WO2016028128A1 - Light emitting device and preparation method therefor - Google Patents

Light emitting device and preparation method therefor Download PDF

Info

Publication number
WO2016028128A1
WO2016028128A1 PCT/KR2015/008786 KR2015008786W WO2016028128A1 WO 2016028128 A1 WO2016028128 A1 WO 2016028128A1 KR 2015008786 W KR2015008786 W KR 2015008786W WO 2016028128 A1 WO2016028128 A1 WO 2016028128A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light emitting
emitting structure
semiconductor layer
shell
core
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/008786
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
박진섭
신동수
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
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 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Publication of WO2016028128A1 publication Critical patent/WO2016028128A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to form core shell particles having a core portion and a shell portion surrounding the core portion on a light emitting structure, and evaporating the core portion to form hollow particles. It relates to a method of manufacturing a light emitting device, and a light emitting device manufactured accordingly.
  • a light-emitting diode is a kind of pn junction diode, and is a semiconductor device using electroluminescence, which is a phenomenon in which a monochromatic light is emitted when a voltage is applied in a forward direction.
  • the wavelength of the emitted light is determined by the bandgap energy (Eg) of the material used.
  • Eg bandgap energy
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0120107 (Application No. 10-2012-0043115, Applicant Pohang University of Science and Technology Cooperation Foundation and two others) includes a solidified material layer and has a nanopattern, but the upper portion is lower than the lower region.
  • a light emitting diode having improved light extraction efficiency and a method of manufacturing the same are disclosed using a light extraction structure in which a region has a lower refractive index.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2007-0075592 (Application No. 10-2006-0004013, Applicant Seoul Biosis) has a top surface separated from the mother substrate after being grown on a mother substrate having an uneven surface.
  • a technology for manufacturing a light emitting diode including a first semiconductor layer having a concave-convex concave-convex shape on one side of a concave-convex surface, preventing light loss due to internal reflection and improving light extraction efficiency.
  • One technical problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting device having high reliability and a method of manufacturing the same.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting device having improved luminous efficiency and a method of manufacturing the same.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a light emitting device to minimize the deterioration of the light emitting structure in which light is emitted and at the same time maximize the luminous efficiency.
  • the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
  • the present invention provides a method of manufacturing a light emitting device.
  • a method of manufacturing a light emitting device includes preparing a light emitting structure (light emitting structure), the core shell particles having a core portion (core portion) and a shell portion (shell portion) surrounding the core portion, Forming on the light emitting structure, and by evaporating the core portion and the shell portion remaining, forming hollow particles (hollow particles) on the light emitting structure.
  • the shell portion may include a higher evaporation temperature (evaporation temperature) than the core portion.
  • the forming of the hollow particles may include heat treating the light emitting structure at a process temperature higher than an evaporation temperature of the core part and lower than an evaporation temperature of the shell part.
  • the shell part may include a value lower than a refractive index of the light emitting structure and higher than a refractive index of air.
  • the core part may be formed of polystyrene, and the shell part may be formed of silicon oxide.
  • the light extraction efficiency of the light emitted from the light emitting structure may include increasing as the thickness of the remaining shell portion increases.
  • the light emitting structure may include a gallium nitride based semiconductor layer.
  • the light emitting structure is disposed on a substrate, a first semiconductor layer of a first conductivity type on the substrate, an active layer on the first semiconductor layer, and the active layer, and a second semiconductor of a second conductivity type. And a layer, wherein the core shell particles and the hollow particles may be in contact with the second semiconductor layer.
  • the present invention provides a light emitting device.
  • the light emitting device includes a light emitting structure including a semiconductor layer having a first refractive index, a core region disposed on the light emitting structure, and having a second refractive index lower than the first refractive index, and the core region. It may include a shell portion surrounding the having a third refractive index lower than the first refractive index and higher than the second refractive index.
  • the thickness of the shell portion may include less than 70nm.
  • a part of the light emitted from the light emitting structure is emitted to the outside along the medium through which the refractive index gradually decreases through the semiconductor layer and the shell portion in turn, the other part of the light emitted from the light emitting structure May be suppressed into the core region and reflected by the inner wall of the shell portion.
  • the core region may include one having the same refractive index as air.
  • the present invention provides a method of manufacturing a light emitting device.
  • the method of manufacturing the light emitting device may include preparing a light emitting structure that emits light, having a core portion, and a shell portion surrounding the core portion. Forming core shell particles on the light emitting structure, and heat treating the light emitting structure to evaporate the core portion and to retain the shell portion to form hollow particles on the light emitting structure in an etchless process. Formed on, it may include improving the extraction efficiency of the light emitted from the light emitting structure.
  • a part of the light emitted from the light emitting structure is entered into the hollow particles, is reflected from the inner wall of the shell portion, the other part of the light emitted from the light emitting structure, the shell portion of the hollow particles Can pass through and be released to the outside.
  • the plurality of hollow particles may be provided on the light emitting structure, and the plurality of hollow particles may be spaced apart from each other.
  • the light extraction efficiency may be adjusted according to the thickness of the shell portion.
  • the shell portion may include a thickness of less than 70nm.
  • the core part may be formed of an organic material
  • the shell part may be formed of an inorganic material
  • the light emitting structure is disposed on a substrate, a first semiconductor layer of a first conductivity type on the substrate, an active layer on the first semiconductor layer, and the active layer, and a second semiconductor of a second conductivity type.
  • the shell may be formed of an insulating material, may contact the second semiconductor layer, and may have a higher refractive index than the second semiconductor layer.
  • the second semiconductor layer may include gallium nitride.
  • core shell particles having a core part and a shell part are formed on the light emitting structure, the core part is evaporated, and the shell part remains, and hollow particles may be formed.
  • the core part may be evaporated at a temperature lower than an evaporation temperature of the shell part and a temperature at which the light emitting structure deteriorates, and thus the hollow particles may be manufactured while minimizing deterioration of the light emitting structure. Accordingly, a highly reliable light emitting device and a method of manufacturing the same can be provided.
  • the hollow position the light extraction efficiency of the light emitted from the light emitting structure is improved, it is possible to provide a high light emitting device.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph illustrating EL (electroluminescence) of a light emitting device manufactured according to a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph illustrating light emission efficiency according to a thickness of a shell part of hollow particles included in a light emitting device manufactured according to a method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • second component in another embodiment.
  • Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment.
  • the term 'and / or' is used herein to include at least one of the components listed before and after.
  • connection is used herein to mean both indirectly connecting a plurality of components, and directly connecting.
  • FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a light emitting structure is prepared (S110).
  • the light emitting structure includes a substrate 100, an undoped semiconductor layer 105, a first semiconductor layer 110 of a first conductivity type, an active layer 115, and a second semiconductor of a second conductivity type. It may include layer 120.
  • the substrate 100 may be any one of a semiconductor substrate (eg, a silicon substrate, a compound semiconductor substrate), a glass substrate, or a metal substrate.
  • the substrate 100 may be formed of any one of sapphire (Al 2 O 3 ), GaN, SiC, Si, ZnO, GaAs, InP, Ge, Ga 2 O 3 , ZrB 2, or GaP.
  • the substrate 100 may be flexible.
  • the undoped semiconductor layer 105 may be provided on the substrate 100.
  • the undoped semiconductor layer 105 may be formed of an undoped gallium nitride layer (undoped-GaN, U-GaN).
  • the undoped semiconductor layer 105 may be a liquid phase epitaxy (LPE), vapor phase epitaxy (VPE), molecular beam epitaxy (MBE), or organic It may be formed using any one method of metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
  • a buffer layer may be further disposed between the substrate 100 and the undoped semiconductor layer 105.
  • the buffer layer may be used to relieve stress due to lattice mismatch between the substrate 100 and the undoped semiconductor layer 105.
  • the buffer layer may include at least one of GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, or AlInN.
  • the first semiconductor layer 110 may be provided on the undoped semiconductor layer 105.
  • the first semiconductor layer 110 may be doped with a dopant of a first conductivity type.
  • the first semiconductor layer 110 may be an N-type semiconductor layer doped with an N-type dopant.
  • the N-type dopant includes at least one of silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), tellurium (Te), and selenium (Se), and the first semiconductor layer 110 ) May include one in which the N-type dopant is doped in at least one of GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, or AlInN.
  • the first semiconductor layer 110 may be formed by an epitaxial process using the undoped semiconductor layer 105 as a seed layer.
  • the second semiconductor layer 120 may be provided on the first semiconductor layer 110 and the active layer 115.
  • the second semiconductor layer 120 may be doped with a dopant of a second conductivity type different from the first conductivity type.
  • the second semiconductor layer 120 may be a P-type semiconductor layer doped with a P-type dopant.
  • the P-type dopant includes at least one of magnesium (Mg), zinc (Zn), barium (Ba), or calcium (Ca)
  • the second semiconductor layer 120 includes GaN, AlN
  • the P-type dopant may be doped in at least one of AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, or AlInN.
  • the second semiconductor layer 140 may be formed using any one of a liquid phase growth method, a vapor phase growth method, a molecular beam growth method, or an organometallic chemical vapor deposition method.
