[go: up one dir, main page]

KR102132651B1 - 나노구조 반도체 발광소자 - Google Patents

나노구조 반도체 발광소자 Download PDF

Info

Publication number
KR102132651B1
KR102132651B1 KR1020130149098A KR20130149098A KR102132651B1 KR 102132651 B1 KR102132651 B1 KR 102132651B1 KR 1020130149098 A KR1020130149098 A KR 1020130149098A KR 20130149098 A KR20130149098 A KR 20130149098A KR 102132651 B1 KR102132651 B1 KR 102132651B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
region
light
nano
emitting
light emitting
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.)
Active
Application number
KR1020130149098A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150064413A (ko
Inventor
유건욱
허재혁
강삼묵
성한규
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020130149098A priority Critical patent/KR102132651B1/ko
Priority to US14/455,853 priority patent/US9184343B2/en
Publication of KR20150064413A publication Critical patent/KR20150064413A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102132651B1 publication Critical patent/KR102132651B1/ko
Active 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
    • H10H20/813—Bodies having a plurality of light-emitting regions, e.g. multi-junction LEDs or light-emitting devices having photoluminescent regions within the bodies
    • 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
    • H10H20/817—Bodies characterised by the crystal structures or orientations, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H10H20/818—Bodies characterised by the crystal structures or orientations, e.g. polycrystalline, amorphous or porous within the light-emitting regions
    • 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
    • H10H20/819—Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates
    • 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
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/858—Means for heat extraction or cooling
    • 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
    • H10H20/819—Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates
    • H10H20/821—Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates of the light-emitting regions, e.g. non-planar junctions

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자는, 발광 영역과 비발광 영역을 갖는 기판; 및 상기 발광 영역에 배치되며, 제1 도전형 반도체를 포함하는 나노 코어, 상기 노 코어 상에 순차적으로 형성되는 활성층과 제2 도전형 반도체층을 포함하는 복수의 나노 발광구조물; 을 포함하고, 상기 발광 영역은 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 상기 비발광 영역에 인접하며, 상기 제1 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리는 상기 제2 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리보다 작다.

