[go: up one dir, main page]

KR101376976B1 - 반도체 발광 디바이스 - Google Patents

반도체 발광 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR101376976B1
KR101376976B1 KR1020120070835A KR20120070835A KR101376976B1 KR 101376976 B1 KR101376976 B1 KR 101376976B1 KR 1020120070835 A KR1020120070835 A KR 1020120070835A KR 20120070835 A KR20120070835 A KR 20120070835A KR 101376976 B1 KR101376976 B1 KR 101376976B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
electron blocking
quantum well
type semiconductor
type
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020120070835A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140003125A (ko
Inventor
안도열
Original Assignee
인텔렉추얼디스커버리 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 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 filed Critical 인텔렉추얼디스커버리 주식회사
Priority to KR1020120070835A priority Critical patent/KR101376976B1/ko
Priority to PCT/KR2013/005831 priority patent/WO2014003524A2/ko
Priority to US14/411,805 priority patent/US20150162493A1/en
Publication of KR20140003125A publication Critical patent/KR20140003125A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101376976B1 publication Critical patent/KR101376976B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/811—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/811—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions
    • H10H20/812—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions within the light-emitting regions, e.g. having quantum confinement structures
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
    • H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
    • H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
    • H10H20/825—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP containing nitrogen, e.g. GaN

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

발광 효율을 향상시킬 수 있는 반도체 발광 디바이스가 개시된다. 이러한 반도체 발광 디바이스는, 반도체 발광 디바이스들은, n-형 반도체층, 양자 우물층, 배리어층 및 p-형 반도체층을 포함한다. 상기 양자 우물층은, 상기 n-형 반도체층 상부에 형성된다. 상기 배리어층은 상기 양자 우물층 상부에 형성된다. 상기 p-형 반도체층은 상기 배리어층 상부에 형성된다. 이때, 상기 배리어층에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층이 형성된다.