  • the active layer 115 may be provided between the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 120. In the active layer 115, electrons supplied from the first semiconductor layer 110 and holes supplied from the second semiconductor layer 120 combine to generate excitons, and the energy state of the excitons transitions to emit light. can do.
  • the active layer 115 may be formed in a structure such as a multi-quantum well (MQW), a quantum dot, or the like.
  • the active layer 115 may be an InGaN film, an InGaN film doped with zinc (Zn) or silicon (Si).
  • the active layer 115 may be formed using any one of a liquid phase growth method, a vapor phase growth method, a molecular beam growth method, or an organometallic chemical vapor deposition method.
  • the light emitting structure may further include a first electrode 132 connected to the first semiconductor layer 110 and a second electrode 134 connected to the second semiconductor layer 120.
  • the first electrode 132 may be provided on an upper surface of the first semiconductor layer 110.
  • the second electrode 134 may be provided on the upper surface 120A of the second semiconductor layer 120.
  • the first electrode 132 and the second electrode 134 may include at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), indium (In), or silver (Au). It can be formed using.
  • core-shell particles 140 may be formed on the light emitting structure (S120). Specifically, the core shell particles 140 may be formed on the upper surface 120A of the second semiconductor layer 120 of the light emitting structure. According to an embodiment, the core shell particles 140 may be formed on the upper surface 120A of the second semiconductor layer 120 by a spin coating method.
  • the core shell particle 140 may include a core portion 142 and a shell portion 144 substantially conformally surrounding the core portion 142.
  • the core shell particles 140 may directly contact the upper surface 120A of the second semiconductor layer 120.
  • the shell portion 144 of the core shell particle 140 may directly contact the upper surface 120A of the second semiconductor layer 120.
  • the thickness of the shell portion 144 may be substantially uniform.
  • the core part 142 and the shell part 144 may be formed of different materials.
  • the core part 142 may have an evaporation temperature lower than a temperature at which the light emitting structure is degraded, and the shell part 144 may have a higher evaporation temperature than the core part 142.
  • It can be formed of a material having.
  • the core part 142 may be formed of polystyrene, and the shell part 144 may be formed of silicon oxide.
  • the core part 142 may be formed of an organic material, and the shell part 144 may be formed of aluminum oxide (for example, Al 2 O 3 ).
  • the shell portion 144 may be formed of a material that is lower than the refractive index of the light emitting structure and higher than the refractive index of air.
  • the shell part 144 may be formed of a material having a refractive index lower than that of the second semiconductor layer 120 of the light emitting structure.
  • the shell portion 144 may have a silicon oxide lower than the refractive index (about 2.5) of the gallium nitride and higher than the refractive index of air (eg, SiO). 2 ) can be formed.
  • the core part 142 may be evaporated and the shell part 144 may be left to form hollow particles 140H (hollow particles) on the light emitting structure (S130).
  • the thickness of the shell portion 144 may be 70nm or less. In the range where the thickness of the shell portion 144 is 70 nm or less, the light extraction efficiency emitted from the light emitting structure may increase as the thickness of the shell portion 144 increases. On the other hand, as the thickness of the shell portion 144 increases, it may not be easy to evaporate the core portion 142. Therefore, the maximum value of the thickness of the shell portion 144 may be 70 nm.
  • the core portion 142 may have an evaporation temperature lower than the temperature at which the light emitting structure is degraded
  • the shell portion 144 may have the core portion ( 142). Accordingly, at a process temperature higher than the evaporation temperature of the core portion 142, lower than the evaporation temperature of the shell portion 144, and lower than a temperature at which the light emitting structure is degraded, the light emitting structure is heat treated.
  • the core portion 142 may be evaporated and the shell portion 144 may remain.
  • hollow particles 140H having hollows 142H generated by evaporation of the core part 142 and the shell parts 144 remaining around the hollows 142H may be formed.
  • the light emitting structure for about 30 minutes at a process temperature of about 500 degrees Celsius higher than the evaporation temperature of polystyrene.
  • heat treatment hollow particles having a silicon oxide shell portion can be formed.
  • the light emitting structure When plasma etching or chemical etching is performed to form hollow particles on a light emitting structure (eg, a light emitting diode), the light emitting structure may be degraded during a process of plasma etching or chemical etching. Can be. For this reason, the reliability and / or luminous efficiency of a light emitting element may fall.
  • a light emitting structure eg, a light emitting diode
  • the core portion 142 may be evaporated at a temperature lower than the temperature at which the shell portion 144 is evaporated and the light emitting structure is degraded. Accordingly, the hollow particles 140H may be formed on the light emitting structure while the deterioration of the light emitting structure is minimized. For this reason, a highly reliable light emitting element and its manufacturing method can be provided.
  • the light emitting device may include the light emitting structure described with reference to FIGS. 1 to 4 and the light extracting particles 140H on the light emitting structure.
  • the light emitting structure is formed on the substrate 100, the undoped semiconductor layer 105 on the substrate 100, and the undoped semiconductor layer 105, as described with reference to FIGS. 1 to 4 above.
  • the first semiconductor layer 110, the active layer 115 on the first semiconductor layer 110, and the second semiconductor layer 120 on the active layer 115 may be included.
  • Light generated by the active layer 115 may pass through the second semiconductor layer 120 having the first refractive index and be emitted to the outside.
  • the first refractive index may be greater than the refractive index of air.
  • the light extracting particles 140H may include a core region 142H and a shell portion 144 surrounding the core region 142H.
  • the core region 142H may have a second refractive index lower than the first refractive index.
  • the refractive index of the core region 142H may be substantially the same as the refractive index of air.
  • the shell portion 144 may have a third refractive index lower than the first refractive index and higher than the second refractive index.
  • the light extracting particles 140H may correspond to the hollow particles 140H described with reference to FIGS. 1 to 4 described above, and the core region 142H and the shell portion 144. May correspond to the hollow 142H and the shell portion 144 described with reference to FIGS. 1 to 4 described above.
  • the shell portion 144 included in the light extracting particles 140H is formed of a material lower than the refractive index of the second semiconductor layer 120 of the light emitting structure and higher than the refractive index of air.
  • Light generated in the active layer 115 and transmitted through the second semiconductor layer 120 may pass through the shell portion 144 of the light extraction particles 140H and may be emitted to the outside (air). That is, light generated in the active layer 115 may pass through the second semiconductor layer 120 and the shell portion 144 in order, and may be emitted to the outside (air) along a medium in which the refractive index is gradually reduced. . Accordingly, light generated in the active layer 115 may be efficiently emitted to the outside, thereby providing a light emitting device having improved light extraction efficiency.
  • the light generated in the active layer 115 and entered into the light extraction particles 140H, ie, into the core region 142H is formed by the inner wall of the shell portion 144. It may be reflected in the core region 142H. That is, by the core region 142H of the light extracting particles 140H on the light emitting structure, light generated in the active layer 115 and transmitted to the second semiconductor layer 120 and emitted to the outside is efficient. Can be scattered. As a result, a light emitting device having improved luminous efficiency may be provided.
  • the second Snell's law due to the difference in refractive index between the semiconductor layer 120 and external air (for example, about 2.5 when the second semiconductor layer 120 is formed of gallium nitride, external air 1, and difference in refractive index 1.5) According to the law, a part of the light emitted from the active layer 115 may be totally internally reflected. In addition, a portion of the light that is not totally internally reflected may be Fresnel reflection. Accordingly, there is a problem that the light emitted from the active layer 115 is not efficiently emitted to the outside.
  • FIG. 5 is a graph illustrating EL (electroluminescence) of a light emitting device manufactured according to a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • core shell particles having a gallium nitride-based light emitting diode and a polystyrene core portion and a SiO 2 shell portion were prepared. After spin-coating the core shell particles on the light emitting diode, the light-emitting device having SiO 2 hollow particles was manufactured according to an embodiment of the present invention by heat-treating at 500 ° C. for 30 minutes.
  • a light emitting device in which the hollow particles were omitted was prepared on a light emitting diode.
  • a second comparative example of the embodiment of the present invention provides a light emitting device having SiO 2 particles on a light emitting diode. Ready.
  • the light emitting device having SiO 2 particles on the light emitting diode according to the second comparative example in comparison with the light emitting device according to the first comparative example in which hollow particles are omitted on the light emitting diode, the light emitting device having SiO 2 particles on the light emitting diode according to the second comparative example, and in the embodiment Accordingly, it can be seen that the light emitting efficiency of the light emitting device having SiO 2 hollow particles on the light emitting diode is higher. In addition, as compared with the light emitting device according to the second comparative example, it can be seen that the light emission efficiency of the light emitting device according to the embodiment of the present invention is improved.
  • FIG. 6 is a graph illustrating light emission efficiency according to a thickness of a shell part of hollow particles included in a light emitting device manufactured according to a method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a light emitting device having hollow particles having SiO 2 shell portions having various thicknesses was manufactured according to an embodiment of the present invention by the method described with reference to FIG. 5.
  • the thickness of the shell portion of the hollow particles increases, it can be seen that the light extraction efficiency is improved.
  • the thickness of a shell part is thicker than 70 nm, it can confirm that light extraction efficiency does not improve. That is, in the case of manufacturing hollow particles by evaporating the core part according to the embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 4, the thickness of the shell part being 70 nm or less facilitates the evaporation of the core part. It can be seen that the method of maximizing the light extraction efficiency.
  • the light emitting device may be used in display devices, automobile lighting devices, household and industrial lighting devices of various multimedia devices such as smart phones, tablet PCs, and TVs.