Description

나노구조 반도체 발광소자{NANO STRUCTURE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 나노구조 반도체 발광소자에 관한 것이다.
발광다이오드(Light emitting diode: LED)와 같은 반도체 발광소자는 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 전자와 정공이 재결합하며 발생하는 에너지를 광으로 변환하여 방출한다. 이러한 LED는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.
최근에는, 결정성 향상과 발광 영역의 증대를 통한 광 효율 증가를 위해, 나노 구조물을 이용한 반도체 발광소자 및 그 제조 기술이 제안되었다. 나노 구조물을 이용한 반도체 발광소자는, 상대적으로 열 발생이 작을 뿐만 아니라, 나노 구조물의 증가된 표면적을 이용하므로, 발광면적을 증가되어 발광 효율을 높일 수 있다.
또한, 비극성면 또는 반극성면에서 활성층을 얻을 수 있으므로, 분극에 의한 효율저하를 방지할 수 있으며, 드루프(droop)특성도 개선할 수 있다.
당 기술분야에서는, 단일 기판 상에서 원하는 파장 대역의 빛을 안정적으로 출력할 수 있으며, 한편으로는 단일 기판 상에서 복수의 파장 대역의 빛을 생성하여 하나의 소자에서 백색 빛을 구현할 수 있는 나노구조 반도체 발광소자가 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자는, 발광 영역과 비발광 영역을 갖는 기판; 및 상기 발광 영역에 배치되며, 제1 도전형 반도체를 포함하는 나노 코어, 상기 나노 코어 상에 순차적으로 형성되는 활성층과 제2 도전형 반도체층을 포함하는 복수의 나노 발광구조물; 을 포함하고, 상기 발광 영역은 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 상기 비발광 영역에 인접하며, 상기 제1 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리는 상기 제2 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리보다 작다.
상기 제1 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리는, 상기 제2 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리 및 상기 비패턴 영역의 면적 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.
상기 제1 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리는, 상기 제2 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리에 소정의 보상 계수를 곱한 값으로 결정될 수 있다.
상기 비발광 영역은, 상기 복수의 나노 코어와 연결되는 제1 전극의 적어도 일부 영역, 상기 제2 도전형 반도체층과 연결되는 제2 전극의 적어도 일부 영역, 및 상기 발광 영역 주변의 메사 영역 중 적어도 일부 영역을 포함할 수 있다.
상기 발광 영역은 서로 다른 파장 대역의 빛을 방출하는 복수의 분할 영역과, 상기 복수의 분할 영역 사이에 배치되는 하나 이상의 경계 영역을 포함하고, 상기 경계 영역의 폭은 상기 경계 영역에 인접한 상기 복수의 분할 영역 각각에 배치되는 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리, 및 상기 복수의 분할 영역 각각에 배치되는 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리의 평균값 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자는, 비발광 영역, 복수의 발광 영역 및 상기 복수의 발광 영역 사이에 배치되는 하나 이상의 경계 영역을 갖는 기판; 및 상기 발광 영역에 배치되며, 제1 도전형 반도체를 포함하는 나노 코어, 상기 복수의 나노 코어 상에 순차적으로 형성되는 활성층과 제2 도전형 반도체층을 포함하는 복수의 나노 발광구조물; 을 포함하고, 상기 복수의 발광 영역 각각에 배치되는 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리는 서로 다르며, 상기 하나 이상의 경계 영역 각각의 폭은, 상기 경계 영역에 인접한 상기 복수의 발광 영역 각각에 포함되는 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리, 및 상기 경계 영역에 인접한 상기 복수의 발광 영역 각각에 포함되는 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리의 평균값 중 어느 하나이다.
상기 복수의 발광 영역은, 상기 복수의 나노 발광구조물이 제1 거리만큼 서로 이격되어 배치되는 제1 발광 영역; 상기 복수의 나노 발광구조물이 상기 제1 거리와 다른 제2 거리만큼 서로 이격되어 배치되는 제2 발광 영역; 및 상기 복수의 나노 발광구조물이 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리와 다른 제3 거리만큼 서로 이격되어 배치되는 제3 발광 영역; 을 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 영역, 상기 제2 발광 영역, 및 상기 제3 발광 영역 각각에 배치되는 복수의 나노 발광구조물은 서로 다른 파장의 빛을 생성하며, 상기 서로 다른 파장의 빛이 서로 조합되어 백색광을 제공할 수 있다.
상기 경계 대역의 폭은, 상기 경계 영역에 인접한 상기 복수의 발광 영역 각각에 포함되는 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리 산포를 최소화할 수 있는 값으로 결정될 수 있다.
상기 복수의 발광 영역 중 적어도 일부는 제1 영역과 제2 영역을 포함하며 상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 상기 비발광 영역에 인접하고, 상기 제1 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리는 상기 제2 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리보다 작을 수 있다.
본 발명에 따르면, 나노구조 반도체 발광소자에서 비발광 영역에 인접한 나노 발광구조물 사이의 거리를 조절하여 발광 영역 전체에서 나노 발광구조물의 크기 산포를 줄일 수 있다. 또한, 복수의 파장 대역의 빛을 생성하는 복수의 발광 영역을 갖는 나노구조 반도체 발광소자에서, 각 발광 영역에 배치되는 나노 발광구조물의 간격 산포가 최소화되도록 복수의 발광 영역 사이의 경계 대역 폭을 설정함으로써, 원하는 파장의 빛을 효과적으로 구현할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 나노구조 반도체 발광소자의 A 및 B 영역을 나타낸 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시한 나노구조 반도체 발광소자의 C 영역을 나타낸 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 나노구조 반도체 발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시한 나노구조 반도체 발광소자를 설명하는 데에 제공되는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자(100)는 기판 상에 정의되는 비발광 영역(110)과 발광 영역(120)을 포함할 수 있다. 비발광 영역(110)은 전기 신호를 인가받아 빛을 방출하는 복수의 나노 발광구조물이 배치되지 않는 영역으로 정의될 수 있으며, 도 1의 실시예에서 도시한 바와 같이 발광 영역(120) 주변의 메사 영역(111)과, 제1 전극(113) 및 제2 전극(115) 등이 비발광 영역(110)에 포함될 수 있다. 제1 전극(113)과 제2 전극(115)은 패드부, 및 패드부로부터 연장되는 하나 이상의 핑거부를 갖는 것으로 도 1에 도시하였으나, 반드시 이와 같은 형태로 한정되는 것이 아님은 물론이다.
제1 전극(113)과 제2 전극(115) 각각은 발광 영역(110)에 배치되는 복수의 나노 발광구조물이 발광할 수 있도록 전기 신호를 공급할 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노 발광구조물 각각은 제1 도전형 반도체를 포함하는 나노 코어, 상기 나노 코어 상에 순차적으로 형성되는 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있으며, 제1 전극(111)은 나노 코어와 전기적으로 연결되고 제2 전극(113)은 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다.
