용한 발광소자
US8008647B2 (en) Nitride semiconductor device with superlattice active layer including barrier layers with different energy band gaps
US7902544B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
MY129574A (en) Group iii nitride led with undoped cladding layer and multiple quantum well
CN107665952B (zh) 有机发光装置以及使用其的有机发光显示器
WO2000076004A1 (en) Nitride semiconductor device
WO2010018985A2 (ko) 반도체 발광소자
TW200735420A (en) Nitride semiconductor light-emitting element
WO2012046955A2 (ko) 질화물계 반도체 발광소자
EP2715826A1 (de) Organisches elektrolumineszierendes bauelement
KR102089316B1 (ko) 발광 소자 및 그를 가지는 유기 발광 표시 장치
CN109713153B (zh) 有机发光二极管单元、显示面板及其制备方法
WO2013171086A1 (de) Organisches optoelektronisches bauelement und verwendung eines transparenten anorganischen halbleiters in einer ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge
JP5388469B2 (ja) 発光素子
KR20040064772A (ko) 양자우물을 가지는 광소자
TW201338200A (zh) 發光二極體裝置
WO2010030106A2 (ko) 3족 질화물 반도체 발광소자
WO2016195342A1 (ko) 자외선 발광소자
CN105206721B (zh) 发光二极管
KR20150059667A (ko) 유기 전자소자 및 유기 전자소자의 제조방법
JP2755940B2 (ja) 発光素子
WO2015102343A1 (ko) 질화물 반도체 발광소자
WO2020121381A1 (ja) 発光素子、発光デバイス
WO2021177591A1 (ko) 저전류 영역에서의 효율 증대 마이크로 발광 다이오드 소자와 그의 제조 방법 및 그를 포함하는 디스플레이
CN211957673U (zh) 一种高亮led外延片

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09732011

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09732011

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2