Abstract

Disclosed is a preparation method of a light emitting device. The preparation method of the light emitting device comprises the steps of: preparing a light emitting structure; forming, on the light emitting structure, core-shell particles which have a core portion, and a shell portion surrounding the core portion; and evaporating the core portion and maintaining the shell portion, thereby forming hollow particles on the light emitting structure.

Description

발광 소자 및 그 제조 방법Light emitting element and manufacturing method thereof
본 발명은 발광 소자 및 그 제조 방법으로, 보다 상세하게는, 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸는 쉘부를 갖는 코어쉘 입자를 발광 구조물 상에 형성하고, 상기 코어부를 증발시켜 중공 입자를 형성하는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법, 및 이에 따라 제조된 발광 소자에 관련된 것이다.The present invention relates to a light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to form core shell particles having a core portion and a shell portion surrounding the core portion on a light emitting structure, and evaporating the core portion to form hollow particles. It relates to a method of manufacturing a light emitting device, and a light emitting device manufactured accordingly.
발광 다이오드(light-emitting diode; LED)는 p-n 접합 다이오드의 일종으로, 순방향으로 전압이 걸릴 때 단파장광(monochromatic light)이 방출되는 현상인 전기발광효과(electroluminescence)를 이용한 반도체 소자로서, 발광 다이오드로부터 방출되는 빛의 파장은 사용되는 소재의 밴드 갭 에너지(bandgap energy, Eg)에 의해 결정된다. 특히, 최근에는, 질화물계 반도체 물질로 제조된 발광 소자들이 상용화되고 있는 추세이다. A light-emitting diode (LED) is a kind of pn junction diode, and is a semiconductor device using electroluminescence, which is a phenomenon in which a monochromatic light is emitted when a voltage is applied in a forward direction. The wavelength of the emitted light is determined by the bandgap energy (Eg) of the material used. In particular, recently, light emitting devices made of nitride-based semiconductor materials have been commercialized.
발광 다이오드와 같은 발광 소자(light emitting device)에 대한 연구가 활발히 진행되어, 발광 소자의 구조, 발광 소자에 적용되는 재료를 개발하여, 발광 소자의 효율 및 신뢰성을 향상시키는 기술은 한계에 다다르고 있다. Researches on light emitting devices such as light emitting diodes have been actively conducted, and the technology for improving the efficiency and reliability of light emitting devices has reached its limit by developing the structure of the light emitting devices and materials applied to the light emitting devices. .
따라서, 발광 소자의 광 효율을 증가시키기 위해서 새로운 방법이 다양하게 연구되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개 공보 10-2013-0120107(출원번호 10-2012-0043115, 출원인 포항공과대학교 산학협력단 외 2인)에는, 고화 물질층을 포함하고 나노 패턴을 갖되, 하부 영역에 비해 상부 영역이 더 낮은 굴절률을 갖는 광 추출 구조체를 이용하여, 광 추출 효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. Therefore, a variety of new methods have been studied to increase the light efficiency of light emitting devices. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0120107 (Application No. 10-2012-0043115, Applicant Pohang University of Science and Technology Cooperation Foundation and two others) includes a solidified material layer and has a nanopattern, but the upper portion is lower than the lower region. A light emitting diode having improved light extraction efficiency and a method of manufacturing the same are disclosed using a light extraction structure in which a region has a lower refractive index.
다른 예를 들어, 대한민국 특허 공개 공보 10-2007-0075592(출원번호 10-2006-0004013, 출원인 서울바이오시스)에는 요철된 일면을 갖는 모기판 위에 성장된 후 모기판으로부터 분리된 상면이 모기판의 요철된 일면의 역상으로 요철된 제1 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 제조하여, 내부 반사에 의한 광 손실을 방지하고 광 추출 효율을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. In another example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2007-0075592 (Application No. 10-2006-0004013, Applicant Seoul Biosis) has a top surface separated from the mother substrate after being grown on a mother substrate having an uneven surface. Disclosed is a technology for manufacturing a light emitting diode including a first semiconductor layer having a concave-convex concave-convex shape on one side of a concave-convex surface, preventing light loss due to internal reflection and improving light extraction efficiency.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고신뢰성의 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting device having high reliability and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 발광 효율이 향상된 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting device having improved luminous efficiency and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 광이 방출되는 발광 구조물의 열화를 최소화하는 동시에 발광 효율이 최대화시키는 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a light emitting device to minimize the deterioration of the light emitting structure in which light is emitted and at the same time maximize the luminous efficiency.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 발광 소자의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention provides a method of manufacturing a light emitting device.
일 실시 예에 따르면, 발광 소자의 제조 방법은, 발광 구조물(light emitting structure)을 준비하는 단계, 코어부(core portion), 및 상기 코어부를 둘러싸는 쉘부(shell portion)를 갖는 코어쉘 입자를, 상기 발광 구조물 상에 형성하는 단계, 및 상기 코어부를 증발시키고 상기 쉘부를 잔존시켜, 상기 발광 구조물 상에 중공 입자(hollow particle)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, a method of manufacturing a light emitting device includes preparing a light emitting structure (light emitting structure), the core shell particles having a core portion (core portion) and a shell portion (shell portion) surrounding the core portion, Forming on the light emitting structure, and by evaporating the core portion and the shell portion remaining, forming hollow particles (hollow particles) on the light emitting structure.
일 실시 예에 따르면, 상기 쉘부는, 상기 코어부보다 높은 증발 온도(evaporation temperature)를 갖는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the shell portion may include a higher evaporation temperature (evaporation temperature) than the core portion.
일 실시 예에 따르면, 상기 중공 입자를 형성하는 단계는, 상기 코어부의 증발 온도보다 높고, 상기 쉘부의 증발 온도보다 낮은 공정 온도에서 상기 발광 구조물을 열처리하는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the forming of the hollow particles may include heat treating the light emitting structure at a process temperature higher than an evaporation temperature of the core part and lower than an evaporation temperature of the shell part.
일 실시 예에 따르면, 상기 쉘부는, 상기 발광 구조물의 굴절률보다 낮고, 공기의 굴절률보다 높은 값을 갖는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the shell part may include a value lower than a refractive index of the light emitting structure and higher than a refractive index of air.
일 실시 예에 따르면, 상기 코어부는 폴리스티렌(polystyrene)으로 형성되고, 상기 쉘부는 실리콘 산화물로 형성되는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the core part may be formed of polystyrene, and the shell part may be formed of silicon oxide.
일 실시 예에 따르면, 상기 쉘부의 두께는 70nm 이하인 범위 내에서, 상기 발광 구조물에서 방출되는 광의 광 추출 효율은, 상기 잔존된 상기 쉘부의 두께가 증가할수록 증가되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, within the range of the thickness of the shell portion 70nm or less, the light extraction efficiency of the light emitted from the light emitting structure may include increasing as the thickness of the remaining shell portion increases.
일 실시 예에 따르면, 상기 발광 구조물은 질화 갈륨계 반도체층을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the light emitting structure may include a gallium nitride based semiconductor layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 발광 구조물은, 기판, 상기 기판 상의 제1 도전형의 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 상의 활성층, 및 상기 활성층 상에 배치되고, 제2 도전형의 제2 반도체층을 포함하고, 상기 코어쉘 입자 및 상기 중공 입자는 상기 제2 반도체층에 접촉되는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the light emitting structure is disposed on a substrate, a first semiconductor layer of a first conductivity type on the substrate, an active layer on the first semiconductor layer, and the active layer, and a second semiconductor of a second conductivity type. And a layer, wherein the core shell particles and the hollow particles may be in contact with the second semiconductor layer.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 발광 소자를 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention provides a light emitting device.
일 실시 예에 따르면, 발광 소자는, 제1 굴절률을 갖는 반도체층을 포함하는 발광 구조물, 및 상기 발광 구조물 상에 배치되고, 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 코어 영역, 및 상기 코어 영역을 둘러싸고 상기 제1 굴절률보다 낮고 상기 제2 굴절률보다 높은 제3 굴절률을 갖는 쉘부를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the light emitting device includes a light emitting structure including a semiconductor layer having a first refractive index, a core region disposed on the light emitting structure, and having a second refractive index lower than the first refractive index, and the core region. It may include a shell portion surrounding the having a third refractive index lower than the first refractive index and higher than the second refractive index.
일 실시 예에 따르면, 상기 쉘부의 두께는 70nm 이하인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the thickness of the shell portion may include less than 70nm.
일 실시 예에 따르면, 상기 발광 구조물에서 방출된 광의 일부는, 상기 반도체층, 및 상기 쉘부를 차례로 통과하여 굴절률이 점차적으로 감소되는 매질을 따라 외부로 방출되고, 상기 발광 구조물에서 방출된 광의 다른 일부는 상기 코어 영역 내로 진압하여, 상기 쉘부의 내벽에 의해 반사되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, a part of the light emitted from the light emitting structure is emitted to the outside along the medium through which the refractive index gradually decreases through the semiconductor layer and the shell portion in turn, the other part of the light emitted from the light emitting structure May be suppressed into the core region and reflected by the inner wall of the shell portion.
일 실시 예에 따르면, 상기 코어 영역은 공기와 동일한 굴절률을 갖는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the core region may include one having the same refractive index as air.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 발광 소자의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention provides a method of manufacturing a light emitting device.
일 실시 예에 따르면, 상기 발광 소자의 제조 방법은, 광을 방출하는 발광 구조물(light emitting structure)을 준비하는 단계, 코어부(core portion), 및 상기 코어부를 둘러싸는 쉘부(shell portion)를 갖는 코어쉘 입자를, 상기 발광 구조물 상에 형성하는 단계, 및 상기 발광 구조물을 열 처리하여, 상기 코어부를 증발시키고, 상기 쉘부를 잔존시켜, 중공 입자를 비식각 공정으로(etchless process) 상기 발광 구조물 상에 형성하여, 상기 발광 구조물에서 방출된 광의 추출 효율 향상시키는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method of manufacturing the light emitting device may include preparing a light emitting structure that emits light, having a core portion, and a shell portion surrounding the core portion. Forming core shell particles on the light emitting structure, and heat treating the light emitting structure to evaporate the core portion and to retain the shell portion to form hollow particles on the light emitting structure in an etchless process. Formed on, it may include improving the extraction efficiency of the light emitted from the light emitting structure.
일 실시 예에 따르면, 상기 발광 구조물에서 방출된 광의 일부는, 상기 중공 입자 내부로 진입하여, 상기 쉘부의 내벽에서 반사되고, 상기 발광 구조물에서 방출된 광의 다른 일부는, 상기 중공 입자의 상기 쉘부를 통과하여 외부로 방출될 수 있다. According to one embodiment, a part of the light emitted from the light emitting structure is entered into the hollow particles, is reflected from the inner wall of the shell portion, the other part of the light emitted from the light emitting structure, the shell portion of the hollow particles Can pass through and be released to the outside.