나노구조 반도체 발광소자(100)의 발광 영역(120) 외곽은 물론, 발광 영역(120)의 내측에도 비발광 영역(110)이 위치하므로, 발광 영역(120)에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 중 일부는 비발광 영역(110)에 인접할 수 있다. 복수의 나노 발광구조물 중 제1 도전형 반도체를 포함하는 나노 코어는, 발광 영역(120)과 대응하도록 배치되는 제1 도전형 반도체층을 성장시킴으로써 형성될 수 있다.
이때 비발광 영역(110)에 가까운 영역에서 성장하는 나노 코어는 비발광 영역(110)에서 먼 영역에서 성장하는 나노 코어보다 높은 성장 속도를 가질 수 있다. 따라서, 비발광 영역(110)에서 멀어질수록 나노 발광구조물의 직경은 점점 감소하게 되며, 이에 따라 나노 발광구조물 각각이 방출하는 빛의 파장이 짧아질 수 있다. 즉, 비발광 영역(110)에서 가까운 나노 발광구조물은 상대적으로 큰 직경을 갖게 되어 상대적으로 긴 파장의 빛을 방출할 수 있으며, 비발광 영역(110)에서 먼 나노 발광구조물은 상대적으로 작은 직경을 갖게 되어 상대적으로 짧은 파장의 빛을 방출할 수 있다.
예를 들어 도 1에서 A 영역에 배치되는 나노 발광구조물은 B 영역에 배치되는 나노 발광구조물보다 비발광 영역(110)인 메사 영역에 더 가까이 배치될 수 있다. 나노 발광구조물을 형성하기 위한 방법으로, 일정 두께 이상의 마스크 내에 질화물 반도체 물질, 예를 들어 GaN을 채워넣어 나노 코어를 형성하는 필링 성장 방법을 적용할 수 있는데, 비발광 영역(110)으로부터의 거리에 따라 GaN이 채워 넣어지는 속도가 서로 다를 수 있으며, 그로부터 나노 코어의 직경이 일정하지 않게 형성되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 필링 성장 방법이 아닌, 상대적으로 얇은 두께의 마스크를 이용하여 나노 코어를 형성하는 제조 방법에서도 상기와 같이 나노 코어의 직경이 서로 다르게 형성되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 상기와 같은 문제로 인해 A 영역에 배치되는 나노 발광구조물의 직경이 B 영역에 배치되는 나노 발광구조물의 직경보다 더 클 수 있다. 결국 A 영역과 B 영역 각각에 배치되는 나노 발광구조물에서 방출되는 빛의 파장이 서로 다를 수 있으며, - A 영역이 상대적으로 장파장 빛을 생성 - 그로 인해 발광 영역(120) 전체에서 원하는 파장의 빛을 생성하기 어려울 수 있다.
예를 들어, 비발광 영역(110)으로부터의 거리에 따라 A 영역과 B 영역에 각각 배치되는 나노 발광구조물의 성장 속도가 차이가 나고, 그로부터 나노 코어의 직경 편차가 발생하면, 나노 발광구조물의 활성층과 제2 도전형 반도체층의 두께에서 편차가 발생할 수 있다. 이때, 상대적으로 큰 직경을 갖는 나노 코어를 포함하는 나노 발광구조물에서는, 활성층이 얇게 형성되어 인듐(In)의 조성 비율이 적어지게 되고, 결과적으로 활성층에서 방출되는 빛의 파장이 짧아져 청색에 가까운 빛이 방출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 발광 영역(120)에 포함되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 간격을 조절하여 발광 영역(120) 전체에 걸쳐 복수의 나노 발광구조물이 고른 파장의 빛을 방출하도록 할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 나노 코어의 성장 속도가 빠른 A 영역의 경우, B 영역보다 짧은 간격으로 더욱 촘촘하게 나노 코어를 성장시킴으로써, A 영역에 배치되는 나노 코어와 B 영역에 배치되는 나노 코어의 직경 편차를 줄일 수 있다.
상기와 같은 간격 조절 없이 일정한 간격으로 복수의 나노 코어를 성장시키는 경우, A 영역에 배치되는 나노 발광구조물이 B 영역에 배치되는 나노 발광구조물보다 큰 직경을 갖는 것은 물론, A 영역에 배치되는 나노 발광구조물 각각의 직경 산포도가 B 영역에 배치되는 나노 발광구조물의 직경 산포도보다 클 수 있다. 따라서 발광 영역(120) 전반에 걸쳐 나노 발광구조물의 직경 산포도가 증가할 수 있으며, 원하는 파장의 빛을 효과적으로 구현하는 데에 문제가 될 수 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 비발광 영역(110)에 가까이 배치되는 나노 발광구조물일수록, 인접한 다른 나노 발광구조물과의 간격을 더 짧게, 즉 동일한 면적 내에 더 많은 나노 발광구조물을 배치함으로써 나노 발광구조물의 직경 산포도를 감소시키고, 원하는 파장의 빛을 효율적으로 생성할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 나노구조 반도체 발광소자의 A 및 B 영역을 나타낸 확대도이다.
도 2를 참조하면, A 영역 내에 포함되는 나노 발광구조물(120a)와 B 영역 내에 포함되는 나노 발광구조물(120b)은 서로 동일한 직경을 가질 수 있다. 다만, A 영역 내에 포함되는 나노 발광구조물(120a) 사이의 거리 P1은, B 영역 내에 포함되는 나노 발광구조물(120b) 사이의 거리 P2보다 작을 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, A 영역은 B 영역보다 비발광 영역(110)에 포함되는 메사 영역(111)에 더 가까우며, 아무런 공정 조건 조절없이 일괄적으로 나노 코어를 성장시킬 경우, 성장 속도 차이로 인해 A 영역에 포함되는 나노 발광구조물(120a)은 B 영역에 포함되는 나노 발광구조물(120b)보다 큰 직경을 갖게 된다. 이는 A 영역에 포함되는 나노 발광구조물(120a)과 B 영역에 포함되는 나노 발광구조물(120b)이 각각 방출하는 빛의 파장 차이를 가져올 수 있으며, 따라서 A 영역에 포함되는 나노 발광구조물(120a)과 B 영역에 포함되는 나노 발광구조물(120b)의 직경 차이를 줄임으로써 균일한 파장의 빛을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 도 2에 도시한 바와 같이 비발광 영역(110)으로부터 떨어진 거리에 따라 나노 발광구조물(120a, 120b) 사이의 간격 P1, P2를 서로 다르게 설정할 수 있다. 비발광 영역(110)에 가까운 A 영역은 빠른 성장 속도로 인해 나노 발광구조물(120a)의 직경이 B 영역의 나노 발광구조물(120b)보다 클 수 있으며, 따라서 A 영역의 나노 발광구조물(120a) 사이 간격 P1을 B 영역의 나노 발광구조물(120b) 사이 간격보다 P2보다 작게 설정할 수 있다. P1이 P2보다 작을 경우, A 영역에서 나노 발광구조물(120a)의 밀도가 B 영역에서 나노 발광구조물(120b)의 밀도보다 크며, 그로부터 나노 발광구조물(120a, 120b) 사이의 직경 차이를 최소화할 수 있다.
비발광 영역(110)으로부터 떨어진 거리에 따라 나노 발광구조물(120a, 120b) 사이의 간격 P1, P2를 서로 다르게 설정함으로써 발광 영역(120) 전반에 걸친 나노 발광구조물(120a, 120b)의 직경 산포를 줄일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 나노 발광구조물(120a, 120b)의 직경 차이는 각 나노 발광구조물(120a, 120b)이 방출하는 빛의 파장 차이로 이어질 수 있으므로, 나노 발광구조물(120a, 120b)의 직경 산포를 줄임으로써 원하는 파장의 빛을 구현할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시한 나노구조 반도체 발광소자의 C 영역을 나타낸 확대도이다.
도 3을 참조하면, C 영역은 발광 영역(120)에 포함되는 제1, 제2 영역(C1, C2)과, 비발광 영역(110) 중 제2 전극(115)의 일부 영역을 포함할 수 있다. 제2 전극(115)은 비발광 영역(110)에 포함되는 영역이므로 나노 발광구조물이 성장하지 않으며, 제1 영역(C1) 및 제2 영역(C2) 내에는 복수의 나노 발광구조물이 배치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 나노 발광구조물은 제1 도전형 반도체를 포함하는 나노 코어, 나노 코어 상에 순서대로 형성되는 활성층과 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, C 영역에 포함되는 제1, 제2 영역(C1, C2)은 발광 영역으로서 복수의 나노 발광구조물이 배치된다. 이때, 제1 영역(C1)이 제2 영역(C2)에 비해 상대적으로 비발광 영역(110)인 제2 전극(115)에 가까이 배치되므로, 제1 영역(C1) 내에 배치되는 나노 발광구조물의 성장 속도는 제2 영역(C2) 내에 배치되는 나노 발광구조물의 성장 속도보다 빠를 수 있다. 따라서, 제1 영역(C1) 내에 배치되는 나노 발광구조물의 성장 속도와 제2 영역(C2) 내에 배치되는 나노 발광구조물의 성장 속도 차이로 인한 나노 발광구조물의 직경 편차를 최소화하기 위해 제1 영역(C1)에 배치되는 나노 발광구조물 사이의 간격을 제2 영역(C2)에 배치되는 나노 발광구조물 사이의 간격보다 좁게 설정할 수 있다.
