CN101840978B - 发光器件 - Google Patents
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Abstract
一种发光器件，包括：具有第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层的发光结构；在所述发光结构上的第一光子晶体结构；在所述第一光子晶体结构上的下部密封物；在所述下部密封物上的第二光子晶体结构。
Description
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119要求2009年3月17日提交的韩国专利申请No.10-2009-0022549的优先权，通过引用将其全文并入。
技术领域
本发明涉及发光器件及制造发光器件的相应方法。
背景技术
氮化物半导体由于它们表现出高的热稳定性和宽的带隙而用于光学器件和高功率电子器件中。然而，氮化物半导体发光器件的发光效率需要改善。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供具有优异光提取效率的发光器件。
本发明的另一目的是提供其中发光图案是垂直可调的发光器件及其制造方法。
为实现这些及其他优点并且根据本发明的目的，如本文所包含并且广泛描述的那样，本发明一方面提供一种发光器件，包括：包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层的发光结构。在所述发光器件中还包括：在所述发光结构上的第一光子晶体结构、在所述第一光子晶体结构上的下部密封物和在所述下部密封物上的第二光子晶体结构。
通过以下给出的详细说明，将使得其它本发明的可应用范围变得显而易见。然而，应理解，详细描述和具体的实例表示本发明的优选实施方案，但是给出仅仅作为示例性的，这是因为对于本领域技术人员来说，通过这些详细的描述，可在本发明的精神和范围内显而易见地做出各种改变和变化。
附图说明
通过以下给出的详细描述和附图，可更完全地理解本发明，所述附图仅仅通过示例性地给出，因此本发明不限于此，其中：
图1是根据本发明一个实施方案的发光器件的垂直截面图；
图2是根据本发明一个实施方案的发光器件的水平截面图；
图3～8是说明制造根据本发明一个实施方案的发光器件的方法的截面图；
图9是根据本发明另一个实施方案的发光器件的垂直截面图；和
图10～15是说明制造根据本发明另一个实施方案的发光器件的方法的截面图。
具体实施方式
以下，将参考附图描述根据实施方案的发光器件。
在以下描述中，当层(或膜)称为在另一层或者衬底‘上’时，其可直接在所述另一层或者衬底上，或者也可存在中间层。此外，当层称为在另一层‘下’时，其可直接在所述另一层下，或者也可存在一个或更多个中间层。此外，当层称为在两层‘之间’时，其可以是所述两层之间仅有的层，或者也可存在一个或更多个中间层。
图1是根据本发明一个实施方案的发光器件的垂直截面图。如图所示，发光器件包括：发光结构100、第一光子晶体结构101、下部密封物A和第二光子晶体结构162。此外，发光结构100包括：第一导电型半导体层110、有源层120和第二导电型半导体层130(见图3)。
如图1所示，在发光结构100上设置第一光子晶体结构101，在第一光子晶体结构101上设置下部密封物A，在下部密封物A上设置第二光子晶体结构162。此外，第二光子晶体结构162可包括周期或者非周期性的图案以提高光提取效率，以下将对此更详细地进行描述。
此外，在图1所示的实施方案中，下部密封物A设置于第一光子晶体结构101和第二光子晶体结构162之间。此外，在第二光子晶体结构162上设置上部密封物B。下部密封物A或上部密封物B可还包括空气或者环氧树脂，但是不限于此。
此外，第一层150保留在发光结构100的边缘处，并且可由与发光结构100相同材料族(类型)的半导体材料形成或者可包括介电层，但是不限于此。保留的第一层150因此支撑第二光子晶体结构162。此外，图2是沿线I-I’的水平截面图，更详细地说明图1中发光器件的第二光子晶体结构162。
此外，根据图1和2中的实施方案中显示的发光器件的结构，通过调整第一和第二光子晶体结构101和162的图案的周期和位置，可在垂直方向上聚光。特别地，其设置在发光结构100上的第一光子晶体结构101用作改善光提取效率的结构，第二光子晶体结构162用作垂直调整光的发光图案的结构。因此，第一和第二光子晶体结构101和162优选设定为具有不同的结构因子，例如图案周期。
更具体地，以纳米频率发出的光(例如，460nm处的蓝色光)未高效地从发光结构发出。因此，本发明提供纳米结构例如第一和第二光子晶体结构101和162，具有选择的预定纳米图案周期以从发光结构有利地提取更多光。周期指的是两个相邻纳米结构之间的距离。以下将更详细地描述这些特征。