일 실시 예에 따르면, 상기 발광 구조물 상에 상기 중공 입자는 복수로 제공되고, 상기 복수의 중공 입자는 서로 이격되어 배치될 수 있다. According to one embodiment, the plurality of hollow particles may be provided on the light emitting structure, and the plurality of hollow particles may be spaced apart from each other.
일 실시 예에 따르면, 상기 쉘부의 두께에 따라서, 광 추출 효율이 조절될 수 있다. According to one embodiment, the light extraction efficiency may be adjusted according to the thickness of the shell portion.
일 실시 예에 따르면, 상기 쉘부의 두께가 70nm 이하인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the shell portion may include a thickness of less than 70nm.
일 실시 예에 따르면, 상기 코어부는 유기물로 형성되고, 상기 쉘부는 무기물로 형성될 수 있다. According to an embodiment, the core part may be formed of an organic material, and the shell part may be formed of an inorganic material.
일 실시 예에 따르면, 상기 발광 구조체는, 기판, 상기 기판 상의 제1 도전형의 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 상의 활성층, 및 상기 활성층 상에 배치되고, 제2 도전형의 제2 반도체층을 포함하고, 상기 쉘부는 절연성 물질로 형성되고, 상기 제2 반도체층에 접촉하고, 상기 제2 반도체층보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. According to an embodiment, the light emitting structure is disposed on a substrate, a first semiconductor layer of a first conductivity type on the substrate, an active layer on the first semiconductor layer, and the active layer, and a second semiconductor of a second conductivity type. The shell may be formed of an insulating material, may contact the second semiconductor layer, and may have a higher refractive index than the second semiconductor layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 반도체층은 질화 갈륨을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the second semiconductor layer may include gallium nitride.
본 발명의 실시 예에 따르면, 발광 구조물 상에, 코어부 및 쉘부를 갖는 코어쉘 입자가 형성되고, 상기 코어부가 증발되고, 상기 쉘부가 잔존되어, 중공 입자가 형성될 수 있다. 상기 코어부가 상기 쉘부의 증발온도 및 상기 발광 구조물이 열화되는 온도보다 낮은 온도에서 증발되어, 상기 발광 구조물의 열화를 최소화하면서 상기 중공 입자가 제조될 수 있다. 이에 따라, 고신뢰성의 발광 소자 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, core shell particles having a core part and a shell part are formed on the light emitting structure, the core part is evaporated, and the shell part remains, and hollow particles may be formed. The core part may be evaporated at a temperature lower than an evaporation temperature of the shell part and a temperature at which the light emitting structure deteriorates, and thus the hollow particles may be manufactured while minimizing deterioration of the light emitting structure. Accordingly, a highly reliable light emitting device and a method of manufacturing the same can be provided.
또한, 상기 중공 입장에 의해, 상기 발광 구조물에서 방출된 광의 광 추출 효율이 향상되어, 고발광의 발광 소자가 제공될 수 있다. In addition, by the hollow position, the light extraction efficiency of the light emitted from the light emitting structure is improved, it is possible to provide a high light emitting device.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 4는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 2 to 4 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법에 따라 제조된 발광 소자의 EL(electroluminescence)를 설명하기 위한 그래프이다. 5 is a graph illustrating EL (electroluminescence) of a light emitting device manufactured according to a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법에 따라 제조된 발광 소자에 포함된 중공 입자의 쉘부의 두께에 따른 발광 효율을 설명하기 위한 그래프이다. 6 is a graph illustrating light emission efficiency according to a thickness of a shell part of hollow particles included in a light emitting device manufactured according to a method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the exemplary embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed contents are thorough and complete, and that the spirit of the present invention can be sufficiently delivered to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In the present specification, when a component is mentioned to be on another component, it means that it may be formed directly on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical contents.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, the term 'and / or' is used herein to include at least one of the components listed before and after.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. In the specification, the singular encompasses the plural unless the context clearly indicates otherwise. In addition, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, element, or combination thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, steps, configurations It should not be understood to exclude the possibility of the presence or the addition of elements or combinations thereof. In addition, the term "connection" is used herein to mean both indirectly connecting a plurality of components, and directly connecting.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2 내지 4는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 구조물(light emitting structure)이 준비된다(S110). 상기 발광 구조물은, 기판(100), 도핑되지 않은 반도체층(105, undoped semiconductor layer), 제1 도전형의 제1 반도체층(110), 활성층(115), 및 제2 도전형의 제2 반도체층(120)을 포함할 수 있다. 1 and 2, a light emitting structure is prepared (S110). The light emitting structure includes a substrate 100, an undoped semiconductor layer 105, a first semiconductor layer 110 of a first conductivity type, an active layer 115, and a second semiconductor of a second conductivity type. It may include layer 120.
상기 기판(100)은, 반도체 기판(예를 들어, 실리콘 기판, 화합물 반도체 기판), 유리 기판, 또는 금속 기판 중에서 어느 하나일 수 있다. 또는, 상기 기판(100)은 사파이어(Al2O3), GaN, SiC, Si, ZnO, GaAs, InP, Ge, Ga2O3, ZrB2 또는 GaP 중에서 어느 하나로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100)은 유연(flexible)할 수 있다. The substrate 100 may be any one of a semiconductor substrate (eg, a silicon substrate, a compound semiconductor substrate), a glass substrate, or a metal substrate. Alternatively, the substrate 100 may be formed of any one of sapphire (Al 2 O 3 ), GaN, SiC, Si, ZnO, GaAs, InP, Ge, Ga 2 O 3 , ZrB 2, or GaP. According to an embodiment, the substrate 100 may be flexible.
상기 도핑되지 않은 반도체층(105)은, 상기 기판(100) 상에 제공될 수 있다. 상기 도핑되지 않은 반도체층(105)은 도핑되지 않은 질화 갈륨층(undoped-GaN, U-GaN)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 도핑되지 않은 반도체층(105)은 액상 성장법(liquid phase epitaxy, LPE), 기상 성장법(vapor phase epitaxy, VPE), 분자빔 성장법(molecular beam epitaxy, MBE), 또는 유기금속 화학기상증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD) 중에서 어느 하나의 방법을 이용하여 형성될 수 있다. The undoped semiconductor layer 105 may be provided on the substrate 100. The undoped semiconductor layer 105 may be formed of an undoped gallium nitride layer (undoped-GaN, U-GaN). For example, the undoped semiconductor layer 105 may be a liquid phase epitaxy (LPE), vapor phase epitaxy (VPE), molecular beam epitaxy (MBE), or organic It may be formed using any one method of metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
도면에 도시되지 않았으나, 상기 기판(100)과 상기 도핑되지 않은 반도체층(105) 사이에 버퍼층이 더 배치될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(100)과 상기 도핑되지 않은 반도체층(105) 사이의 격자 불일치에 따른 스트레스를 완화하기 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, 또는 AlInN 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. Although not shown, a buffer layer may be further disposed between the substrate 100 and the undoped semiconductor layer 105. The buffer layer may be used to relieve stress due to lattice mismatch between the substrate 100 and the undoped semiconductor layer 105. For example, the buffer layer may include at least one of GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, or AlInN.
상기 제1 반도체층(110)은 상기 도핑되지 않은 반도체층(105) 상에 제공될 수 있다. 상기 제1 반도체층(110)은 제1 도전형의 도펀트로 도핑될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 반도체층(110)은 N 형 도펀트로 도핑된 N형 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 상기 N 형 도펀트는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 또는 텔루륨(Te), 셀레늄(Se) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 제1 반도체층(110)은, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, 또는 AlInN 중에서 적어도 어느 하나에 상기 N형 도펀트가 도핑된 것을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 반도체층(110)은, 상기 도핑되지 않은 반도체층(105)을 시드층(seed layer)으로 이용한 에피택시얼 공정으로 형성될 수 있다. The first semiconductor layer 110 may be provided on the undoped semiconductor layer 105. The first semiconductor layer 110 may be doped with a dopant of a first conductivity type. According to an embodiment, the first semiconductor layer 110 may be an N-type semiconductor layer doped with an N-type dopant. For example, the N-type dopant includes at least one of silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), tellurium (Te), and selenium (Se), and the first semiconductor layer 110 ) May include one in which the N-type dopant is doped in at least one of GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, or AlInN. According to an embodiment, the first semiconductor layer 110 may be formed by an epitaxial process using the undoped semiconductor layer 105 as a seed layer.
상기 제2 반도체층(120)은 상기 제1 반도체층(110) 및 상기 활성층(115) 상에 제공될 수 있다. 상기 제2 반도체층(120)은 상기 제1 도전형과 다른 제2 도전형의 도펀트로 도핑될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 반도체층(120)은 P 형 도펀트로 도핑된 P 형 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 상기 P형 도펀트는 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 바륨(Ba), 또는 칼슘(Ca) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 반도체층(120)은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, 또는 AlInN 중에서 적어도 어느 하나에 상기 P형 도펀트가 도핑된 것을 포함할 수 있다. 상기 제2 반도체층(140)은, 액상 성장법, 기상 성장법, 분자빔 성장법, 또는 유기금속 화학기상 증착법 중에서 어느 하나의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.The second semiconductor layer 120 may be provided on the first semiconductor layer 110 and the active layer 115. The second semiconductor layer 120 may be doped with a dopant of a second conductivity type different from the first conductivity type. According to an embodiment, the second semiconductor layer 120 may be a P-type semiconductor layer doped with a P-type dopant. For example, the P-type dopant includes at least one of magnesium (Mg), zinc (Zn), barium (Ba), or calcium (Ca), and the second semiconductor layer 120 includes GaN, AlN, The P-type dopant may be doped in at least one of AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, or AlInN. The second semiconductor layer 140 may be formed using any one of a liquid phase growth method, a vapor phase growth method, a molecular beam growth method, or an organometallic chemical vapor deposition method.
상기 활성층(115)은, 상기 제1 반도체층(110) 및 상기 제2 반도체층(120) 사이에 제공될 수 있다. 상기 활성층(115)은 상기 제1 반도체층(110)에서 공급된 전자와 상기 제2 반도체층(120)에서 공급된 정공이 결합하여 여기자를 생성하고, 상기 여기자의 에너지 상태가 천이되어 광을 방출할 수 있다. The active layer 115 may be provided between the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 120. In the active layer 115, electrons supplied from the first semiconductor layer 110 and holes supplied from the second semiconductor layer 120 combine to generate excitons, and the energy state of the excitons transitions to emit light. can do.
상기 활성층(115)은 다양자웰(multi-quantum well: MQW), 양자점(Quantum Dot) 등의 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(115)은 InGaN 막, 아연(Zn) 또는 실리콘(Si)이 도핑된 InGaN 막 일 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(115)은 액상 성장법, 기상 성장법, 분자빔 성장법, 또는 유기금속 화학기상 증착법 중에서 어느 하나의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.The active layer 115 may be formed in a structure such as a multi-quantum well (MQW), a quantum dot, or the like. For example, the active layer 115 may be an InGaN film, an InGaN film doped with zinc (Zn) or silicon (Si). For example, the active layer 115 may be formed using any one of a liquid phase growth method, a vapor phase growth method, a molecular beam growth method, or an organometallic chemical vapor deposition method.