제1 영역(C1)에 배치되는 나노 발광구조물 사이의 간격은, 제2 영역(C2)에 배치되는 나노 발광구조물 사이의 간격과, 비발광 영역(110)의 면적 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다. 일 실시예로, 제1 영역(C1)에 배치되는 나노 발광구조물 사이의 간격은, 제2 영역(C2)에 배치되는 나노 발광구조물 사이의 간격에 소정의 보상 계수 α를 곱한 값으로 결정될 수 있다. 이때, 보상 계수 α는 나노구조 반도체 발광소자에서 생성하고자 하는 빛의 파장, 비발광 영역(110)의 면적, 및 발광 영역(120)의 면적 등에 의해 결정되는 값일 수 있다.
제1 영역(C1)은 제2 영역(C2)보다 비발광 영역(110)인 제2 전극(115) 인접하는 영역이며, 발광 영역(120) 전반에 걸쳐서 비발광 영역(110)과 인접한 일부 영역에 제1 영역(C1)과 같이 나노 발광구조물 사이의 간격이 좁은 영역이 설정될 수 있다. 이때, 제1 영역(C1)의 폭 d는 보상 계수 α와 마찬가지로, 나노구조 반도체 발광소자에서 생성하고자 하는 빛의 파장, 제2 영역(C2)에 배치되는 나노 발광구조물 사이의 간격, 비발광 영역(110)의 면적, 및 발광 영역(120)의 면적 등에 의해 결정되는 값일 수 있다.
일 실시예로 제2 영역(C2) 내에서 나노 발광구조물 사이의 간격이 2.8㎛인 경우, 보상 계수 α는 0.9, 제1 영역(C1)의 폭 d는 6㎛일 수 있다. 즉, 제1 영역(C1)에 배치되는 나노 발광구조물 사이의 간격은 2.5㎛일 수 있다. 보상 계수 α와 제1 영역(C1)에 대한 설정 없이 동일한 간격으로 나노 발광구조물을 형성하는 경우, 비발광 영역(110)과 발광 영역(120)의 경계에 인접한 나노 발광구조물의 직경과 비발광 영역(110)과 발광 영역(120)의 경계로부터 40㎛ 떨어진 영역에 형성되는 나노 발광구조물의 직경이 약 150nm이상 차이가 날 수 있다. 이는 발광 파장에 있어서 약 20nm 이상의 차이로 나타날 수 있다. 보상 계수 α와, 제1 영역(C1)의 폭 d를 적절하게 설정함으로써, 원하는 파장의 빛을 균일하게 생성할 수 있다.
이때, 제1 영역(C1)의 폭 d는 발광 영역(120)의 장축 및 단축 방향 길이 중 어느 하나에 대비하여 15% 이하로 설정될 수 있다. 제1 영역(C1)의 폭 d가 지나치게 크게 설정되면, 제1 영역(C1)에서 제2 영역(C2)과의 경계에 인접하여 배치되는 나노 발광구조물의 직경이 오히려 제2 영역(C2)에 배치되는 나노 발광구조물의 직경보다 작아질 수 있다. 따라서 원하는 파장의 빛보다 더 짧은 파장의 빛을 생성하는 나노 발광구조물이 제2 영역(C2)과의 경계에 인접한 제1 영역(C1) 내에 형성될 수 있으므로, 제1 영역(C1)의 폭 d는 발광 영역(120)의 장축 및 단축 방향 길이 중 어느 하나에 대비하여 15% 이하로 설정될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시한 나노구조 반도체 발광소자의 C 영역을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 비발광 영역(110)에 포함되는 제2 전극(115)에는 나노 발광구조물이 형성되지 않으며, 발광 영역(120)에 포함되는 제1, 제2 영역(C1, C2)에만 나노 발광구조물(240, 250)이 형성될 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이 나노구조 반도체 발광소자(100)는 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 베이스층(220), 베이스층(220) 위에 마련되는 절연막(230), 및 베이스층(220) 위에 형성되는 복수의 나노 발광구조물(240, 250)을 포함할 수 있다.
베이스층(220)은 기판(210) 상에 형성될 수 있다. 베이스층(220)은 나노 발광구조물(240, 250)의 성장면을 제공할 뿐만 아니라, 복수의 나노 발광구조물(240, 250)의 일측 극성을 전기적으로 연결시키는 역할을 할 수 있다.
상기 기판(210)은 절연성, 도전성 또는 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(210)은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. 상기 베이스층(220)은 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있으며, 특정 도전형을 갖도록 Si와 같은 n형 불순물로 도프될 수 있다.
절연막(230)은 베이스층(220) 위에 마련되어 복수의 나노 발광구조물(240, 250)이 형성될 수 있는 복수의 개구부(O)를 제공할 수 있다. 절연막(230)은 복수의 개구부(O)를 갖는 일종의 마스크층일 수 있다. 베이스층(220) 상에 복수의 개구부(O)를 갖는 절연막(230)을 배치하고 복수의 개구부(O)를 통해 베이스층(220)을 성장시킴으로써 나노 코어(241, 251)를 형성할 수 있다. 나노 코어(241, 251)는 제1 도전형 반도체를 포함할 수 있으며, 예를 들어 제1 도전형 반도체는 n형 GaN을 포함할 수 있다. 나노 코어(241, 251)의 측면은 비극성 m면일 수 있다. 한편, 절연막(230)은 절연 물질로서 실리콘 산화물 또는 실화콘 질화몰 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연막(230)은 SiO2, SiN, TiO2, Si3N4, Al2O3, TiN, AlN, ZrO2, TiAlN, TiSiN 등과 같은 물질을 포함할 수 있다.
나노 코어(241, 251) 상에는 순차적으로 활성층(242, 252) 및 제2 도전형 반도체층(243, 253)이 형성될 수 있다. 활성층(242, 252)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN 구조가 사용될 수 있으며, 다만, 단일 양자우물(SQW) 구조를 사용할 수도 있을 것이다. 제2 도전형 반도체층(243, 253)은 p형 AlxInyGa1 -x- yN을 만족하는 결정일 수 있다.
활성층(242, 252)은 나노 코어(241, 251)의 측면과 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 본 실시형태에서, 활성층(242, 252)은 각각의 나노 코어(241, 251) 표면에 일괄공정에 의해 형성될 수 있다. 이 때에, 나노 코어(241, 251)가 서로 다른 직경을 갖는 경우, 격자 상수, 비표면적 및 스트레인 차이에 의해 동일한 조건에서 서로 다른 조성을 갖는 활성층(242, 252)을 가질 수 있으며, 그로부터 각 나노 발광구조물(240, 250)에서 생성되는 빛의 파장이 달라질 수 있다. 구체적으로, 상기 활성층을 구성하는 양자우물층이 InxGa1 - xN(0≤x≤1)일 경우에, 서로 직경이 다른 나노 코어에 따라 인듐(In) 함량이 달라질 수 있다. 그 결과, 각 양자우물층으로부터 방출되는 광의 파장이 달라질 수 있다.
즉, 나노구조 반도체 발광소자(100)에서 원하는 파장의 빛을 구현하기 위해 나노 코어(241, 251)의 직경 산포도가 발광 영역(120) 내에서 최소화될 수 있다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 비발광 영역(110)에 인접할수록 나노 발광구조물(240, 250)의 직경이 증가하게 되므로, 본 발명에서는 나노 발광구조물(240, 250) 사이의 간격을 조절하여 직경 산포도를 최소화할 수 있다.
도 4를 참조하면, 비발광 영역(110)인 제2 전극(115)에 인접한 제1 영역(C1)에 배치되는 제1 나노 발광구조물(240) 사이의 간격은 d1으로, 제2 영역(C2)에 배치되는 제2 나노 발광구조물(250) 사이의 간격은 d2로 설정될 수 있다. d1은 d2보다 작은 값이며, 제1 영역(C1) 내에서 제1 나노 발광구조물(240)은 제2 영역(C2) 내에서 제2 나노 발광구조물(250)보다 높은 밀도로 배치될 수 있다. 따라서, 제1, 제2 나노 발광구조물(240, 250) 각각에 포함되는 나노 코어(241, 251)의 폭은 제1 영역(C1)과 제2 영역(C2)의 성장 속도 차이에도 불구하고 w로 거의 동일한 값을 가질 수 있다.