而且，如图1所示，第一和第二光子晶体结构101和162彼此在空间上垂直地相对应。或者，第一和第二光子晶体结构101和162可彼此交叉，或者一部分第一光子晶体结构101可交叠第二光子晶体结构162。
而且，因为第一和第二光子晶体结构101和162设置在发光结构100上，二者之间设置有密封物，所以光提取效率得到改善，发光图案可垂直地调整。即，光提取效率由于第一和第二光子晶体结构101和162而显著改善。此外，因为设置在第二光子晶体结构162上的密封物B由折射率小于发光结构100的空气或者材料形成，所以发光图案垂直地调整。
以下，将参考图3～8描述制造根据本发明一个实施方案的发光器件的方法。如图3所示，在第一衬底50上形成发光结构100，并然后移除第一衬底50，如图5所示。然而，所述方法不限于该结构。例如，发光结构100可在导电衬底例如第二电极层140上形成，如图6所示。
再次参考图3，在第一衬底50上形成包括第一导电型半导体层110、有源层120和第二导电型半导体层130的发光结构100。在第一衬底50和第一导电型半导体层110之间可还形成未掺杂的半导体层。而且，发光结构100可包括AlGaInN半导体层，但是不限于此。
此外，第一衬底50可为蓝宝石(Al2O3)单晶衬底，但是不限于此。还可实施湿清洗工艺以从第一衬底50的表面移除杂质。然后可在第一衬底50上形成第一导电型半导体层110。
此外，在第一衬底50上可形成未掺杂的半导体层，然后在未掺杂的半导体层上可形成第一导电型半导体层110。第一导电型半导体层110也可使用化学气相沉积(CVD)工艺、分子束外延(MBE)工艺、溅射工艺或者氢化物气相外延工艺形成。而且，包含n型杂质的硅烷气体(SiH4)例如三甲基镓(TMGa)气体、氨气(NH3)、氮气(N2)和硅(Si)可注入腔室，以形成第一导电型半导体层110。
然后在第一导电型半导体层110上形成有源层120。此外，有源层120用作其中通过第一导电型半导体层110注入的电子与通过第二导电型半导体层130注入的电子空穴进行复合的层，以发出具有由有源层(发光层)材料的合适能带所确定的能量的光。
有源层120可还具有其中具有不同能带的氮化物半导体薄膜交替堆叠一次或若干次的量子阱结构。例如，在有源层中，三甲基镓(TMGa)气体、氨气(NH3)、氮气(N2)和三甲基铟(TMIn)气体可注入以形成具有InGaN/GaN结构的多量子阱结构，但是不限于此。
然后在有源层120上形成第二导电型半导体层130。例如，包含p型杂质的双(乙基环戊二烯)镁[EtCp2Mg：Mg(C2H5C5H4)2]例如三甲基镓(TMGa)气体、氨气(NH3)、氮气(N2)和镁(Mg)气体可注入腔室，以形成第二导电型半导体层130，但是不限于此。
如图4所示，在第二导电型半导体层130上形成第二电极层140。第二电极层140可包括其中注入钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)、钨(W)或者杂质的半导体衬底中的至少一种。第二电极层140可还包括欧姆层、反射层、粘合层和第二衬底。
而且，可多重堆叠单一金属或者金属合金和金属氧化物以提高电子空穴注入效率。此外，欧姆层可由ITO、IZO(In-ZnO)、GZO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、AGZO(Al-Ga ZnO)、IGZO(In-Ga ZnO)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au和Ni/IrOx/Au/ITO中的至少一种形成，但是不限于此。第二电极层140可还包括反射层或者粘合层。
例如，当第二电极层140包括反射层时，第二电极层140可包括金属层，该金属层包含Al、Ag或者包含Al或Ag的合金。此外，在有源层中产生的光通过Al或者Ag得到有效反射，这显著地改善发光器件的光提取效率。而且，当第二电极层140包括粘合层时，反射层可用作粘合层，或者粘合层可使用Ni或者Au形成。
第二电极层140可还包括第二衬底。而且，如果第一导电型半导体层110具有足够厚的厚度，即约50μm或更大的厚度，则可省略形成第二衬底的工艺。第二衬底也可由具有良好导电性能的金属、金属合金或者导电半导体材料形成以高效地注入电子空穴。例如，第二衬底可由铜(Cu)、Cu合金、Si、钼(Mo)或者SiGe形成。第二衬底也可使用电化学金属沉积方法或者使用共晶金属的键合方法形成。
如图5所示，移除第一衬底50以暴露第一导电型半导体层110。第一衬底50可使用例如高功率激光分离或者使用化学蚀刻工艺移除。而且，第一衬底50可通过物理研磨来移除。移除第一衬底50以暴露第一导电型半导体层110。此外，暴露的第一导电型半导体层110可包括在移除第一衬底50时产生的表面缺陷层。然后使用例如湿或者干蚀刻工艺移除表面缺陷层。