상기 발광 구조물은, 상기 제1 반도체층(110)과 연결된 제1 전극(132) 및 상기 제2 반도체층(120)과 연결된 제2 전극(134)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(132)은 상기 제1 반도체층(110)의 상부면 상에 제공될 수 있다. 상기 제2 전극(134)은 상기 제2 반도체층(120)의 상부면(120A) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(132) 및 상기 제2 전극(134)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 인듐(In), 또는 은(Au) 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다. The light emitting structure may further include a first electrode 132 connected to the first semiconductor layer 110 and a second electrode 134 connected to the second semiconductor layer 120. The first electrode 132 may be provided on an upper surface of the first semiconductor layer 110. The second electrode 134 may be provided on the upper surface 120A of the second semiconductor layer 120. For example, the first electrode 132 and the second electrode 134 may include at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), indium (In), or silver (Au). It can be formed using.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 발광 구조물 상에 코어쉘 입자(140, core-shell particle)들이 형성될 수 있다(S120). 구체적으로, 상기 발광 구조물의 상기 제2 반도체층(120)의 상기 상부면(120A) 상에 상기 코어쉘 입자(140)들이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 코어쉘 입자들(140)은 스핀 코팅(spin coating) 방법으로, 상기 제2 반도체층(120)의 상기 상부면(120A) 상에 형성될 수 있다. 1 and 3, core-shell particles 140 may be formed on the light emitting structure (S120). Specifically, the core shell particles 140 may be formed on the upper surface 120A of the second semiconductor layer 120 of the light emitting structure. According to an embodiment, the core shell particles 140 may be formed on the upper surface 120A of the second semiconductor layer 120 by a spin coating method.
상기 코어쉘 입자(140)는, 코어부(142, core portion) 및 상기 코어부(142)를 실질적으로 콘포말하게(conformally)하게 둘러싸는 쉘부(144, shell portion)을 포함할 수 있다. 상기 코어쉘 입자(140)들은, 상기 제2 반도체층(120)의 상기 상부면(120A)과 직접적으로 접촉(directly contact)할 수 있다. 구체적으로, 상기 코어쉘 입자(140)의 상기 쉘부(144)가 상기 제2 반도체층(120)의 상기 상부면(120A)과 직접적으로 접촉될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 쉘부(144)의 두께는 실질적으로 균일할 수 있다. The core shell particle 140 may include a core portion 142 and a shell portion 144 substantially conformally surrounding the core portion 142. The core shell particles 140 may directly contact the upper surface 120A of the second semiconductor layer 120. In detail, the shell portion 144 of the core shell particle 140 may directly contact the upper surface 120A of the second semiconductor layer 120. According to one embodiment, the thickness of the shell portion 144 may be substantially uniform.
상기 코어부(142) 및 상기 쉘부(144)는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 코어부(142)는 상기 발광 구조물이 열화되는 온도보다 낮은 증발 온도(evaporation temperature)를 가질 수 있고, 상기 쉘부(144)는 상기 코어부(142)보다 높은 증발 온도를 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 코어부(142)는 폴리스티렌(polystyrene)으로 형성되고, 상기 쉘부(144)는 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 코어부(142)는 유기물로 형성될 수 있고, 상기 쉘부(144)는 알루미늄 산화물(예를 들어, Al2O3)로 형성될 수 있다. The core part 142 and the shell part 144 may be formed of different materials. According to an embodiment, the core part 142 may have an evaporation temperature lower than a temperature at which the light emitting structure is degraded, and the shell part 144 may have a higher evaporation temperature than the core part 142. It can be formed of a material having. For example, the core part 142 may be formed of polystyrene, and the shell part 144 may be formed of silicon oxide. In another example, the core part 142 may be formed of an organic material, and the shell part 144 may be formed of aluminum oxide (for example, Al 2 O 3 ).
상기 쉘부(144)는, 상기 발광 구조물의 굴절률보다 낮고, 공기의 굴절률보다 높은 물질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 쉘부(144)는 상기 발광 구조물의 상기 제2 반도체층(120)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 반도체층(120)이 질화 갈륨으로 형성되는 경우, 상기 쉘부(144)는 상기 질화 갈륨의 굴절률(약 2.5)보다 낮고 공기의 굴절률보다 높은 실리콘 산화물(예를 들어, SiO2)로 형성될 수 있다. The shell portion 144 may be formed of a material that is lower than the refractive index of the light emitting structure and higher than the refractive index of air. In detail, the shell part 144 may be formed of a material having a refractive index lower than that of the second semiconductor layer 120 of the light emitting structure. For example, when the second semiconductor layer 120 is formed of gallium nitride, the shell portion 144 may have a silicon oxide lower than the refractive index (about 2.5) of the gallium nitride and higher than the refractive index of air (eg, SiO). 2 ) can be formed.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 코어부(142)를 증발시키고, 상기 쉘부(144)를 잔존시켜, 상기 발광 구조물 상에 중공 입자(140H, hollow particle)들이 형성될 수 있다(S130). 1 and 4, the core part 142 may be evaporated and the shell part 144 may be left to form hollow particles 140H (hollow particles) on the light emitting structure (S130).
일 실시 예에 따르면, 상기 쉘부(144)의 두께는 70nm 이하일 수 있다. 상기 쉘부(144)의 두께가 70nm이하인 범위에서, 상기 발광 구조물에서 방출되는 광 추출 효율은 상기 쉘부(144)의 두께가 증가할수록 증가될 수 있다. 반면, 상기 쉘부(144)의 두께가 증가할수록, 상기 코어부(142)를 증발시키는 것이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 쉘부(144)의 두께의 최대값은 70nm일 수 있다. According to one embodiment, the thickness of the shell portion 144 may be 70nm or less. In the range where the thickness of the shell portion 144 is 70 nm or less, the light extraction efficiency emitted from the light emitting structure may increase as the thickness of the shell portion 144 increases. On the other hand, as the thickness of the shell portion 144 increases, it may not be easy to evaporate the core portion 142. Therefore, the maximum value of the thickness of the shell portion 144 may be 70 nm.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 코어부(142)는 상기 발광 구조물이 열화되는 온도보다 낮은 증발 온도(evaporation temperature)를 가질 수 있고, 상기 쉘부(144)는 상기 코어부(142)보다 높은 증발 온도를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 코어부(142)의 증발 온도보다 높고, 상기 쉘부(144)의 증발 온도보다 낮고, 상기 발광 구조물이 열화되는 온도보다 낮은 공정 온도에서, 상기 발광 구조물이 열처리하는 방법으로, 상기 발광 구조물의 열화를 최소화하는 동시에, 상기 코어부(142)는 증발되고, 상기 쉘부(144)는 잔존될 수 있다. 이로 인해, 상기 코어부(142)가 증발되어 생성된 중공(142H, hollowness) 및 상기 중공(142H)을 둘러싸는 잔존된 상기 쉘부(144)를 갖는 중공 입자(140H)들이 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, as described above, the core portion 142 may have an evaporation temperature lower than the temperature at which the light emitting structure is degraded, and the shell portion 144 may have the core portion ( 142). Accordingly, at a process temperature higher than the evaporation temperature of the core portion 142, lower than the evaporation temperature of the shell portion 144, and lower than a temperature at which the light emitting structure is degraded, the light emitting structure is heat treated. At the same time, the core portion 142 may be evaporated and the shell portion 144 may remain. As a result, hollow particles 140H having hollows 142H generated by evaporation of the core part 142 and the shell parts 144 remaining around the hollows 142H may be formed.
예를 들어, 상기 코어부(142)가 폴리스티렌(polystyrene)으로 형성되고 상기 쉘부(144)는 실리콘 산화물로 형성된 경우, 폴리스티렌의 증발 온도보다 높은 약 섭씨 500도의 공정 온도에서 약 30분 동안 상기 발광 구조물을 열처리하여, 실리콘 산화물 쉘부를 갖는 중공 입자들이 형성될 수 있다. For example, when the core part 142 is formed of polystyrene and the shell part 144 is formed of silicon oxide, the light emitting structure for about 30 minutes at a process temperature of about 500 degrees Celsius higher than the evaporation temperature of polystyrene. By heat treatment, hollow particles having a silicon oxide shell portion can be formed.
만약, 발광 구조물(예를 들어, 발광 다이오드) 상에 중공 입자를 형성하기 위해, 플라즈마 식각법 또는 화학적 식각법을 수행하는 경우, 플라즈마 식각법 또는 화학적 식각법의 공정 과정에서 상기 발광 구조물이 열화될 수 있다. 이로 인해, 발광 소자의 신뢰성 및/또는 발광 효율이 저하될 수 있다. When plasma etching or chemical etching is performed to form hollow particles on a light emitting structure (eg, a light emitting diode), the light emitting structure may be degraded during a process of plasma etching or chemical etching. Can be. For this reason, the reliability and / or luminous efficiency of a light emitting element may fall.
하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 코어부(142)가 상기 쉘부(144)의 증발 온도 및 상기 발광 구조물이 열화되는 온도보다 낮은 온도에서 증발될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 구조물의 열화가 최소화된 상태로, 상기 발광 구조물 상에 상기 중공 입자(140H)들이 형성될 수 있다. 이로 인해, 고신뢰성의 발광 소자 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다. However, as described above, according to the embodiment of the present invention, the core portion 142 may be evaporated at a temperature lower than the temperature at which the shell portion 144 is evaporated and the light emitting structure is degraded. Accordingly, the hollow particles 140H may be formed on the light emitting structure while the deterioration of the light emitting structure is minimized. For this reason, a highly reliable light emitting element and its manufacturing method can be provided.
또는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 달리, 상기 제1 반도체층(110), 상기 활성층(115), 및 상기 제2 반도체층(120)을 포함하는 발광 구조물 상에, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 방법으로 중공 입자들을 형성한 후, 상기 제1 반도체층(110) 및 상기 제2 반도체층(120)과 각각 연결된 제1 전극 및 제2 전극이 형성될 수 있다. 즉, 상기 중공 입자의 형성을 위한 열처리를 수행한 후, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 전극 및/또는 상기 제2 전극이, 상기 열처리에 열화될 수 있는 금속을 포함하더라도, 상기 열처리에 의해 상기 제1 전극 및/또는 상기 제2 전극이 열화되지 않을 수 있다. Alternatively, unlike those described with reference to FIGS. 1 to 4, on the light emitting structure including the first semiconductor layer 110, the active layer 115, and the second semiconductor layer 120, FIGS. After the hollow particles are formed by the method described with reference to FIG. 4, first and second electrodes connected to the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 120 may be formed. That is, after performing the heat treatment for forming the hollow particles, the first electrode and the second electrode may be formed. For this reason, even if the first electrode and / or the second electrode includes a metal that may be degraded in the heat treatment, the first electrode and / or the second electrode may not be degraded by the heat treatment.
계속해서, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자가 설명된다. Subsequently, a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자는, 상술된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 발광 구조물, 및 상기 발광 구조물 상의 광 추출 입자(140H)들을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the light emitting device according to the embodiment of the present invention may include the light emitting structure described with reference to FIGS. 1 to 4 and the light extracting particles 140H on the light emitting structure.