한편, 제2 도전형 반도체층(243, 253)은 활성층(242, 252)과 인접한 부분에 전자 차단층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 전자차단층은 복수의 서로 다른 조성의 n형 AlxInyGa1 -x- yN을 적층한 구조 또는 AlyGa(1-y)N로 구성된 1층 이상의 층을 가질 수 있으며, 활성층(242, 252)보다 밴드갭이 커서 제2 도전형 반도체층(243, 253)으로 전자가 넘어가는 것을 방지할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(243, 253)은 제1 도전형 반도체를 포함하는 나노 코어(241, 251)와 달리 p형 불순물로 도핑된 GaN을 포함할 수 있다. 나노 코어(241, 251)에 도핑 물질로 포함되는 n형 불순물로는 Si이 잘 알려져 있고, 제2 도전형 반도체층(243, 253)에 적용되는 p형 불순물으로서는 Zn, Cd, Be, Mg, Ca, Ba 등이 있으며, 주로 Mg, Zn가 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자(300)는 비발광 영역(310)과 발광 영역(320)으로 구분될 수 있다. 특히, 도 1에 도시한 나노구조 반도체 발광소자(300)와 마찬가지로, 비발광 영역(310)에는 발광 영역(320) 주변의 메사 영역(311)과, 제1 전극(313) 및 제2 전극(315)을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 발광 영역(320)은 복수의 발광 영역(320A, 320B, 320C)으로 구분될 수 있으며, 각 발광 영역(320A, 320B, 320C)은 서로 다른 파장의 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 영역(320A)에서 제1 파장의 빛을 생성하고, 제2 발광 영역(320B)은 제1 파장과 다른 제2 파장의 빛을 생성할 수 있으며, 제3 발광 영역(320C)은 제1, 제2 파장과 다른 제3 파장의 빛을 생성할 수 있다. 특히, 제1, 제2, 제3 파장의 빛이 서로 혼합되어 백색광을 제공할 수 있으며, 이 경우 하나의 나노구조 반도체 발광소자(300)에서 백색광을 출력할 수 있다.
도 5에 도시한 실시예에서는, 제1, 제2, 제3 발광 영역(320A, 320B, 320C) 각각이 서로 다른 파장의 빛을 생성하도록, 제1, 제2, 제3 발광 영역(320A, 320B, 320C) 각각에 배치되는 나노 발광구조물 사이의 간격을 의도적으로 서로 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2, 제3 발광 영역(320A, 320B, 320C) 각각에 배치되는 나노 발광구조물 사이의 간격이 서로 적어도 200nm 이상 차이가 나도록 설정할 수 있으며, 상기와 같은 조건에서 나노구조 반도체 발광소자(300)는 백색광을 출력할 수 있다.
제1, 제2, 제3 발광 영역(320A, 320B, 320C) 사이에는 각각 제1 경계 영역(330A)과 제2 경계 영역(330B)이 배치될 수 있다. 제1, 제2 경계 영역(330A, 330B)은 각각 서로 다른 폭을 가질 수 있으며, 이때, 경계 영역(330A, 330B)의 폭은 해당 경계 영역(330A, 330B)에 인접한 발광 영역(320A, 320B, 320C)에 포함되는 나노 발광구조물의 간격 산포도를 최소화할 수 있는 값으로 설정될 수 있다.
예를 들어, 제1 경계 영역(330A)의 폭은, 제1 발광 영역(320A)과 제2 발광 영역(320B) 각각에 배치되는 나노 발광구조물의 간격 산포도를 최소화할 수 있는 값으로 설정될 수 있다. 이는, 제1 경계 영역(330A)의 폭이 제1 발광 영역(320A)의 경계와, 제2 발광 영역(320B)의 경계에 영향을 미칠 수 있으며, 그로부터 제1, 제2 발광 영역(320A, 320B)에 배치되는 나노 발광구조물의 간격 산포도가 달라질 수 있기 때문이다. 이에 대해서는 도 7a 내지 7c를 참조하여 후술하기로 한다.
도 6은 도 5에 도시한 나노구조 반도체 발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 나노구조 반도체 발광소자(300)는 기판(410), 기판(410) 상에 마련되는 베이스층(420), 베이스층(420) 위에 마련되는 절연막(430), 및 베이스층(420) 위에 형성되는 복수의 나노 발광구조물(440, 450, 460)을 포함할 수 있다. 발광 영역(340)은 제1, 제2, 제3 발광 영역(340A, 340B, 340C)으로 구분될 수 있으며, 제1, 제2, 제3 발광 영역(340A, 340B, 340C) 각각에 복수의 나노 발광구조물(440, 450, 460)이 배치될 수 있다.
베이스층(420)은 기판(410) 상에 형성될 수 있다. 베이스층(420)은 나노 발광구조물(440, 450, 460)의 성장면을 제공할 뿐만 아니라, 복수의 나노 발광구조물(440, 450, 460)의 일측 극성을 전기적으로 연결시키는 역할을 할 수 있다.
기판(410)은 절연성, 도전성 또는 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(410)은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. 베이스층(420)은 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있으며, 특정 도전형을 갖도록 Si와 같은 n형 불순물로 도프될 수 있다.
절연막(430)은 베이스층(420) 위에 마련되어 복수의 나노 발광구조물(440, 450, 460)이 형성될 수 있는 복수의 개구부(O)를 제공할 수 있다. 절연막(430)은 복수의 개구부(O)를 갖는 일종의 마스크층일 수 있다. 베이스층(420) 상에 복수의 개구부(O)를 갖는 절연막(430)을 배치하고 복수의 개구부(O)를 통해 베이스층(420)을 성장시킴으로써 나노 코어(441, 451, 461)를 형성할 수 있다. 나노 코어(441, 451, 461)는 제1 도전형 반도체를 포함할 수 있으며, 예를 들어 제1 도전형 반도체는 n형 GaN을 포함할 수 있다. 나노 코어(441, 451, 461)의 측면은 비극성 m면일 수 있다. 한편, 절연막(430)은 절연 물질로서 실리콘 산화물 또는 실화콘 질화몰 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연막(230)은 SiO2, SiN, TiO2, Si3N4, Al2O3, TiN, AlN, ZrO2, TiAlN, TiSiN 등과 같은 물질을 포함할 수 있다.
나노 코어(441, 451, 461) 상에는 순차적으로 활성층(442, 452, 462) 및 제2 도전형 반도체층(443, 453, 463)이 형성될 수 있다. 활성층(442, 452, 462)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN 구조가 사용될 수 있으며, 다만, 단일 양자우물(SQW) 구조를 사용할 수도 있을 것이다. 제2 도전형 반도체층(443, 453, 463)은 p형 AlxInyGa1 -x- yN을 만족하는 결정일 수 있다.
활성층(442, 452, 462)은 나노 코어(441, 451, 461)의 측면과 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 본 실시형태에서, 활성층(442, 452, 462)은 각각의 나노 코어(441, 451, 461) 표면에 일괄공정에 의해 형성될 수 있다. 이 때에, 나노 코어(441, 451, 461)가 서로 다른 높이 또는 직경을 갖는 경우, 격자 상수, 비표면적 및 스트레인 차이에 의해 동일한 조건에서 서로 다른 조성을 갖는 활성층(442, 452, 462)을 가질 수 있으며, 그로부터 각 나노 발광구조물(440, 450, 460)에서 생성되는 빛의 파장이 달라질 수 있다. 구체적으로, 활성층(442, 452, 462)을 구성하는 양자우물층의 조성이 InxGa1 - xN(0≤x≤1)일 경우에, 서로 직경이나 높이가 다른 나노 코어에 따라 인듐(In) 함량이 달라질 수 있다. 그 결과, 각 양자우물층으로부터 방출되는 광의 파장이 달라질 수 있다.