Description

반도체 발광 디바이스{SEMICONDUCTOR LIGHT GENERATING DEVICE}
본 발명은 발광 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세히 반도체 발광 디바이스에 관한 것이다.
발광 다이오드 등의 반도체 발광 소자는 환경 친화적이고, 저전력 구동이 가능하며, 또한 작은 사이즈로 구현 가능하다. 이러한 장점들로 인해서, 반도체 발광 소자가 개발된 이후, 이러한 반도체 발광 소자는 여러 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, III-V족 질화물계 양자우물 구조기반 반도체 발광 소자가 개발된 이후, 백색광의 구현이 가능하게 되어, LCD TV의 백라이트는 물론이고, 일반 조명에 이르기 까지 그 활용범위를 점차 확대해 나아가고 있다.
한편, III-V족 질화물계 양자우물 구조기반 반도체 발광 소자에 대해서, 그 발광 효율을 높이고자 하는 노력이 계속되고 있다. 그 중, 하나의 기술로 전자 차단층(Electron blocking layer: EBL)의 도입을 들 수 있다.
도 1은 종래 반도체 발광 디바이스의 밴드 구조를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 전자 차단층은 양자 우물을 통과한 전자가 p-형 영역으로 이동하는 것을 차단하여 발광 효율을 향상시킨다.
통상적인 AlGaN 전자 차단층의 구조이다. 도 1에서 볼 수 있는 것처럼 전자 차단층은 경로 a를 따라서 이동하는 전자를 블로킹하여 p-형의 반도체층으로 이동하는 것을 차단하지만, 경로 b를 따라서 p-형 반도체층로부터 주입되는 정공(hole)에 대해서 포텐셜 배리어(Vb)로 작용하게 된다. 따라서, 양자 우물층의 정공밀도를 감소시킴에 따라 발광효율이 낮아지는 원인으로 작용한다. 더욱이, 정공의 유효질량이 무거운 것과 피에조 및 자발분극에 의한 내부장도 정공의 주입 효율을 나쁘게 하는 요인이 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발광 효율을 향상시킬 수 있는 반도체 발광 디바이스를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 의한 반도체 발광 디바이스들은, n-형 반도체층, 양자 우물층, 배리어층 및 p-형 반도체층을 포함한다. 상기 양자 우물층은, 상기 n-형 반도체층 상부에 형성된다. 상기 배리어층은 상기 양자 우물층 상부에 형성된다. 상기 p-형 반도체층은 상기 배리어층 상부에 형성된다. 이때, 상기 배리어층에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층이 형성된다.
이때, 상기 p-형 델타 도핑층은 상기 양자 우물층에 인접하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 n-형 반도체층, 상기 양자 우물층, 상기 배리어층 및 상기 p-형 반도체층은 각각 GaN, InGaN, AlInGaN 및 AlGaN 중, 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반도체 발광 디바이스는 상기 배리어층과 상기 p-형 반도체층 사이에 형성된 하나 이상의 전자 차단층을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 배리어층에 형성되 상기 p-형 델타 도핑층은 상기 전자 차단층과 10nm이상 이격될 수 있다.
또한, 상기 전자 차단층에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 전자 차단층은 AlGaNSb 및 AlGaNAs 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이때, 상기 AlGaNSb 및 상기 AlGaNAs에서, 알루미늄(Al)의 조성비는 0.3 내지 0.8이며, 안티몬(Sb) 및 비소(As)의 조성비는 0.01 내지 0.1인 범위를 가질 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 의한 반도체 발광 디바이스들은, 기판, 상기 기판 상에 형성된 n-형 반도체층, 상기 n-형 반도체층 상부에 형성된 양자 우물층, 상기 양자 우물층 상부에 형성된 배리어층, 상기 배리어층 상부에 형성된 하나 이상의 전자 차단층, 및 상기 전자 차단층 상부에 형성된 p-형 반도체층을 포함하고, 상기 전자 차단층에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층이 형성된다.
이때, 상기 n-형 반도체층, 상기 양자 우물층, 상기 배리어층 및 상기 p-형 반도체층은 각각 GaN, InGaN, AlInGaN 및 AlGaN 중, 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 배리어층에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층이 형성될 수 있다.
이때, 상기 배리어층에 형성된 상기 p-형 델타 도핑층은 상기 양자 우물층에 인접하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 배리어층에 형성되 상기 p-형 델타 도핑층은 상기 전자 차단층과 10nm이상 이격될 수 있다.
한편, 상기 전자 차단층은 AlGaNSb 및 AlGaNAs 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이때, 상기 AlGaNSb 및 상기 AlGaNAs에서, 알루미늄(Al)의 조성비는 0.3 내지 0.8이며, 안티몬(Sb) 및 비소(As)의 조성비는 0.01 내지 0.1인 범위를 가질 수 있다.