如图6所示，第一层150在发光结构100上形成，并且可用作后续工艺中移除的牺牲层。而且，第一层150可通过沉积或者生长工艺形成，并且由蚀刻选择性不同于发光结构100的材料形成。例如，第一层150可由与发光结构100在相同材料族中的半导体材料形成，或者包括介电层，但是不限于此。例如，第一层150可由氧化物基材料例如SiO2、TiO2、Al2O3和ITO以及氮化物基材料例如SiN3和氟化物基材料例如MgF2中的一种形成，但是不限于此。
图6还说明第二层160在第一层150上形成。更具体地，第二层160是其中形成第二光子晶体结构162的层。此外，第二层160可通过沉积或者生长工艺形成。此外，第二层160可具有大于发光结构100的折射率，但是不限于此。
而且，发光的方向调整与折射率对比紧密相关。因此，随着折射率差异增加，方向调整更容易。此外，第二层160可由相对于第一层150具有蚀刻选择性的材料形成。例如，第二层160可由与发光结构100相同材料族中的半导体材料形成或者包括介电层。
例如，第二层160可由相对于第一层150具有蚀刻选择性的材料形成。而且，当第一层150由介电材料形成时，第二层160可由相对于第一层150的介电材料具有蚀刻选择性的介电材料形成。例如，当第一层150包括氧化物层时，第二层160可包括氮化物层，但是不限于此。
然后，如图7所示，第一图案用作掩模以蚀刻部分第二层160、第一层150和发光结构100，以形成分别在发光结构100和第二层160上的第一光子晶体结构101和第二光子晶体结构162。
此外，在图7中，第一光子晶体结构101和第二光子晶体结构162同时形成，但是可形成第一光子晶体结构101，然后可形成第二光子晶体结构162。此外，可使用例如干蚀刻工艺实施蚀刻工艺。当使用干蚀刻工艺实施蚀刻工艺时，第一光子晶体结构101和第二光子晶体结构162可分别具有周期性的光子晶体结构。
第一光子晶体结构101可还包括非周期性的图案。例如，可使用湿蚀刻或者干蚀刻工艺在发光结构100上首先形成周期性的第一光子晶体结构101，然后可单独地形成第二光子晶体结构162。
如图7所示，当第一光子晶体结构101或者第二光子晶体结构162包括周期性图案时，周期性图案的周期优选λ/n～10×λ/n，其中λ表示由有源层发出的光的波长，n表示发光结构的折射率。即，晶体结构包括具有预定纳米图案周期的多个纳米结构。
而且，当光子晶体结构的图案周期小于λ/n时，不发生衍射，因此方向调整没有效果。当光子晶体结构的图案周期大于10×λ/n时，衍射强度弱，因此方向调整没有效果。
此外，当第一光子晶体结构101或者第二光子晶体结构162包括周期性图案时，第一和第二光子晶体结构101和162可具有例如彼此不同的周期。这样做是因为第一光子晶体结构101集中于改善光提取效率，第二光子晶体结构162集中于调整沿垂直方向的发光图案。因此，根据本发明的一个实施方案，主要功能为改善光提取效率的第一光子晶体结构101的周期可大于主要功能为调整沿垂直方向的发光图案的第二光子晶体结构162的周期。而且，周期性图案可包括正方形栅格(点阵)(lattice)、三角形栅格、阿基米德栅格或者准晶体。周期也定义为在对应晶体结构中的两个相邻图案之间的距离。
如图7中的实例所示，第一和第二光子晶体结构101和162彼此在空间上垂直地相对应。然而，也可使用其它结构。例如，第一和第二光子晶体结构101和162可彼此交叉，或者一部分第一光子晶体结构101可交叠第二光子晶体结构162。如上所述，使用初次蚀刻工艺在发光结构100上形成第一光子晶体结构101，但是不限于此。例如，可在未掺杂的半导体层上形成第一光子晶体结构101。
如图8所示，移除第一层150。例如，可实施使用湿蚀刻工艺的二次蚀刻工艺以移除用作牺牲层的第一层150。也可使用其它移除方法。此外，用于湿蚀刻工艺的蚀刻溶液可使用较少影响第二光子晶体结构和第一光子晶体结构的图案的溶液。
此外，如图8所示，第一层150保留在发光结构100的边缘处并因此可支撑第二光子晶体结构162。例如，可控制蚀刻时间使得第一层150保留在发光结构100的边缘处，因此第一层150保留在第一光子晶体结构101和第二光子晶体结构162之间。
第二层160也可保留在发光结构100的边缘处以支撑第二光子晶体结构162。例如，当第一层150在发光结构100上形成时，第一层150可不在发光结构100的边缘处形成。然后，第二层160可形成在第一层150和发光结构100的边缘处。然后，可图案化光子晶体结构以蚀刻和移除第一层150。因此，第二层160可保留在发光结构100的边缘处。