도 6에 도시한 실시예에서, 제1, 제2, 제3 발광 영역(340A, 340B, 340C) 각각이 서로 다른 파장의 빛을 생성하도록, 각 발광 영역(340A, 340B, 340C)에 포함되는 나노 발광구조물(440, 450, 460) 사이의 간격은 서로 다르게 설정될 수 있다. 도 6에는 제1 나노 발광구조물(440) 사이의 간격 d1이 가장 크고, 제3 나노 발광구조물(460) 사이의 간격 d3가 가장 작으며, 제2 나노 발광구조물(450) 사이의 간격 d2는 d3보다 크고 d1보다 작은 것으로 예시하였으나, 이와 다른 형태로도 나노 발광구조물(440, 450, 460)이 마련될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 제1 나노 발광구조물(440) 사이의 간격 d1은 1600~2300nm 일 수 있으며, 제2 나노 발광구조물(450) 사이의 간격 d2는 1200~1600nm일 수 있고, 제3 나노 발광구조물(460) 사이의 간격 d3는 1000~1200nm일 수 있다. 상기와 같은 수치 범위로 d1, d2, d3를 설정하고, d1, d2, d3의 차이가 적어도 200nm 이상이 되도록 나노 발광구조물(440, 450, 460)을 형성함으로써, 하나의 나노구조 반도체 발광소자(300)에서 백색광을 제공할 수 있다. 한편, 제1, 제2, 제3 나노 발광구조물(440, 450, 460)에 포함되는 나노 코어(441, 451, 461)의 폭 w와 높이 h는 서로 실질적으로 동일한 값을 갖는 것으로 예시하였으나, 이와 달리 나노 코어(441, 451, 461)의 폭과 높이를 조절하여 각 나노 발광구조물(440, 450, 460)이 생성하는 빛의 파장을 바꿀 수도 있다. 일례로, 나노 코어(441, 451, 461) 사이의 간격이 커지거나, 각 나노 코어(441, 451, 461)의 직경이 작아질수록 나노 발광구조물(440, 450, 460)에 포함되는 활성층(442, 452, 462)의 두께가 두꺼워져 인듐(In)의 조성 비율이 늘어나고, 그로부터 각 나노 발광구조물(440, 450, 460)이 방출하는 빛의 파장은 길어질 수 있다. 한편, 나노 코어(441, 451, 461)의 높이 측면에서는, 나노 코어(441, 451, 461)의 높이가 낮을수록 활성층(442, 452, 462)이 두꺼워지고 그에 따라 활성층(442, 452, 462)에 포함되는 인듐(In)의 조성 비율이 증가할 수 있다. 따라서, 나노 코어(441, 451, 461)의 높이가 낮을수록 각 나노 발광구조물(440, 450, 460)이 방출하는 빛의 파장이 길어질 수 있으며, 반대로 나노 코어(441, 451, 461)의 높이가 높아질수록 나노 발광구조물(440, 450, 460)이 방출하는 빛의 파장이 짧아질 수 있다.
한편, 제2 도전형 반도체층(443, 453, 463)은 활성층(442, 452, 462)과 인접한 부분에 전자 차단층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 전자차단층은 복수의 서로 다른 조성의 n형 AlxInyGa1 -x- yN을 적층한 구조 또는 AlyGa(1-y)N로 구성된 1층 이상의 층을 가질 수 있으며, 활성층(442, 452, 462)보다 밴드갭이 커서 제2 도전형 반도체층(443, 453, 463)으로 전자가 넘어가는 것을 방지할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(443, 453, 463)은 제1 도전형 반도체를 포함하는 나노 코어(441, 451, 461)와 달리 p형 불순물로 도핑된 GaN을 포함할 수 있다. 나노 코어(441, 451, 461)에 도핑 물질로 포함되는 n형 불순물로는 Si이 잘 알려져 있고, 제2 도전형 반도체층(443, 453, 463)에 적용되는 p형 불순물으로서는 Zn, Cd, Be, Mg, Ca, Ba 등이 있으며, 주로 Mg, Zn가 사용될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시한 나노구조 반도체 발광소자를 설명하는 데에 제공되는 평면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시한 나노구조 반도체 발광소자에서 제1 발광 영역(320A)과 제2 발광 영역(320B) 사이에 정의되는 제1 경계 영역(330A)의 폭 L을 설정하는 방법을 설명하기 위해 제공되는 도이다. 도 7a 내지 도 7c는 모두 제1 발광 영역(320A)과 제2 발광 영역(320B) 및 그 사이에 배치되는 제1 경계 영역(330A)을 도시하고 있으나, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 설명하는 본 발명의 일 실시예는 제2 발광 영역(320B)과 제3 발광 영역(320C) 및 그 사이에 배치되는 제2 경계 영역(330B)에도 적용될 수 있다.
우선 도 7a를 참조하면, 실질적으로 동일한 직경을 갖는 복수의 나노 발광구조물(440, 450)이 제1, 제2 발광 영역(320A, 320B)에 각각 배치될 수 있다. 제1 발광 영역(320A)에 배치되는 제1 나노 발광구조물(440)은 제2 발광 영역(320B)에 배치되는 제2 나노 발광구조물(450)에 비해 상대적으로 더 좁은 간격으로 배치될 수 있다. 즉, 제1 나노 발광구조물(440) 사이의 간격 d1은, 제2 나노 발광구조물(450) 사이의 간격 d2보다 작을 수 있다.
도 7a의 실시예에서 제1 경계 영역(330A)의 폭 L은 제1 발광 영역(320A)에 배치되는 제1 나노 발광구조물(440) 사이의 간격 d1과 같은 값을 가질 수 있다. 따라서, 제1 경계 영역(330A)이 제1 발광 영역(320A)에 미치는 영향은 극히 미미할 수 있으나, 제2 발광 영역(320B)에 포함되는 제2 나노 발광구조물(450) 사이의 간격 d2에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 제2 발광 영역(320)에서 제2 나노 발광구조물(450) 사이의 간격 d2의 산포도가 증가할 수 있다.
다음으로 도 7b를 참조하면, 제1 경계 영역(330A)의 폭 L이 제2 발광 영역(320B)에 배치되는 제2 나노 발광구조물(450) 사이의 간격 d2와 같은 값을 가질 수 있다. 따라서, 도 7a의 실시예와 반대로, 제1 경계 영역(330A)이 제2 발광 영역(320B)에 미치는 영향은 줄일 수 있으나, 제1 발광 영역(320A)에 포함되는 제1 나노 발광구조물(440) 사이의 간격 d1의 산포도가 증가할 수 있다.
마지막으로 도 7c를 참조하면, 제1 경계 영역(330A)의 폭 L은 제1 나노 발광구조물(440) 사이의 간격 d1과, 제2 나노 발광구조물(450) 사이의 간격 d2의 평균 값으로 설정될 수 있다. 따라서, 도 7a 및 도 7b의 실시예와 반대로, 제1 경계 영역(330A)은 제1 발광 영역(320A) 및 제2 발광 영역(320B) 각각에 포함되는 제1, 제2 나노 발광구조물(440, 450)의 간격 d1, d2에 모두 영향을 줄 수 있다.
다만, 도 7a의 실시예에서 발생할 수 있는 제2 나노 발광구조물(450) 사이의 간격 d2의 산포도 증가보다, 도 7c의 실시예에서 발생할 수 있는 제2 나노 발광구조물(450) 사이의 간격 d2의 산포도 증가는 더 작을 수 있다. 마찬가지로, 도 7b의 실시예에서 발생할 수 있는 제1 나노 발광구조물(440) 사이의 간격 d1의 산포도 증가보다, 도 7c의 실시예에서 발생할 수 있는 제1 나노 발광구조물(440) 사이의 간격 d1의 산포도 증가는 더 작을 수 있다.
즉, 도 7a 내지 도 7c의 실시예에서 설명한 바와 같이, 제1 경계 영역(330A)의 폭 L에 의해 좌우에 인접한 발광 영역(320A, 320B)에 배치되는 제1, 제2 나노 발광구조물(440, 450) 사이의 간격 d1, d2의 산포도가 증가할 수 있다. 나노 발광구조물(440, 450) 사이의 간격 d1, d2의 산포도 증가는, 제1, 제2 발광 영역(320A, 320B)에서 방출하는 빛의 파장에 영향을 줄 수 있으므로, 나노구조 반도체 발광소자(300)에서 얻고자 하는 빛의 파장을 고려하여 제1 경계 영역(330A)의 폭을 설정할 수 있다. 비슷한 방법으로, 제2, 제3 발광 영역(320B, 320C)에 배치되는 제2 경계 영역(330B)의 폭을 설정할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 300: 나노구조 반도체 발광소자
110, 310: 비발광 영역
120, 320: 발광 영역
210, 410: 기판
220, 420: 베이스층
230, 430: 절연막
240, 250, 440, 450, 460: 나노 발광구조물
241, 251, 441, 451, 461: 나노 코어
242, 252, 442, 452, 462: 활성층
243, 253, 443, 453, 463: 제2 도전형 반도체층

