KR101134408B1 - 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

실시예는 기판; 상기 기판 상에 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 계면층; 상기 계면층 상에 활성층; 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 계면층은 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로부터 상기 활성층 방향으로 증가하는 장벽층을 하나 이상 포함하는 발광소자를 제공한다.

Description

발광 소자{Light emitting device}
실시예는 발광소자에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
실시예는 발광소자의 발광효율을 개선하고자 하는 것이다.
실시예는 기판; 상기 기판 상에 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 계면층; 상기 계면층 상에 활성층; 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 계면층은 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로부터 상기 활성층 방향으로 증가하는 장벽층을 하나 이상 포함하는 발광소자를 제공한다.
여기서, 상벽층의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 도전형 반도체층 방향의 시작점으로부터 증가하고 상기 활성층 방향의 종료점에서 수직하게 감소할 수 있다.
그리고, 상기 계면층은 서로 인접하는 제1 장벽층과 제2 장벽층을 포함하고, 상기 제1 장벽층은 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층 방향의 시작점으로부터 증가하여 상기 활성층 방향의 종료점에서 수직하게 감소하고, 상기 제2 장벽층은 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층 방향의 시작점으로부터 증가하여 상기 활성층 방향의 종료점에서 수직하게 감소하며, 상기 제2 장벽층의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 장벽층의 종료점과 접하는 시작점에서의 에너지 밴드 갭이 상기 제1 장벽층의 종료점의 에너지 밴드 갭과 동일할 수 있다.
그리고, 상기 제1 장벽층과 제2 장벽층의 에너지 밴드 갭의 패턴은 동일할 수 있다.
그리고, 상기 계면층은, AlxInyGa1 -x- yN(여기서, 0≤x,y≤1)의 조성을 가질 수 있다.
그리고, 상기 장벽층 내에서의 Al 조성은 상기 활성층 방향으로 갈수록 증가할 수 있다.
그리고, 상기 장벽층 내에서의 In 조성은 상기 활성층 방향으로 갈수록 감소할 수 있다.
그리고, 상기 장벽층의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 도전형 반도체층 방향의 시작점에서 상기 제1 도전형 반도체층의 에너지 밴드 갭 이하일 수 있다.
그리고, 상기 장벽층의 에너지 밴드 갭의 최고점은 상기 활성층 내의 양자벽의 에너지 밴드 갭보다 클 수 있다.
상기 장벽층의 에너지 밴드 갭의 최저점은 상기 활성층 내의 우물층의 에너지 밴드 갭보다 클 수 있다.
그리고, 상기 장벽층의 두께는 적어도 2 나노미터일 수 있다.
그리고, 상기 장벽층의 평균 면방향 격자상수는 상기 활성층 내의 양자벽의 면방향 격자상수보다 클 수 있다.
그리고, 상기 장벽층의 에너지 밴드 갭은 0.8~6.2 eV일 수 있다.
그리고, 상기 장벽층의 In-plane 격자 상수는 3.10~3.54Å(옹스트롱)일 수 있다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층은 n형 반도체층이고, 상기 제2 도전형 반도체층은 p형 반도체층이다.
실시예에 따른 발광 소자는 발광 효율이 개선된다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이고,
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고,
도 3 및 도 4는 종래의 발광소자의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고,
도 5는 계면층의 에너지 밴드 갭 및 격자 상수를 나타낸 도면이고,
도 6은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
이하 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이고, 도 2는 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고, 도 5는 계면층의 에너지 밴드 갭 및 격자 상수를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하여 실시예에 따른 발광소자를 설명한다.
도시된 바와 같이 실시예에 따른 발광소자는 기판(100) 상에 제1 도전형 반도체층(110)과 계면층(120)과 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)이 적층된다.
상기 기판(100)은 투광성을 갖는 재질, 예를 들어, 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, 그리고 GaAs 등이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 질화물 반도체와 기판(100) 사이에는 버퍼층(미도시)이 구비되어 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화시킬 수 있는데, 버퍼층(미도시)은 저온 성장 GaN층 또는 AlN층 등을 사용할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(110)은 제1 도전형 반도체층으로만 형성되거나, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 언도프트 반도체층을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(110)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있는데, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 언도프트 반도체층은 상기 제1 도전형 반도체층은 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, 상기 n형 도펀트가 도핑되지 않아 상기 제1 도전형 반도체층에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 상기 제1 도전형 반도체층과 같을 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(110) 상에 계면층(120)이 형성될 수 있다.