본 발명에 의한 반도체 발광 디바이스와 같이, 배리어 층에 p-형 델타 도핑층을 형성하는 경우, 피에조 효과에 의한 자발 분극으로 인한 활성층의 내부전계를 감소시킴으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 전자 차단층에 상기 p-형 델타 도핑층을 형성함으로써, 전자에 대해서 효과적인 블로킹 효과를 주면서 정공(hole)에 대해서는 효율적인 주입이 가능하다. 상기 p-형 델타 도핑층은 그 내부에 형성된 정공의 에너지 준위가 p-형 전극에서 주입된 정공의 터널링 확률을 높여 줌으로써 내부 양자효율을 증가시켜 발광효율이 향상된다.
또한, 상기 전자 차단층이 AlGaNSb 및 AlGaNAs 중 적어도 어느 하나를 포함하는 경우, 정공의 장벽은 크게 낮추고 전자에만 장벽층을 형성함으로써, 정공의 주입을 증가시켜 내부 양자효율을 증가시켜 발광효율이 향상된다.
또한,이렇게 형성된 전자 차단층에 p-형 델타 도핑층을 더 형성하는 경우, 발광효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 배리어층의 p-형 델타 도핑층을 상기 활성층에 인접하게 형성하는 경우, 전자 차단층과의 거리가 최대가 됨으로써 전자와 정공이 배리어층에서 최대한 이격되게 되어 오거(Auger) 재결합 확률을 효율적으로 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래 반도체 발광 디바이스의 밴드 구조를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스의 밴드 구조를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스의 밴드 구조를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스의 밴드 구조를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스의 밴드 구조를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 막(또는 층) "위에 형성된다", "상에 형성된다"는 의미는 접촉되도록 직접 형성되는 것 이외에, 그 사이에 다른 막 또는 다른 층이 형성될 수도 있음을 의미하여, 막 또는 층 위에 "직접 형성된다"는 의미는 그 사이에 다른 층이 개재되지 못함을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스의 밴드 구조를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스(100)는 n-형 반도체층(110), 양자 우물층(120), 배리어층(130) 및 p-형 반도체층(150)을 포함한다. 도시되지는 않았으나, 상기 반도체 발광 디바이스(100)는 도 1에서 도시된 전자 차단층(140)을 더 포함할 수도 있다.
상기 n-형 반도체층(110)은 기판(도시안됨) 위에 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 기판은 사파이어 기판이 사용될 수 있다. 상기 양자 우물층(120)은, 상기 n-형 반도체층(110) 상부에 형성된다. 상기 배리어층(130)은 상기 양자 우물층(120) 상부에 형성된다. 상기 p-형 반도체층(150)은 상기 배리어층(130) 상부에 형성된다. 이때, 상기 n-형 반도체층(110), 상기 양자 우물층(120), 상기 배리어층(130) 및 상기 p-형 반도체층(150)은 각각 GaN, InGaN, AlInGaN 및 AlGaN 중, 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로 인듐(In)의 함유량을 증가시킬수록 밴드갭이 작아지고, 알루미늄(Al)의 함유량을 증가시킬수록 밴드갭이 증가한다. 따라서, 본 실시예에서는 예컨대 양자 우물층(120)으로 InGaN을 이용하고, 상기 배리어층(130)으로 AlGaN을 이용한다.
한편, 상기 배리어층(130)에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층(131)이 형성된다. 상기 p-형 델타 도핑층(131)은 상기 양자 우물층(120)에 인접하게 형성될 수 있다. 상기 배리어층(130)이 양자 우물층(120)에 인접하게 형성되는 경우, 양장 우물층(120)의 장벽 높이를 증가시켜, 전자가 양자 우물층(120)으로 부터 배리어층(130)으로 전이되는 확률을 감소시킬 수 있으며, 또한 p-형 델타 도핑층(131)은 피에조 효과와 자발분극으로 인한 양자 우물층(120)에서의 내부 전계를 감소시킴으로써 내부 양자효율을 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스의 밴드 구조를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스(100)는 n-형 반도체층(110), 양자 우물층(120), 배리어층(130), 전자 차단층(140) 및 p-형 반도체층(150)을 포함한다. 상기 n-형 반도체층(110)은 기판(도시안됨) 위에 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 기판은 사파이어 기판이 사용될 수 있다. 상기 양자 우물층(120)은, 상기 n-형 반도체층(110) 상부에 형성된다. 상기 배리어층(130)은 상기 양자 우물층(120) 상부에 형성된다. 상기 전자 차단층(140)은 상기 배리어층(130) 상부에 형성된다. 상기 p-형 반도체층(150)은 상기 전자 차단층(140) 상부에 형성된다. 이때, 상기 n-형 반도체층(110), 상기 양자 우물층(120), 상기 배리어층(130), 상기 전자 차단층(140) 및 상기 p-형 반도체층(150)은 각각 GaN, InGaN, AlInGaN 및 AlGaN 중, 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로 인듐(In)의 함유량을 증가시킬수록 밴드갭이 작아지고, 알루미늄(Al)의 함유량을 증가시킬수록 밴드갭이 증가한다. 따라서, 본 실시예에서는 예컨대 양자 우물층(120)으로 InGaN을 이용하고, 상기 배리어층(130)으로 AlGaN을 이용한다.