상기 발광 구조물은, 상술된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 기판(100), 상기 기판(100) 상의 도핑되지 않은 반도체층(105), 상기 도핑되지 않은 반도체층(105) 상의 제1 반도체층(110), 상기 제1 반도체층(110) 상의 활성층(115), 상기 활성층(115) 상의 제2 반도체층(120)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(115)에서 생성된 광은, 제1 굴절률을 갖는 상기 제2 반도체층(120)을 통과하여 외부로 방출될 수 있다. 상기 제1 굴절률은 공기의 굴절률보다 클 수 있다. The light emitting structure is formed on the substrate 100, the undoped semiconductor layer 105 on the substrate 100, and the undoped semiconductor layer 105, as described with reference to FIGS. 1 to 4 above. The first semiconductor layer 110, the active layer 115 on the first semiconductor layer 110, and the second semiconductor layer 120 on the active layer 115 may be included. Light generated by the active layer 115 may pass through the second semiconductor layer 120 having the first refractive index and be emitted to the outside. The first refractive index may be greater than the refractive index of air.
상기 광 추출 입자(140H)는, 코어 영역(142H, core region) 및 상기 코어 영역(142H)을 둘러싸는 쉘부(144)를 포함할 수 있다. 상기 코어 영역(142H)은, 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 코어 영역(142H)의 굴절률은 공기의 굴절률과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 쉘부(144)는, 상기 제1 굴절률보다 낮고, 상기 제2 굴절률보다 높은 제3 굴절률을 가질 수 있다. The light extracting particles 140H may include a core region 142H and a shell portion 144 surrounding the core region 142H. The core region 142H may have a second refractive index lower than the first refractive index. According to an embodiment, the refractive index of the core region 142H may be substantially the same as the refractive index of air. The shell portion 144 may have a third refractive index lower than the first refractive index and higher than the second refractive index.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 추출 입자(140H)는, 상술된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 중공 입자(140H)에 대응될 수 있고, 상기 코어 영역(142H) 및 상기 쉘부(144)는, 상술된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 중공(142H) 및 쉘부(144)에 각각 대응될 수 있다. According to an embodiment, the light extracting particles 140H may correspond to the hollow particles 140H described with reference to FIGS. 1 to 4 described above, and the core region 142H and the shell portion 144. May correspond to the hollow 142H and the shell portion 144 described with reference to FIGS. 1 to 4 described above.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 광 추출 입자(140H)들에 포함된 상기 쉘부(144)는 상기 발광 구조물의 상기 제2 반도체층(120)의 굴절률보다 낮고, 공기의 굴절률보다 높은 물질로 형성될 수 있다. 상기 활성층(115)에서 생성되어 상기 제2 반도체층(120)을 투과한 광은, 상기 광 추출 입자(140H)의 상기 쉘부(144)를 투과하여 외부(공기)로 방출될 수 있다. 즉, 상기 활성층(115)에서 생성된 광이, 상기 제2 반도체층(120) 및 상기 쉘부(144)를 차례로 통과하여, 굴절률이 점차적으로 감소되는 매질을 따라 외부(공기)로 방출될 수 있다. 이에 따라, 상기 활성층(115)에서 생성된 광이 효율적으로 외부로 방출되어 광 추출 효율이 향상된 발광 소자가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the shell portion 144 included in the light extracting particles 140H is formed of a material lower than the refractive index of the second semiconductor layer 120 of the light emitting structure and higher than the refractive index of air. Can be. Light generated in the active layer 115 and transmitted through the second semiconductor layer 120 may pass through the shell portion 144 of the light extraction particles 140H and may be emitted to the outside (air). That is, light generated in the active layer 115 may pass through the second semiconductor layer 120 and the shell portion 144 in order, and may be emitted to the outside (air) along a medium in which the refractive index is gradually reduced. . Accordingly, light generated in the active layer 115 may be efficiently emitted to the outside, thereby providing a light emitting device having improved light extraction efficiency.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 활성층(115)에서 생성되어 상기 광 추출 입자(140H)의 내부, 즉 상기 코어 영역(142H)으로 진입된 광은, 상기 쉘부(144)의 내벽에 의해 상기 코어 영역(142H) 내에서 반사될 수 있다. 즉, 상기 발광 구조물 상의 상기 광 추출 입자(140H)의 상기 코어 영역(142H)에 의해, 상기 활성층(115)에서 생성되어 상기 제2 반도체층(120)을 투과하여 외부로 방출되는 광이, 효율적으로 산란될 수 있다. 이로 인해, 발광 효율이 향상된 발광 소자가 제공될 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the light generated in the active layer 115 and entered into the light extraction particles 140H, ie, into the core region 142H, is formed by the inner wall of the shell portion 144. It may be reflected in the core region 142H. That is, by the core region 142H of the light extracting particles 140H on the light emitting structure, light generated in the active layer 115 and transmitted to the second semiconductor layer 120 and emitted to the outside is efficient. Can be scattered. As a result, a light emitting device having improved luminous efficiency may be provided.
만약, 상기 발광 구조물 상에 상기 광 추출 입자(140H)가 생략되어, 상기 활성층(115)에서 방출된 광이 상기 제2 반도체층(120)을 투과하여 바로 외부 공기로 제공되는 경우, 상기 제2 반도체층(120)과 외부 공기의 굴절률 차이(예를 들어, 상기 제2 반도체층(120)이 질화 갈륨으로 형성되는 경우 약 2.5, 외부 공기 1, 굴절률의 차이 1.5)에 의한 스넬의 법칙(Snell's law)에 따라, 상기 활성층(115)에서 방출된 광의 일부가 내부 전반사될 수 있다. 또한, 내부 전반사되지 않는 광의 일부는 프레넬 반사(Fresnel reflection)될 수 있다. 이에 따라, 상기 활성층(115)에서 방출된 광들이 효율적으로 외부로 방출되지 못하는 문제점이 있다. If the light extracting particles 140H are omitted on the light emitting structure, and the light emitted from the active layer 115 passes through the second semiconductor layer 120 and is directly provided to the outside air, the second Snell's law due to the difference in refractive index between the semiconductor layer 120 and external air (for example, about 2.5 when the second semiconductor layer 120 is formed of gallium nitride, external air 1, and difference in refractive index 1.5) According to the law, a part of the light emitted from the active layer 115 may be totally internally reflected. In addition, a portion of the light that is not totally internally reflected may be Fresnel reflection. Accordingly, there is a problem that the light emitted from the active layer 115 is not efficiently emitted to the outside.
하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 활성층(115)에서 방출된 광이, 굴절률이 점차적으로(gradually) 감소되는 상기 제2 반도체층(120) 및 상기 쉘부(144))를 차례로 투과함에 따라 광의 반사가 감소되는 것은 물론, 상기 광 추출 입자(140H)의 상기 코어 영역(142H)에 의해 광이 효율적으로 산란될 수 있다. 이에 따라, 광 추출 효율이 향상된 고발광의 발광 소자 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다. However, as described above, according to the embodiment of the present invention, the second semiconductor layer 120 and the shell portion 144 of which the light emitted from the active layer 115 gradually decreases in refractive index. As the light is transmitted in turn, the reflection of the light is reduced, and light can be efficiently scattered by the core region 142H of the light extraction particle 140H. Accordingly, a light emitting device having high light emission and an manufacturing method thereof having improved light extraction efficiency may be provided.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법에 따라 제조된 발광 소자의 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, the characteristic evaluation results of the light emitting device manufactured according to the method of manufacturing the light emitting device according to the embodiment of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법에 따라 제조된 발광 소자의 EL(electroluminescence)를 설명하기 위한 그래프이다. 5 is a graph illustrating EL (electroluminescence) of a light emitting device manufactured according to a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 질화 갈륨계 발광 다이오드, 및 폴리스티렌(polystyrene) 코어부 및 SiO2 쉘부를 갖는 코어쉘 입자들을 준비하였다. 상기 코어쉘 입자들을 상기 발광 다이오드 상에 스핀 코팅한 후, 섭씨 500도에서 30분 동안 열처리하여 본 발명의 실시 예에 따라 SiO2 중공 입자를 갖는 발광 소자를 제조하였다. Referring to FIG. 5, core shell particles having a gallium nitride-based light emitting diode and a polystyrene core portion and a SiO 2 shell portion were prepared. After spin-coating the core shell particles on the light emitting diode, the light-emitting device having SiO 2 hollow particles was manufactured according to an embodiment of the present invention by heat-treating at 500 ° C. for 30 minutes.
본 발명의 실시 예에 대한 제1 비교 예로 발광 다이오드 상에 상기 중공 입자가 생략된 발광 소자를 준비하였고, 본 발명의 실시 예에 대한 제2 비교 예로 발광 다이오드 상에 SiO2 입자를 갖는 발광 소자를 준비하였다. As a first comparative example of an embodiment of the present invention, a light emitting device in which the hollow particles were omitted was prepared on a light emitting diode. A second comparative example of the embodiment of the present invention provides a light emitting device having SiO 2 particles on a light emitting diode. Ready.
도 5에서 알 수 있듯이, 발광 다이오드 상에 중공 입자가 생략된 제1 비교 예에 따른 발광 소자와 비교하여, 제2 비교 예에 따라 발광 다이오드 상에 SiO2 입자를 갖는 발광 소자, 및 실시 예에 따라 발광 다이오드 상에 SiO2 중공 입자를 갖는 발광 소자의 발광 효율이 더 높은 것을 알 수 있다. 또한, 제2 비교 예에 따른 발광 소자와 비교하여, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 발광 효율이 향상된 것을 확인할 수 있다. As can be seen in FIG. 5, in comparison with the light emitting device according to the first comparative example in which hollow particles are omitted on the light emitting diode, the light emitting device having SiO 2 particles on the light emitting diode according to the second comparative example, and in the embodiment Accordingly, it can be seen that the light emitting efficiency of the light emitting device having SiO 2 hollow particles on the light emitting diode is higher. In addition, as compared with the light emitting device according to the second comparative example, it can be seen that the light emission efficiency of the light emitting device according to the embodiment of the present invention is improved.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법에 따라 제조된 발광 소자에 포함된 중공 입자의 쉘부의 두께에 따른 발광 효율을 설명하기 위한 그래프이다. 6 is a graph illustrating light emission efficiency according to a thickness of a shell part of hollow particles included in a light emitting device manufactured according to a method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 도 5를 참조하여 설명된 방법으로 본 발명의 실시 예에 따라 다양한 두께의 SiO2 쉘부를 갖는 중공 입자를 갖는 발광 소자를 제조하였다. 도 6에서 알 수 있듯이, 중공 입자의 쉘부의 두께가 증가할수록, 광 추출 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 쉘부의 두께가 70nm보다 두껍더라도, 광 추출 효율이 향상되지 않는 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예에 따라 코어부를 증발시켜 중공 입자를 제조하는 경우, 상기 쉘부의 두께를 70nm이하로 하는 것이, 상기 코어부의 증발을 용이하게 하는 동시에 광 추출 효율을 최대화하는 방법임을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6, a light emitting device having hollow particles having SiO 2 shell portions having various thicknesses was manufactured according to an embodiment of the present invention by the method described with reference to FIG. 5. As can be seen in Figure 6, as the thickness of the shell portion of the hollow particles increases, it can be seen that the light extraction efficiency is improved. Moreover, even if the thickness of a shell part is thicker than 70 nm, it can confirm that light extraction efficiency does not improve. That is, in the case of manufacturing hollow particles by evaporating the core part according to the embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 4, the thickness of the shell part being 70 nm or less facilitates the evaporation of the core part. It can be seen that the method of maximizing the light extraction efficiency.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable embodiment, the scope of the present invention is not limited to a specific embodiment, Comprising: It should be interpreted by the attached Claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자는, 스마트 폰, 태블릿 PC, TV 등 다양한 멀티 미디어 기기의 표시 장치, 자동차 조명 장치, 가정용 및 산업용 조명 장치에 사용될 수 있다. The light emitting device according to the embodiment of the present invention may be used in display devices, automobile lighting devices, household and industrial lighting devices of various multimedia devices such as smart phones, tablet PCs, and TVs.