Claims (10)

  1. 발광 영역과 비발광 영역을 갖는 기판; 및
    상기 발광 영역에 배치되며, 제1 도전형 반도체를 포함하는 나노 코어, 상기 나노 코어 상에 순차적으로 형성되는 활성층과 제2 도전형 반도체층을 포함하는 복수의 나노 발광구조물; 을 포함하고,
    상기 발광 영역은 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 상기 비발광 영역에 인접하며,
    상기 제1 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리는 상기 제2 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리보다 작은 나노구조 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리는, 상기 제2 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리 및 상기 비발광 영역의 면적 중 적어도 하나에 의해 결정되는 나노구조 반도체 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리는, 상기 제2 영역에 배치되는 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리에 소정의 보상 계수를 곱한 값으로 결정되는 나노구조 반도체 발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비발광 영역은, 복수의 상기 나노 코어와 연결되는 제1 전극의 적어도 일부 영역, 상기 제2 도전형 반도체층과 연결되는 제2 전극의 적어도 일부 영역, 및 상기 발광 영역 주변의 메사 영역 중 적어도 일부 영역을 포함하는 나노구조 반도체 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광 영역은 서로 다른 파장 대역의 빛을 방출하는 복수의 분할 영역과, 상기 복수의 분할 영역 사이에 배치되는 하나 이상의 경계 영역을 포함하고,
    상기 경계 영역의 폭은 상기 경계 영역에 인접한 상기 복수의 분할 영역 각각에 배치되는 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리, 및 상기 복수의 분할 영역 각각에 배치되는 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 거리의 평균값 중 어느 하나인 나노구조 반도체 발광소자.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020130149098A 2013-12-03 2013-12-03 나노구조 반도체 발광소자 Active KR102132651B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130149098A KR102132651B1 (ko) 2013-12-03 2013-12-03 나노구조 반도체 발광소자
US14/455,853 US9184343B2 (en) 2013-12-03 2014-08-08 Nano structure semiconductor light emitting device, and system having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130149098A KR102132651B1 (ko) 2013-12-03 2013-12-03 나노구조 반도체 발광소자