한편, 상기 전자 차단층(140)에는 하나 이상의 p-형 델타 도핑층(141)이 형성된다. 이와 같이, 전자 차단층(141)에 p-형 델타 도핑층(141)을 형성하는 경우, 전자에 대한 효과적인 블로킹 효과를 주면서, 정공에 대해서는 효과적인 투과를 가능하게 한다. 즉, p-형 델타 도핑층(141) 내에 형성된 정공의 에너지 준위가 p-형 전극에서 주입된 정공의 터널링 확률을 높여 주게 되어 내부 양자 효율을 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스의 밴드 구조를 개략적으로 도시한 다이어그램이다. 도 4에서 도시된 반도체 발광 디바이스는 도 3에서 도시된 반도체 발광 디바이스에 도 2에서 도시된 p-형 델타 도핑층(131)을 추가적으로 형성하였다. 그러나, 이와 같이 배리어층(130)에 p-형 델타 도핑층(131)을 형성하고, 전자 차단층(140)에 p-형 델타 도핑층(141)을 형성하면, 앞선 효과들 뿐 아니라, 보다 상승적인 효과를 기대할 수 있다. 앞선 설명들과 반복되는 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스(100)는 n-형 반도체층(110), 양자 우물층(120), 배리어층(130), 전자 차단층(140) 및 p-형 반도체층(150)을 포함한다. 상기 배리어층(130)에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층(131)이 형성된다. 상기 p-형 델타 도핑층(131)은 상기 양자 우물층(120)에 인접하게 형성될 수 있다. 또한, 상기 배리어층(130)에 형성되 상기 p-형 델타 도핑층(131)은 상기 전자 차단층(140)과 10nm이상 이격될 수 있다. 또한, 상기 전자 차단층(140)에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층(141)이 형성된다.
델타 도핑에 의해 형성된 포텐셜을 다음의 수학식 1과 같이 주어진다. [D. Ahn, Phys. Rev. 48, 7981 (1993)].
Figure 112012052191117-pat00001
여기서 는 델타 도핑층의 표면 전하 밀도이다. Hole의 에너지 준위는 다음의 수학식 2와 같은 슈뢰딩거 방정식에서 구하면 된다.
Figure 112012052191117-pat00002
여기서
Figure 112012052191117-pat00003
이다.
오거(Auger) 재결합의 감소를 위해 전자와 hole 분포의 최대값을 분리 시킬 수 있는 구조는 도 4와 같다.
배리어층(130)에 형성된 p-형 델타 도핑층(131)은 내부전계를 상쇄시키는 역할을 수행하기 때문에 양자 우물층(120)에는 가깝게 (마지막 배리어 층 바로 다음) 하지만 전자 차단층(140)에서는 거리를 두고 위치 시킨다 (10nm 이상). 전자 차단층(140) 때문에 p형 반도체층(150) 영역에서 전자는 전자 차단층(140) 바로 직전이 최대 밀도가 형성될 것이다. 반면 배리어층(130)에 형성된 p-형 델타 도핑층(131)으로 인해 정공 분포의 최대는 양자 우물층(120)의 마지막 배리어 바로 다음에 형성된 p-형 델타 도핑층(131)과 전자 차단층(140)에 형성된 p-형 델타 도핑층(141)에서 형성될 것으로 예상되어 오거(Auger) 재결합 확률을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스의 밴드 구조를 개략적으로 도시한 다이어그램이다. 본 발명의 예시적인 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스는 도 4에서 도시된 반도체 발광 디바이스와 전차 차단층을 제외하면 실질적으로 동일하다. 따라서 동일 또는 유사한 구성요소는 동일한 참조부호를 병기하고, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 실시예에서는 도 4의 실시예에서 전자 차단층을 변경하였으나, 도 3에서 도시된 실시예에도 적용될 수 있음은 당업자에 자명한 사실이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 반도체 발광 디바이스(100)는 n-형 반도체층(110), 양자 우물층(120), 배리어층(130), 전자 차단층(140) 및 p-형 반도체층(150)을 포함한다. 상기 배리어층(130)에는 p-형 델타 도핑층(131)이 형성될 수 있으며, 또한 상기 전자 차단층(140)에는 p-형 델타 도핑층(141)이 형성될 수 있다.
상기 전자 차단층(140)은 AlGaNSb 및 AlGaNAs 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 전자 차단층(140)에 소량의 안티몬(Sb)d이나 비소(As)를 추가하는 경우, 도 5에서와 같이, 전자에 대해서는 블로킹 효과를 가지지만, 정공에 대해서는 오히려 투과를 용이하게 한다.
이때, 상기 AlGaNSb 및 상기 AlGaNAs에서, 알루미늄(Al)의 조성비는 0.3 내지 0.8이며, 안티몬(Sb) 및 비소(As)의 조성비는 0.01 내지 0.1인 범위를 가질 수 있다. 이 범위에서 가장 효율을 얻을 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 반도체 발광 디바이스 110: n-형 반도체층
120: 양자 우물층 130: 배리어층
131: p-형 델타 도핑층 140: 전자 차단층
141: p-형 델타 도핑층 150: p-형 반도체층
a: 전자의 이동경로 b: 정공의 이동경로