移除第一层150之后，在其间的空间中可填充或者可不填充有密封物。在本实施方案中，密封物包括下部密封物A和上部密封物B。例如，下部和/或上部密封物A和B可包括空气或者环氧树脂。密封物A和B的折射率均可小于发光结构100和第二层160的折射率。因此，因为第二光子晶体结构162被具有低折射率的下部和/或上部密封物A和B所包围，所以光提取效率得到最大化。
然后，可在发光结构100上形成第一电极，用于电流流动。在其上形成有第一电极的发光结构100的上部上也可不形成第二光子晶体结构162。
因此，在本实施方案中，光提取效率得到改善，发光图案可垂直地调整。
然后，图9是根据本发明另一个实施方案的发光器件的垂直截面图，所述发光器件具有根据第一实施方案的发光器件的一些特性。然而，在第二实施方案中，第一光子晶体结构101和第二光子晶体结构163垂直地在空间上部分地彼此交叠或者彼此交叉。
此外，如图9所示，第一层150保留在发光结构100的边缘处。而且第一层150可由与发光结构100相同材料族的半导体材料形成或者可包括介电层，但是不限于此。结果，保留的第一层150支撑第二光子晶体结构163。
以下，将参考图10～15描述制造根据该实施方案的发光器件的方法。如图10所示，在包括第一导电型半导体层110、有源层120和第二导电型半导体层130的发光结构100上形成第二电极层140。这类似于例如图4中所示的另一个实施方案。
如图11所示，在发光结构100上形成第一光子晶体结构101。例如，在发光结构100上可形成第二图案，然后可使用第二图案作为掩模通过湿或者干蚀刻工艺部分移除发光结构100，以形成第一光子晶体结构101。第一光子晶体结构101可还包括周期性或者非周期性的图案。
如图12所示，移除第二图案，并在包括第一光子晶体结构101的发光结构100上形成第一层150。例如第一层150可还包括介电层。如图13所示，第二层160在第一层150上形成，并用于形成第二光子晶体结构163。具体地，第二层160可通过沉积或者生长工艺形成，并具有大于发光结构100的折射率。第二层160也可由相对于第一层150具有蚀刻选择性的材料形成。
如图14所示，在第二层160上形成第三图案，并且使用第三图案作为掩模通过湿或者干蚀刻工艺部分蚀刻第二层160和第一层150，以形成第二光子晶体结构163。而且，第一光子晶体结构101和第二光子晶体结构163在空间上垂直地部分彼此交叠或者彼此交叉。
如图15所示，例如使用湿蚀刻工艺移除第一层150。而且，在该实施方案中，第一层150保留在发光结构100的外侧并因此支撑第二光子晶体结构163。例如，可控制蚀刻时间使得第一层150保留在发光结构100外侧，因此第一层150保留在第一光子晶体结构101和第二光子晶体结构163之间，但是不限于此。
第二层160可也保留在发光结构100的边缘处以支撑第二光子晶体结构163。例如，当第一层150在发光结构100上形成时，第一层150可不在发光结构100的边缘处形成。然后，第二层160可形成在第一层150和发光结构100的边缘处。然后，可图案化光子晶体结构以蚀刻和移除第一层150。因此，第二层160可保留在发光结构100的边缘处。其后，可移除第三层以形成下部密封物A和上部密封物B。
在本说明书中对″一个实施方案″、″实施方案″、″示例性实施方案″等的任何引用，表示与实施方案相关描述的具体的特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施方案中。在说明书不同地方出现的这些措词不必都涉及相同的实施方案。此外，当结合任何实施方案描述具体的特征、结构或特性时，认为关于其它的实施方案实现这种特征、结构或特性均在本领域技术人员的范围之内。
因此，本发明的实施方案通过提高光提取效率改善了发光效率。此外，因为在发光器件中产生的光通过自发发光过程产生，所以不产生特定方向的光。然而，本发明的实施方案使用光子结构的新结构以控制方向光和改善发光器件的效率。
而且，因为在本发明中存在特定方向的光，所以存在于背光单元(BLU)或者投影仪内部的透镜区域之外区域中的发光器件的光是有用的。
因此，因为本发明的实施方案使用包括多个具有预定纳米图案周期的纳米结构的光子晶体结构，所以从发光结构提取的光的量得到显著增加。在一个实施方案中，纳米结构的图案周期是λ/n～10×λ/n，本申请的发明人已经确定这具有显著的优势(例如，光提取效率的显著改善)。纳米结构也可布置为一个在另一个上或者布置为如上所述地彼此交叉或者部分交叠。
尽管已经参考其许多说明性的实施方案描述了实施方案，但是很清楚本领域技术人员可以知道很多的其它改变和实施方案，这些也在本公开内容的原理的精神和范围内。更具体地，在说明书、附图和所附的权利要求的范围内，在本发明主题组合的构件和/或结构中可能具有各种的变化和改变。除构件和/或结构的变化和改变之外，对本领域技术人员而言，可替代的用途也会是显而易见的。
Claims (18)