상기 계면층(120)은 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체 방향(110)으로부터 활성층(130) 방향으로 점차 증가하는 장벽층(A층)을 적어도 1회 포함할 수 있다. 도 2에서는 상기 장벽층(A층)이 3회 포함된 실시예가 도시되어 있다. 여기서, 상기 장벽층의 에너지 밴드 갭이 계단식으로 증가하면 전자에게 넘기 힘든 장벽으로 작용할 수 있다.
그리고, 상기 장벽층(A층)의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 도전형 반도체층(110) 방향의 시작점으로부터 점차 증가하고 상기 활성층 방향의 종료점에서 수직하게 감소할 수 있다. 여기서, 상기 장벽층(A층)의 에너지 밴드 갭이 수직하지 않고 완만하게 감소하면, 활성층(130) 방향으로부터 정공이 주입될 수 있으므로 수직하거나 수직에 가깝게 에너지 밴드 갭이 감소할 수 있다.
이하에서, 상기 각각의 장벽층 간의 관계를 자세히 설명한다.
상기 계면층(120)은 서로 인접하는 제1 장벽층과 제2 장벽층을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 도전형 반도체층(110)에 인접한 순서로 각각의 장벽층(A층)을 제1 장벽층, 제2 장벽층 및 제3 장벽층이라 칭한다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 장벽층은 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층(n-형 도전형 반도체층) 방향의 시작점으로부터 점차 증가하여 상기 활성층 방향의 종료점에서 수직하게 감소한다. 그리고, 상기 제1 장벽층과 인접한 제2 장벽층의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 장벽층의 종료점과 접하는 시작점에서의 에너지 밴드 갭이 상기 제1 장벽층의 종료점의 에너지 밴드 갭과 동일하다. 그리고, 상기 제2 장벽층과 인접한 제3 장벽층의 에너지 밴드 갭은 상기 제2 장벽층의 종료점과 접하는 시작점에서의 에너지 밴드 갭이 상기 제2 장벽층의 종료점의 에너지 밴드 갭과 동일하다. 즉, 상기 제1 장벽층과 제2 장벽층의 에너지 밴드 갭의 패턴은 동일할 수 있고, 제2 장벽층의 에너지 밴드 갭은 제3 층의 에너지 밴드 갭과 동일할 수 있다.
그리고, 상기 장벽층의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 도전형 반도체층(110) 방향의 시작점에서 상기 제1 도전형 반도체층(110)의 에너지 밴드 갭 이하일 수 있다. 즉, 도 2에서는 상기 제1 도전형 반도체층(110)과 면접한 제1 장벽층의 시작점의 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층(110)의 에너지 밴드 갭과 동일하게 도시되어 있는데, 상기 제1 도전형 반도체층(110)의 에너지 밴드 갭보다 작더라도 전자가 활성층(130) 방향으로 진행할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(110)과 면접한 제1 장벽층의 시작점의 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층(110)의 에너지 밴드 갭보다 작으면, 제1 도전형 반도체층(110)으로부터 진입하는 전자는 급작스런 에너지 밴드 갭의 증가 때문에 활성층(130) 방향으로의 이동이 쉽지 않을 수도 있으나, 장벽층의 밴드 갭 기울기를 작게 하여 급격한 에너지 밴드 갭의 증가를 완화시킬 수도 있다.
그리고, 상기 장벽층의 에너지 밴드 갭의 최고점은 상기 활성층(130) 내의 양자벽의 에너지 밴드 갭보다 클 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 양자벽의 에너지 밴드 갭보다 상기 계면층(120)의 에너지 밴드 갭이 높아야, 상기 제2 도전형 반도체층(p-형 도전형 반도체층) 방향에서 주입된 정공에 배리어(barrier)로서의 역할을 충분히 수행할 수 있다. 여기서, 각각의 장벽층의 에너지 밴드 갭 중 적어도 하나의 최고점이 상기 활성층(130) 내의 양자벽의 에너지 밴드 갭보다 클 수 있다. 또한, 상기 장벽층의 에너지 밴드 갭의 최저점은 상기 활성층(130) 내의 우물층의 에너지 밴드 갭보다 클 수 있다.
그리고, 상기 장벽층의 두께는 적어도 2 나노미터일 수 있다. 즉, 상기 각각의 장벽층의 두께가 너무 얇으면 터널링(tunneling) 효과 등으로 인하여, 정공에 대하여 배리어로서의 역할에 충분하지 못할 수 있다. 그리고, 각각의 장벽층의 두께가 너무 두꺼우면 전자의 통과에도 장애물로 작용할 수 있으므로, 10 나노미터 이하의 두께로 구비될 수 있다.