Claims (15)

  1. n-형 반도체층;
    상기 n-형 반도체층 상부에 형성된 양자 우물층;
    상기 양자 우물층 상부에 형성된 배리어층;
    상기 배리어층 상부에 형성된 전자 차단층; 및
    상기 전자 차단층 상부에 형성된 p-형 반도체층을 포함하고,
    상기 배리어층 및 상기 전자 차단층에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 p-형 델타 도핑층은 상기 양자 우물층에 인접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 n-형 반도체층, 상기 양자 우물층, 상기 배리어층 및 상기 p-형 반도체층은 각각 GaN, InGaN, AlInGaN 및 AlGaN 중, 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배리어층에 형성되 상기 p-형 델타 도핑층은 상기 전자 차단층과 10nm이상 이격된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자 차단층은 AlGaNSb 및 AlGaNAs 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 AlGaNSb 및 상기 AlGaNAs에서, 알루미늄(Al)의 조성비는 0.3 내지 0.8이며, 안티몬(Sb) 및 비소(As)의 조성비는 0.01 내지 0.1인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  9. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 n-형 반도체층;
    상기 n-형 반도체층 상부에 형성된 양자 우물층;
    상기 양자 우물층 상부에 형성된 배리어층;
    상기 배리어층 상부에 형성된 하나 이상의 전자 차단층; 및
    상기 전자 차단층 상부에 형성된 p-형 반도체층을 포함하고,
    상기 전자 차단층에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기n-형 반도체층, 상기 양자 우물층, 상기 배리어층 및 상기 p-형 반도체층은 각각 GaN, InGaN, AlInGaN 및 AlGaN 중, 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배리어층에는, 하나 이상의 p-형 델타 도핑층이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배리어층에 형성된 상기 p-형 델타 도핑층은 상기 양자 우물층에 인접하게 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 배리어층에 형성되 상기 p-형 델타 도핑층은 상기 전자 차단층과 10nm이상 이격된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 전자 차단층은 AlGaNSb 및 AlGaNAs 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 AlGaNSb 및 상기 AlGaNAs에서, 알루미늄(Al)의 조성비는 0.3 내지 0.8이며, 안티몬(Sb) 및 비소(As)의 조성비는 0.01 내지 0.1인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 디바이스.