1.一种发光器件，包括：
包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层的发光结构；
在所述发光结构上的第一光子晶体结构；
在所述第一光子晶体结构上的下部密封物；和
在所述下部密封物上的第二光子晶体结构，
其中所述下部密封物包括空气。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一光子晶体结构和所述第二光子晶体结构包括具有预定纳米图案周期的多个纳米结构。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一光子晶体结构的图案周期为λ/n～10×λ/n，其中所述第一光子晶体结构包括具有预定纳米图案周期的多个纳米结构。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第二光子晶体结构的图案周期为λ/n～10×λ/n，其中所述第二光子晶体结构包括具有预定纳米图案周期的多个纳米结构。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一光子晶体结构和所述第二光子晶体结构具有彼此不同的周期。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一光子晶体结构和所述第二光子晶体结构在空间上垂直地彼此相对应。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一光子晶体结构和所述第二光子晶体结构在空间上垂直地部分彼此交叠。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一光子晶体结构和所述第二光子晶体结构在空间上垂直地部分彼此交叉。
9.根据权利要求1所述的发光器件，还包括在所述第二光子晶体结构上的上部密封物。
10.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述下部密封物的折射率小于所述发光结构的折射率。
11.根据权利要求9所述的发光器件，其中所述上部密封物的折射率小于所述发光结构的折射率。
12.根据权利要求9所述的发光器件，其中所述上部密封物和所述下部密封物的折射率小于所述发光结构的折射率。
13.根据权利要求9所述的发光器件，其中所述上部密封物包括空气或者环氧树脂。
14.根据权利要求1所述的发光器件，还包括在所述发光结构的边缘部分上的保留的第一层，所述保留的第一层形成在所述第一光子晶体结构和所述第二晶体结构之间。
15.根据权利要求14所述的发光器件，其中所述保留的第一层与所述第一光子晶体结构和所述第二晶体结构均接触。
16.根据权利要求14所述的发光器件，其中所述保留的第一层包括半导体材料或者介电材料中的至少一种。
17.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第二光子晶体结构的折射率大于所述发光结构的折射率。
18.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一光子晶体结构的周期大于所述第二光子晶体结构的周期。
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6778581B1 (en) * | 2002-09-24 | 2004-08-17 | Finisar Corporation | Tunable vertical cavity surface emitting laser |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002008868A (ja) * | 2000-06-16 | 2002-01-11 | Seiko Epson Corp | 面発光装置 |
| US6947215B2 (en) * | 2001-12-27 | 2005-09-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical element, optical functional device, polarization conversion device, image display apparatus, and image display system |
| US7255805B2 (en) * | 2004-01-12 | 2007-08-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Photonic structures, devices, and methods |