Claims (20)

  1. 발광 구조물(light emitting structure)을 준비하는 단계;Preparing a light emitting structure;
    코어부(core portion), 및 상기 코어부를 둘러싸는 쉘부(shell portion)를 갖는 코어쉘 입자를, 상기 발광 구조물 상에 형성하는 단계; 및Forming core shell particles having a core portion and a shell portion surrounding the core portion, on the light emitting structure; And
    상기 코어부를 증발시키고 상기 쉘부를 잔존시켜, 상기 발광 구조물 상에 중공 입자(hollow particle)를 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법. Evaporating the core portion and remaining the shell portion to form hollow particles on the light emitting structure.
  2. 제1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 쉘부는, 상기 코어부보다 높은 증발 온도(evaporation temperature)를 갖는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The shell part, the method of manufacturing a light emitting device comprising a higher evaporation temperature (evaporation temperature) than the core part.
  3. 제2 항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 중공 입자를 형성하는 단계는, 상기 코어부의 증발 온도보다 높고, 상기 쉘부의 증발 온도보다 낮은 공정 온도에서 상기 발광 구조물을 열처리하는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The forming of the hollow particles may include heat treating the light emitting structure at a process temperature higher than an evaporation temperature of the core part and lower than an evaporation temperature of the shell part.
  4. 제1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 쉘부는, 상기 발광 구조물의 굴절률보다 낮고, 공기의 굴절률보다 높은 값을 갖는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The shell part may have a value lower than a refractive index of the light emitting structure and higher than a refractive index of air.
  5. 제1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 코어부는 폴리스티렌(polystyrene)으로 형성되고, 상기 쉘부는 실리콘 산화물로 형성되는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The core part is formed of polystyrene, and the shell part is a method of manufacturing a light emitting device comprising a silicon oxide.
  6. 제1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 쉘부의 두께는 70nm 이하인 범위 내에서, The thickness of the shell portion is within the range of 70nm or less,
    상기 발광 구조물에서 방출되는 광의 광 추출 효율은, 상기 잔존된 상기 쉘부의 두께가 증가할수록 증가되는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The light extraction efficiency of the light emitted from the light emitting structure, the method of manufacturing a light emitting device comprising increasing as the thickness of the remaining shell portion increases.
  7. 제1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 발광 구조물은 질화 갈륨계 반도체층을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The light emitting structure is a manufacturing method of a light emitting device comprising a gallium nitride-based semiconductor layer.
  8. 제1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 발광 구조물은, The light emitting structure,
    기판; Board;
    상기 기판 상의 제1 도전형의 제1 반도체층;A first semiconductor layer of a first conductivity type on the substrate;
    상기 제1 반도체층 상의 활성층; 및An active layer on the first semiconductor layer; And
    상기 활성층 상에 배치되고, 제2 도전형의 제2 반도체층을 포함하고, A second semiconductor layer of a second conductivity type disposed on the active layer;
    상기 코어쉘 입자 및 상기 중공 입자는 상기 제2 반도체층에 접촉되는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The core shell particles and the hollow particles are in contact with the second semiconductor layer manufacturing method of a light emitting device.
  9. 제1 굴절률을 갖는 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 및A light emitting structure comprising a semiconductor layer having a first refractive index; And
    상기 발광 구조물 상에 배치되고, 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 코어 영역, 및 상기 코어 영역을 둘러싸고 상기 제1 굴절률보다 낮고 상기 제2 굴절률보다 높은 제3 굴절률을 갖는 쉘부를 포함하는 광 추출 입자를 포함하는 발광 소자. And a core region disposed on the light emitting structure, the core region having a second refractive index lower than the first refractive index, and a shell portion surrounding the core region and having a third refractive index lower than the first refractive index and higher than the second refractive index. Light emitting device comprising the extraction particles.
  10. 제9 항에 있어서, The method of claim 9,
    상기 쉘부의 두께는 70nm 이하인 것을 포함하는 발광 소자. The shell portion has a thickness of less than 70nm light emitting device.
  11. 제9 항에 있어서, The method of claim 9,
    상기 발광 구조물에서 방출된 광의 일부는, 상기 반도체층, 및 상기 쉘부를 차례로 통과하여 굴절률이 점차적으로 감소되는 매질을 따라 외부로 방출되고, A part of the light emitted from the light emitting structure is emitted to the outside along the medium in which the refractive index gradually decreases through the semiconductor layer and the shell part in turn,
    상기 발광 구조물에서 방출된 광의 다른 일부는 상기 코어 영역 내로 진압하여, 상기 쉘부의 내벽에 의해 반사되는 것을 포함하는 발광 소자. And other part of the light emitted from the light emitting structure is suppressed into the core region and reflected by the inner wall of the shell portion.
  12. 제9 항에 있어서, The method of claim 9,
    상기 코어 영역은 공기와 동일한 굴절률을 갖는 것을 포함하는 발광 소자.Wherein the core region has the same refractive index as air.
  13. 광을 방출하는 발광 구조물(light emitting structure)을 준비하는 단계;Preparing a light emitting structure for emitting light;
    코어부(core portion), 및 상기 코어부를 둘러싸는 쉘부(shell portion)를 갖는 코어쉘 입자를, 상기 발광 구조물 상에 형성하는 단계; 및Forming core shell particles having a core portion and a shell portion surrounding the core portion, on the light emitting structure; And
    상기 발광 구조물을 열 처리하여, 상기 코어부를 증발시키고, 상기 쉘부를 잔존시켜, 중공 입자를 비식각 공정으로(etchless process) 상기 발광 구조물 상에 형성하여, 상기 발광 구조물에서 방출된 광의 추출 효율 향상시키는 발광 소자의 제조 방법. Heat-treating the light emitting structure, evaporating the core portion, and remaining the shell portion to form hollow particles on the light emitting structure in an etchless process, thereby improving extraction efficiency of light emitted from the light emitting structure. Method of manufacturing a light emitting device.
  14. 제13 항에 있어서, The method of claim 13,
    상기 발광 구조물에서 방출된 광의 일부는, 상기 중공 입자 내부로 진입하여, 상기 쉘부의 내벽에서 반사되고, A part of the light emitted from the light emitting structure enters into the hollow particles and is reflected from the inner wall of the shell part.
    상기 발광 구조물에서 방출된 광의 다른 일부는, 상기 중공 입자의 상기 쉘부를 통과하여 외부로 방출되는 발광 소자의 제조 방법.The other part of the light emitted from the light emitting structure, the manufacturing method of the light emitting device is emitted to the outside through the shell portion of the hollow particles.
  15. 제13 항에 있어서, The method of claim 13,
    상기 발광 구조물 상에 상기 중공 입자는 복수로 제공되고, The hollow particles are provided in plurality on the light emitting structure,
    상기 복수의 중공 입자는 서로 이격되어 배치되는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The plurality of hollow particles are spaced apart from each other disposed manufacturing method of a light emitting device.
  16. 제13 항에 있어서, The method of claim 13,
    상기 쉘부의 두께에 따라서, 광 추출 효율이 조절되는 발광 소자의 제조 방법. A light emitting device manufacturing method according to the thickness of the shell portion, the light extraction efficiency is adjusted.
  17. 제16 항에 있어서, The method of claim 16,
    상기 쉘부의 두께가 70nm 이하인 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The thickness of the said shell part is a manufacturing method of the light emitting element containing 70 nm or less.
  18. 제13 항에 있어서, The method of claim 13,
    상기 코어부는 유기물로 형성되고, 상기 쉘부는 무기물로 형성되는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The core part is formed of an organic material, the shell part manufacturing method comprising a inorganic material.
  19. 제13 항에 있어서, The method of claim 13,
    상기 발광 구조체는, The light emitting structure,
    기판; Board;
    상기 기판 상의 제1 도전형의 제1 반도체층;A first semiconductor layer of a first conductivity type on the substrate;
    상기 제1 반도체층 상의 활성층; 및An active layer on the first semiconductor layer; And
    상기 활성층 상에 배치되고, 제2 도전형의 제2 반도체층을 포함하고, A second semiconductor layer of a second conductivity type disposed on the active layer;
    상기 쉘부는 절연성 물질로 형성되고, 상기 제2 반도체층에 접촉하고, 상기 제2 반도체층보다 높은 굴절률을 갖는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. And the shell portion is formed of an insulating material and is in contact with the second semiconductor layer and has a higher refractive index than the second semiconductor layer.
  20. 제19 항에 있어서, The method of claim 19,
    상기 제2 반도체층은 질화 갈륨을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. The second semiconductor layer is a manufacturing method of a light emitting device containing gallium nitride.
PCT/KR2015/008786 2014-08-22 2015-08-21 Light emitting device and preparation method therefor WO2016028128A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140109315A KR101636140B1 (en) 2014-08-22 2014-08-22 Light emitting device, and method of fabricating the same
KR10-2014-0109315 2014-08-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016028128A1 true WO2016028128A1 (en) 2016-02-25