KR1020120070835A 2012-06-29 2012-06-29 반도체 발광 디바이스 Expired - Fee Related KR101376976B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120070835A KR101376976B1 (ko) 2012-06-29 2012-06-29 반도체 발광 디바이스
PCT/KR2013/005831 WO2014003524A2 (ko) 2012-06-29 2013-07-01 반도체 발광 디바이스
US14/411,805 US20150162493A1 (en) 2012-06-29 2013-07-01 Semiconductor light emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120070835A KR101376976B1 (ko) 2012-06-29 2012-06-29 반도체 발광 디바이스

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140003125A KR20140003125A (ko) 2014-01-09
KR101376976B1 true KR101376976B1 (ko) 2014-03-21

Family

ID=49783970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120070835A Expired - Fee Related KR101376976B1 (ko) 2012-06-29 2012-06-29 반도체 발광 디바이스

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20150162493A1 (ko)
KR (1) KR101376976B1 (ko)
WO (1) WO2014003524A2 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102268109B1 (ko) 2014-12-22 2021-06-22 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 이를 구비한 발광 소자 패키지
WO2017039045A1 (ko) * 2015-09-01 2017-03-09 주식회사 페타룩스 반도체 발광 디바이스
CN105337166B (zh) * 2015-11-30 2019-01-11 武汉电信器件有限公司 一种高速垂直腔面发射激光器的分子束外延生长方法
KR102692559B1 (ko) 2016-08-11 2024-08-08 삼성전자주식회사 다층 구조의 전자 차단층 및 p-도핑층을 포함하는 유기 발광 소자
CN111710762B (zh) * 2020-06-28 2021-10-15 中国科学院半导体研究所 具有p型极化掺杂的III族氮化物光电子器件
CN118431366B (zh) * 2024-07-04 2024-09-20 江西兆驰半导体有限公司 发光二极管外延片及其制备方法、led

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012514B1 (ko) 2007-08-20 2011-02-08 렌슬러 폴리테크닉 인스티튜트 질화물 반도체 발광소자
KR101140659B1 (ko) 2010-07-20 2012-05-03 우리엘에스티 주식회사 화합물 반도체 발광소자

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5034783A (en) * 1990-07-27 1991-07-23 At&T Bell Laboratories Semiconductor device including cascadable polarization independent heterostructure
KR960004594B1 (ko) * 1993-03-17 1996-04-09 엘지전자주식회사 적외선 광 검출기
DE19729396A1 (de) * 1997-07-09 1999-01-14 Siemens Ag Elektrischer Kontakt für ein II-VI-Halbleiterbauelement und Verfahren zum Herstellen des elektrischen Kontaktes
US6803596B2 (en) * 1999-12-27 2004-10-12 Sanyo Electric Co., Ltd. Light emitting device
KR100591705B1 (ko) * 2000-09-21 2006-06-20 샤프 가부시키가이샤 질화물 반도체 발광소자 및 그것을 포함한 광학장치
US7919791B2 (en) * 2002-03-25 2011-04-05 Cree, Inc. Doped group III-V nitride materials, and microelectronic devices and device precursor structures comprising same
KR100456063B1 (ko) * 2004-02-13 2004-11-10 에피밸리 주식회사 Ⅲ-질화물 반도체 발광소자
US7576365B2 (en) * 2004-03-12 2009-08-18 Showa Denko K.K. Group III nitride semiconductor light-emitting device, forming method thereof, lamp and light source using same
US7683391B2 (en) * 2004-05-26 2010-03-23 Lockheed Martin Corporation UV emitting LED having mesa structure
AU2005322570A1 (en) * 2004-10-08 2006-07-06 The Regents Of The University Of California High efficiency light-emitting diodes
KR100662191B1 (ko) * 2004-12-23 2006-12-27 엘지이노텍 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100580751B1 (ko) * 2004-12-23 2006-05-15 엘지이노텍 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US7619238B2 (en) * 2006-02-04 2009-11-17 Sensor Electronic Technology, Inc. Heterostructure including light generating structure contained in potential well
KR101294518B1 (ko) * 2006-02-14 2013-08-07 엘지이노텍 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법
KR100885190B1 (ko) * 2007-06-29 2009-02-24 우리엘에스티 주식회사 발광소자와 그의 제조방법
KR101438806B1 (ko) * 2007-08-28 2014-09-12 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US8704252B2 (en) * 2008-10-23 2014-04-22 Epistar Corporation Light emitting device
KR101025971B1 (ko) * 2008-12-10 2011-03-30 삼성엘이디 주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR20110117410A (ko) * 2010-04-21 2011-10-27 삼성엘이디 주식회사 질화물 반도체 발광소자
US10134948B2 (en) * 2011-02-25 2018-11-20 Sensor Electronic Technology, Inc. Light emitting diode with polarization control
US8791450B2 (en) * 2011-09-22 2014-07-29 Sensor Electronic Technology, Inc. Deep ultraviolet light emitting diode
US8698163B2 (en) * 2011-09-29 2014-04-15 Toshiba Techno Center Inc. P-type doping layers for use with light emitting devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012514B1 (ko) 2007-08-20 2011-02-08 렌슬러 폴리테크닉 인스티튜트 질화물 반도체 발광소자
KR101140659B1 (ko) 2010-07-20 2012-05-03 우리엘에스티 주식회사 화합물 반도체 발광소자