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200007305A Division KR102188498B1 (ko) 2020-01-20 2020-01-20 나노구조 반도체 발광소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150064413A KR20150064413A (ko) 2015-06-11
KR102132651B1 true KR102132651B1 (ko) 2020-07-10

Family

ID=53266026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130149098A Active KR102132651B1 (ko) 2013-12-03 2013-12-03 나노구조 반도체 발광소자

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9184343B2 (ko)
KR (1) KR102132651B1 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102188494B1 (ko) 2014-07-21 2020-12-09 삼성전자주식회사 반도체 발광소자, 반도체 발광소자 제조방법 및 반도체 발광소자 패키지 제조방법
KR102223036B1 (ko) 2014-08-18 2021-03-05 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
JP6156402B2 (ja) 2015-02-13 2017-07-05 日亜化学工業株式会社 発光装置
KR102346720B1 (ko) * 2015-06-22 2022-01-03 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
FR3039882B1 (fr) * 2015-08-07 2019-11-29 Valeo Vision Dispositif d’eclairage et/ou de signalisation pour vehicule automobile
EP3127747A1 (fr) * 2015-08-07 2017-02-08 Valeo Vision Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile
FR3039881B1 (fr) * 2015-08-07 2017-09-08 Valeo Vision Dispositif d’eclairage et/ou de signalisation pour vehicule automobile
KR102419857B1 (ko) * 2015-12-21 2022-07-12 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
US10651343B2 (en) 2017-02-28 2020-05-12 King Abdullah University Of Science And Technology Integration of III-nitride nanowire on transparent conductive substrates for optoelectronic and electronic devices
KR102533329B1 (ko) * 2018-04-06 2023-05-17 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 표면광방출레이저 패키지
WO2019035653A1 (ko) * 2017-08-18 2019-02-21 엘지이노텍 주식회사 표면발광레이저 패키지
KR102370021B1 (ko) * 2020-07-07 2022-03-04 레이놀리지 주식회사 나노구조 반도체 발광소자 제조 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130313514A1 (en) * 2012-05-23 2013-11-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6372608B1 (en) 1996-08-27 2002-04-16 Seiko Epson Corporation Separating method, method for transferring thin film device, thin film device, thin film integrated circuit device, and liquid crystal display device manufactured by using the transferring method
USRE38466E1 (en) 1996-11-12 2004-03-16 Seiko Epson Corporation Manufacturing method of active matrix substrate, active matrix substrate and liquid crystal display device
US7208725B2 (en) 1998-11-25 2007-04-24 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Optoelectronic component with encapsulant
JP3906654B2 (ja) 2000-07-18 2007-04-18 ソニー株式会社 半導体発光素子及び半導体発光装置
KR20040029301A (ko) 2001-08-22 2004-04-06 소니 가부시끼 가이샤 질화물 반도체소자 및 질화물 반도체소자의 제조방법
JP2003218034A (ja) 2002-01-17 2003-07-31 Sony Corp 選択成長方法、半導体発光素子及びその製造方法
JP3815335B2 (ja) 2002-01-18 2006-08-30 ソニー株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
KR100499129B1 (ko) 2002-09-02 2005-07-04 삼성전기주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
US7002182B2 (en) 2002-09-06 2006-02-21 Sony Corporation Semiconductor light emitting device integral type semiconductor light emitting unit image display unit and illuminating unit
KR100714639B1 (ko) 2003-10-21 2007-05-07 삼성전기주식회사 발광 소자
KR100506740B1 (ko) 2003-12-23 2005-08-08 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100664985B1 (ko) 2004-10-26 2007-01-09 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자
US20090159869A1 (en) 2005-03-11 2009-06-25 Ponce Fernando A Solid State Light Emitting Device
KR100665222B1 (ko) 2005-07-26 2007-01-09 삼성전기주식회사 확산재료를 이용한 엘이디 패키지 및 그 제조 방법
KR100661614B1 (ko) 2005-10-07 2006-12-26 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100723247B1 (ko) 2006-01-10 2007-05-29 삼성전기주식회사 칩코팅형 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법
KR100735325B1 (ko) 2006-04-17 2007-07-04 삼성전기주식회사 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법
KR100755598B1 (ko) 2006-06-30 2007-09-06 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자 어레이
KR100930171B1 (ko) 2006-12-05 2009-12-07 삼성전기주식회사 백색 발광장치 및 이를 이용한 백색 광원 모듈
KR100855065B1 (ko) 2007-04-24 2008-08-29 삼성전기주식회사 발광 다이오드 패키지
KR100982980B1 (ko) 2007-05-15 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 면 광원 장치 및 이를 구비하는 ｌｃｄ 백라이트 유닛
KR101164026B1 (ko) 2007-07-12 2012-07-18 삼성전자주식회사 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100891761B1 (ko) 2007-10-19 2009-04-07 삼성전기주식회사 반도체 발광소자, 그의 제조방법 및 이를 이용한 반도체발광소자 패키지
KR101332794B1 (ko) 2008-08-05 2013-11-25 삼성전자주식회사 발광 장치, 이를 포함하는 발광 시스템, 상기 발광 장치 및발광 시스템의 제조 방법
KR20100030470A (ko) 2008-09-10 2010-03-18 삼성전자주식회사 다양한 색 온도의 백색광을 제공할 수 있는 발광 장치 및 발광 시스템
KR101530876B1 (ko) 2008-09-16 2015-06-23 삼성전자 주식회사 발광량이 증가된 발광 소자, 이를 포함하는 발광 장치, 상기 발광 소자 및 발광 장치의 제조 방법
EP2357676A4 (en) 2008-10-17 2013-05-29 Univ Hokkaido Nat Univ Corp SEMICONDUCTOR LIGHT ELEMENT ARRAY AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
US8008683B2 (en) 2008-10-22 2011-08-30 Samsung Led Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
KR20100087985A (ko) 2009-01-29 2010-08-06 (재)나노소자특화팹센터 발광다이오드
KR101137632B1 (ko) 2009-08-25 2012-04-20 성균관대학교산학협력단 금속산화물 나노구조체의 제조방법 및 금속산화물 나노구조체가 구비된 전자소자
KR20110131801A (ko) 2010-05-31 2011-12-07 삼성전자주식회사 발광 소자 및 다중 파장의 광을 만드는 방법
KR101643757B1 (ko) 2010-06-01 2016-07-29 삼성전자주식회사 발광소자 및 그 제조방법
KR101250450B1 (ko) 2010-07-30 2013-04-08 광주과학기술원 마이크로 나노 조합구조의 제조방법 및 마이크로 나노 조합구조가 집적된 광소자의 제조방법
KR101622309B1 (ko) * 2010-12-16 2016-05-18 삼성전자주식회사 나노구조의 발광소자
KR101335945B1 (ko) 2011-08-30 2013-12-04 서울대학교산학협력단 반도체 발광소자
US8350251B1 (en) 2011-09-26 2013-01-08 Glo Ab Nanowire sized opto-electronic structure and method for manufacturing the same
KR101269053B1 (ko) * 2011-11-09 2013-06-04 삼성전자주식회사 나노 로드 발광 소자 및 그 제조 방법
JP5644753B2 (ja) 2011-12-26 2014-12-24 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
US9439250B2 (en) * 2012-09-24 2016-09-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Driving light emitting diode (LED) lamps using power received from ballast stabilizers
KR101898680B1 (ko) * 2012-11-05 2018-09-13 삼성전자주식회사 나노구조 발광 소자
US9482410B2 (en) * 2012-12-11 2016-11-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting module and surface lighting device having the same
KR20140095392A (ko) * 2013-01-24 2014-08-01 삼성전자주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR101554032B1 (ko) * 2013-01-29 2015-09-18 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130313514A1 (en) * 2012-05-23 2013-11-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
US9184343B2 (en) 2015-11-10
KR20150064413A (ko) 2015-06-11
US20150155432A1 (en) 2015-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102132651B1 (ko) 나노구조 반도체 발광소자
CN102263172B (zh) 半导体芯片、发光器件和制造半导体芯片的方法
KR101342664B1 (ko) 자외선 발광소자
KR101622309B1 (ko) 나노구조의 발광소자
CN107004743B (zh) 半导体发光元件
KR101718067B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR20090012493A (ko) 광자결정 발광소자
CN107408601B (zh) 半导体发光元件
CN107112391B (zh) 半导体发光元件
CN107078188B (zh) 半导体发光元件
JP6185087B2 (ja) 窒化物半導体素子
CN107004742A (zh) 半导体发光元件
KR101335945B1 (ko) 반도체 발광소자
Zhao et al. Phosphor-free three-dimensional hybrid white LED with high color-rendering index
KR102261727B1 (ko) 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지
CN102142493A (zh) 发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统
KR101625132B1 (ko) 비극성 기판을 채택한 발광 다이오드
KR102188498B1 (ko) 나노구조 반도체 발광소자
KR20130011918A (ko) 반도체 발광소자
US11715815B2 (en) Optoelectronic semiconductor device comprising a first and a second current spreading structure
KR20110103229A (ko) 반도체 발광소자
KR100891826B1 (ko) 반도체 발광소자
KR102524007B1 (ko) 발광 소자
KR102542229B1 (ko) 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지
KR20240164927A (ko) 광전자 컴포넌트 및 광전자 컴포넌트를 생성하기 위한 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20131203

PG1501 Laying open of application
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20181108

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20131203

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: 20191129

Patent event code: PE09021S01D

A107 Divisional application of patent
PA0107 Divisional application

Comment text: Divisional Application of Patent

Patent event date: 20200120

Patent event code: PA01071R01D

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: 20200526

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20200706

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20200707

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230621

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240626

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20250624

Start annual number: 6

End annual number: 6