즉, 상기 적어도 1개의 장벽층을 포함하는 계면층은 상기 제2 도전형 반도체층(140)으로부터 활성층(130)으로 주입된 전자에는 충분히 높은 에너지 장벽층으로 작용하므로, 정공이 상기 제1 도전형 반도체층(110)으로 진행하는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 상기 각각의 장벽층은 제1 도전형 반도체층(110)으로부터 진행하는 전자에는 경사진 에너지 장벽으로 작용하여, 전자가 상기 장벽층을 진행하여 활성층(130)으로 주입될 수 있다.
또한, 상기 장벽층의 평균 면방향 격자상수는 상기 활성층 내의 양자벽의 면방향 격자상수보다 클 수 있다. 즉, 계면층의 면방향 격자상수가 양자벽의 면방향 격자 상수보다 크면, 계면층이 활성층 내의 양자우물에 걸리는 압축응력을 줄여주어서, 전자와 정공의 발광결합 확률을 증가시켜서 발광효율의 증대를 꾀할 수 있다.
구체적으로 상기 계면층(120)은 AlxInyGa1 -x- yN(여기서, 0≤x,y≤1)의 조성을 가질 수 있다. 그리고, 상술한 에너지 밴드 갭을 갖기 위하여, 상기 각각의 장벽층 내에서의 Al의 조성은 상기 활성층(130) 방향으로 갈수록 점차 증가할 수 있고, In의 조성은 상기 활성층(130) 방향으로 갈수록 점차 감소할 수 있다.
도 5는 계면층의 에너지 밴드 갭 및 격자 상수를 나타낸 도면이다. 질화갈륨 (GaN)의 Bandgap Eg는 3.4 eV이고, In-plane 격자상수는 3.185 Å(옹스트롱)이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 계면층의 조성이 GaN일 경우 상기 장벽층의 조성은 빗금친 영역 내에서 선택할 수 있으므로, 상기 장벽층(A층)의 에너지 밴드 갭은 0.8~6.2 eV일 수 있으며 In-plane 격자 상수는 3.10~3.54Å(옹스트롱)일 수 있다.
그리고, 상기 계면층(120) 상에는 상기 활성층(130)이 형성될 수 있다. 상기 활성층(130)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 양자선(Quantum wire) 구조, 양자점(Quantum dot) 구조, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 활성층(130)은 상기 제1 도전형 반도체층(110) 및 하기의 제2 도전형 반도체층(140)으로부터 제공되는 전자 및 정공의 재결합(recombination) 과정에서 발생되는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.
상기 활성층(130) 상에는 상기 제2 도전형 반도체층(140)이 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(140)은 예를 들어 p형 반도체층으로 구현될 수 있는데, 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
여기서, 상술한 바와 다르게, 상기 제1 도전형 반도체층(110)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(140)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(110) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있는데, 이에 따라 본 실시예에 따른 상기 발광 소자는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(110) 및 상기 제2 도전형 반도체층(140) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 복수의 반도체층의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그리고, 상기 제1 도전형 반도체층(110)과 제2 도전형 반도체층(140) 상에는 각각 제1 전극(170)과 제2 전극(180)이 구비된다. 여기서, 상기 제1 전극(170)과 제2 전극(180)은 각각 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
이상에서는 수평형 발광소자의 구조를 설명하였으나, 수직형 발광소자에서도 장벽층을 포함하는 계면층이 제1 도전형 반도체층과 활성층 사이에 존재할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 발광소자의 효과는 도 3 및 도 4에 도시된 종래의 발광소자의 에너지 밴드 갭과 비교하여 설명한다.
종래의 발광소자는 제1 도전형 반도체층과 활성층 사이에 초격자층이 구비되어 있다. 그리고, 초격자층의 구성은 도 3에 도시된 것처럼 n-AlGaN/GaN 초격자가 반복적으로 적층되는 초격자(superlattice) 구조이거나, 도 4에 도시된 것처럼 n-InGaN/GaN이 반복적으로 적층되는 초격자 구조일 수 있다.
즉, n-AlGaN/GaN 초격자 구조는 에너지 밴드 갭이 GaN 양자벽의 에너지 밴드 갭보다 크므로 활성층으로부터 제1 도전형 반도체층(n-형 GaN)방향으로의 역방향 누설전류를 차단하는 기능을 할 수 있다. 그리고, n-InGaN/GaN 초격자 구조의 에너지 밴드 갭은 n-GaN의 에너지 밴드 갭보다 작으므로 순방향 전압인가시, n-GaN층에서 활성층으로의 순방향 전자주입효율을 증대할 수도 있다.