Also Published As

Publication number Publication date
US20150162493A1 (en) 2015-06-11
KR20140003125A (ko) 2014-01-09
WO2014003524A2 (ko) 2014-01-03
WO2014003524A3 (ko) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101376976B1 (ko) 반도체 발광 디바이스
CN102544285B (zh) 利用电子阻挡层提高发光效率的氮化物发光器件
WO2016011924A1 (zh) 一种改善GaN基LED效率下降的外延结构
Usman et al. Quantum efficiency enhancement by employing specially designed AlGaN electron blocking layer
Ji et al. Tailoring of energy band in electron-blocking structure enhancing the efficiency of AlGaN-based deep ultraviolet light-emitting diodes
Chang et al. AlGaN-based multiple quantum well deep ultraviolet light-emitting diodes with polarization doping
CN104009138A (zh) 一种led外延结构
US20130043492A1 (en) Nitride semiconductor transistor
JP2015188048A (ja) 窒化物半導体積層体および半導体発光素子
Liu et al. Efficiency enhancement of InGaN LEDs with an n-type AlGaN/GaN/InGaN current spreading layer
Tsai et al. Tandem structure for efficiency improvement in GaN based light-emitting diodes
KR101392218B1 (ko) 반도체 발광소자
Li et al. Numerical Investigations on the n+‐GaN/AlGaN/p+‐GaN Tunnel Junction for III‐Nitride UV Light‐Emitting Diodes
Lee et al. Enhanced optical power of InGaN/GaN light-emitting diode by AlGaN interlayer and electron blocking layer
Chen et al. Study of InGaN–GaN light-emitting diodes with different last barrier thicknesses
Xia et al. Advantages of GaN-based LEDs with two-step graded AlGaN last quantum barrier
Chen et al. Numerical analysis of using superlattice-AlGaN/InGaN as electron blocking layer in green InGaN light-emitting diodes
US9105763B2 (en) Light emitting diode chip and manufacturing method thereof
Wang et al. Self-heating dependent characteristic of GaN-based light-emitting diodes with and without AlGaInN electron blocking layer
Zhang et al. On the importance of the polarity for GaN/InGaN last quantum barriers in III-nitride-based light-emitting diodes
CN109671825B (zh) 一种极性半导体发光二极管
KR101140659B1 (ko) 화합물 반도체 발광소자
Lu et al. Improvement of light power and efficiency droop in GaN-based LEDs using graded InGaN hole reservoir layer
Wei et al. Improvement of the Internal Quantum Efficiency of III‐Nitride Blue Micro‐Light‐Emitting Diodes by the Hole Accelerator at the Low Current Density
SHEN et al. AlGaN-based deep ultraviolet light-emitting diodes on separated multiple quantum barrier electron blocking layer

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20120629

N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20120710

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20120723

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20120629

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20130730

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20131226

PG1501 Laying open of application
GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20140317

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20140317

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170308

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170308

Start annual number: 4

End annual number: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20181228