Family

ID=55350991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/008786 WO2016028128A1 (en) 2014-08-22 2015-08-21 Light emitting device and preparation method therefor

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101636140B1 (en)
WO (1) WO2016028128A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102535149B1 (en) * 2016-11-15 2023-05-19 엘지디스플레이 주식회사 Organic inorganic hybrid light emitting partilce, light emitting flim, led package, light emitting diode and display device having the same
KR102017161B1 (en) * 2017-12-11 2019-09-02 서울과학기술대학교 산학협력단 Method for Manufacturing p-type oxide thin film
KR102144987B1 (en) * 2018-08-13 2020-08-14 고려대학교 산학협력단 Refractive index adjustable nano particle, Light scattering layer comprising the same, and Method for producing the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090111250A1 (en) * 2007-10-24 2009-04-30 Ho-Jun Lee Method for preparing compound semiconductor substrate
KR20100029704A (en) * 2008-09-08 2010-03-17 서울대학교산학협력단 Nitride thin film structure and method of forming the same
KR101004310B1 (en) * 2008-07-25 2010-12-28 고려대학교 산학협력단 Light emitting diode and method for manufacturing the same
KR101134191B1 (en) * 2010-04-26 2012-04-09 전북대학교산학협력단 Surface Plasmon Resonance-based Light Emitting Diode Using Core-Shell Nanoparticles
KR101420941B1 (en) * 2012-12-18 2014-07-21 한양대학교 산학협력단 GaN-based light emitting device with highly improved light extraction efficiency

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090111250A1 (en) * 2007-10-24 2009-04-30 Ho-Jun Lee Method for preparing compound semiconductor substrate
KR101004310B1 (en) * 2008-07-25 2010-12-28 고려대학교 산학협력단 Light emitting diode and method for manufacturing the same
KR20100029704A (en) * 2008-09-08 2010-03-17 서울대학교산학협력단 Nitride thin film structure and method of forming the same
KR101134191B1 (en) * 2010-04-26 2012-04-09 전북대학교산학협력단 Surface Plasmon Resonance-based Light Emitting Diode Using Core-Shell Nanoparticles
KR101420941B1 (en) * 2012-12-18 2014-07-21 한양대학교 산학협력단 GaN-based light emitting device with highly improved light extraction efficiency

Also Published As

Publication number Publication date
KR101636140B1 (en) 2016-07-07
KR20160024006A (en) 2016-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102075986B1 (en) Emiconductor light emitting device
TWI521734B (en) A III-V nitride semiconductor epitaxial wafer, a device including the epitaxial wafer, and a method for preparing the same
US9136430B2 (en) Semiconductor buffer structure, semiconductor device including the same, and method of manufacturing semiconductor device using semiconductor buffer structure
WO2010101335A1 (en) Light emitting device
JP5112761B2 (en) COMPOUND SEMICONDUCTOR ELEMENT, LIGHTING DEVICE USING SAME, AND METHOD FOR PRODUCING COMPOUND SEMICONDUCTOR ELEMENT
KR20090101604A (en) Group 3 nitride-based semiconductor light emitting diodes and methods to fabricate them
TW201234421A (en) Method for fabricating a semiconductor layer sequence, radiation-emitting semiconductor chip and optoelectronic component
KR101047652B1 (en) Light emitting device and manufacturing method
WO2016028128A1 (en) Light emitting device and preparation method therefor
WO2011149163A1 (en) Semiconductor light-emitting element and a production method therefor
WO2013141421A1 (en) Horizontal power led device and method for manufacturing same
US9530933B2 (en) GaN base light-emitting diode and manufacturing method therefor using mechanical post-processing
WO2015163666A1 (en) Light-emitting diode and method for manufacturing same
WO2019045435A1 (en) Light emitting diode apparatus and method of manufacturing the same
TWI437731B (en) Semiconductor optoelectronic device with enhanced light extraction efficiency and fabricating method thereof
KR100621918B1 (en) Light emitting device comprising conductive nanorod as transparent electrode
TWI596798B (en) Light emitting device
KR102249630B1 (en) Light emitting device and lighting system
US9076894B2 (en) Semiconductor device, light emitting device using the same, and light emitting device package including the same
US8901600B2 (en) Light-emitting device with heterophase boundaries
KR20080009886A (en) Forming method for surface unevenness and manufacturing method for nitride semiconductor light emitting device using thereof
WO2017188656A1 (en) Highly efficient ga-polar vertical light-emitting diode device and method for preparing same
CN106030829A (en) Iii-v-nitride semiconductor epitaxial wafer, device containing epitaxial wafer and manufacturing method thereof
WO2013022129A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting element
KR20140036396A (en) Light emitting diode comprising porous transparent electrode and method of fabricating the same

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: 15834333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15834333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1