| KR100730537B1 (ko) | 2004-06-25 | 2007-06-20 | 학교법인 성균관대학 | 질화갈륨계 수직구조 발광다이오드 및 그 제조방법 |
| US7161188B2 (en) * | 2004-06-28 | 2007-01-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element, semiconductor light emitting device, and method for fabricating semiconductor light emitting element |
| US7502393B2 (en) * | 2004-12-02 | 2009-03-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Light-emitting device having resonator and light source unit including the light-emitting device |
| US20060204865A1 (en) * | 2005-03-08 | 2006-09-14 | Luminus Devices, Inc. | Patterned light-emitting devices |
| US7483466B2 (en) * | 2005-04-28 | 2009-01-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Vertical cavity surface emitting laser device |
| JP4677276B2 (ja) * | 2005-05-09 | 2011-04-27 | キヤノン株式会社 | ３次元フォトニック結晶の作製方法 |
| KR100862505B1 (ko) | 2006-02-01 | 2008-10-08 | 삼성전기주식회사 | 발광 다이오드 소자 및 그 제조방법 |
| KR100801617B1 (ko) | 2006-02-24 | 2008-02-11 | 서울옵토디바이스주식회사 | 광추출을 위한 나노구조체들을 갖는 발광 다이오드 및그것을 제조하는 방법 |
| JP2007251020A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Canon Inc | レーザ装置、レーザ装置の製造方法 |
| KR100743468B1 (ko) | 2006-03-31 | 2007-07-30 | 에피밸리 주식회사 | 3족 질화물 반도체 발광소자 |
| JP4835377B2 (ja) | 2006-10-20 | 2011-12-14 | 日立電線株式会社 | 半導体発光素子 |
| US7692203B2 (en) | 2006-10-20 | 2010-04-06 | Hitachi Cable, Ltd. | Semiconductor light emitting device |
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| KR100892664B1 (ko) | 2007-06-29 | 2009-04-15 | 서울옵토디바이스주식회사 | 수직형 발광 다이오드와 그 제조 방법 및 이를 구비한 발광다이오드 |
| JP4347369B2 (ja) * | 2007-07-31 | 2009-10-21 | キヤノン株式会社 | 面発光レーザの製造方法 |
| DE102008030751A1 (de) * | 2008-06-27 | 2009-12-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierender Halbleiterchip |
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- 2010-01-25 US US12/693,263 patent/US8618563B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6778581B1 (en) * | 2002-09-24 | 2004-08-17 | Finisar Corporation | Tunable vertical cavity surface emitting laser |
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