그러나, 도 3에 도시된 구조에서는 얇은 n-AlGaN층과 얇은 GaN층을 교대로 적층되는데, n-AlGaN/GaN 초격자층의 에너지 밴드 갭이 GaN의 에너지 밴드 갭보다 크다. 따라서, 역방향 전압 인가시 GaN 양자벽을 갖고 있는 활성층으로부터 n-GaN 방향으로의 역방향 누설전류를 차단할 수 있는데, 이것은 역으로 순방향 전압 인가시 전자주입용 n-GaN 층으로부터 활성층 내부로의 순방향 전자주입을 어렵게 하고, AlGaN은 면방향 격자상수가 GaN보다 작아서, 활성층에 압축응력을 야기시키므로써 소자의 발광효율을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 도 4에 도시된 구조는 얇은 n-InGaN층과 얇은 GaN층을 교대로 적층하여 이루어지는데, n-InGaN/GaN 초격자 구조의 에너지 밴드 갭이 전자주입용 n-GaN의 에너지 밴드 갭보다 작으므로 순방향 전압인가시, 전자주입용 n-GaN층에서 활성층으로의 순방향 전자주입효율을 증대할 수 있다. 그리고, n-InGaN/GaN 초격자 구조의 면방향 격자상수가 GaN 보다 크므로 활성층 내의 InGaN 양자우물에 걸리는 압축응력을 완충해 줄 수도 있다. 그러나, n-InGaN/GaN 초격자층의 에너지 밴드 갭이 GaN 양자벽의 에너지 밴드 갭보다 작으므로 역방향 전압인가시, 활성층으로부터 n-GaN 방향으로의 역방향 누설전류를 증가시킬 수 있다.
상술한 실시예에 따른 발광소자는 경사진 에너지 밴드 갭을 갖는 장벽층이 적어도 1회 구비된 계면층이 역방향 누설전류를 효과적으로 차단하면서 동시에 순방향 전자주입효율을 증가시킬 수 있다.
즉, 제1 도전형 반도체층(110)에서 활성층(130) 방향으로 주입되는 다량의 순방향 전자들은 먼저 장벽층을 만나게 되고, 장벽층의 시작점은 에너지 밴드 갭이 작고 활성층(130) 방향으로 에너지 밴드 갭이 점진적으로 증가하므로, 순방향 전압 인가시 주입되는 전자들은 장벽층의 에너지 밴드 갭 경사를 타고 수월하게 활성층(130) 방향으로 주입된다.
그리고, 역방향 전압 인가시, 양자 우물 구조 내에 있는 소량의 전자들은 활성층(130)과 인접한 에너지 밴드 갭이 상대적으로 큰 장벽층의 종료점의 에너지 장벽을 만나게 되므로, 역방향 전자누설이 효과적으로 차단된다. 결국, 에너지 밴드 갭이 활성층 방향으로 점진적으로 증가하는 장벽층 복수 개 적층하여 순방향 전류 주입을 원활히 하면서 동시에 역방향 누설전류를 효과적으로 차단하게 된다.
실시예에서는 계면층과 활성층을 구별하여 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 활성층의 일부분으로서 계면층이 존재할 수도 있다.
도 6은 발광 소자 패키지의 일실시예의 단면도이다. 이하에서, 도 6을 참조하여 발광 소자 패키지의 일실시예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체(320)와, 상기 패키지 몸체(320)에 설치된 제1 전극층(331) 및 제2 전극층(332)과, 상기 패키지 몸체(320)에 설치되어 상기 제1 전극층(331) 및 제2 전극층(332)과 전기적으로 연결되는 실시예에 따른 발광 소자(300)와, 상기 발광 소자(00)를 포위하는 충진재(340)를 포함한다.
상기 패키지 몸체(320)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(300)의 주위에 경사면이 형성되어 광추출 효율을 높일 수 있다.
상기 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(300)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)은 상기 발광 소자(300)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(300)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(300)는 상기 패키지 몸체(320) 상에 설치되거나 상기 제1 전극층(311) 또는 제2 전극층(312) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(300)는 상기 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 충진재(340)는 상기 발광 소자(300)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 충진재(340)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(300)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
상기 발광 소자 패키지는 상기에 개시된 실시 예들의 발광 소자 중 적어도 하나를 하나 또는 복수개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 기판 110 : 제1 도전형 반도체층
120 : 계면층 130 : 활성층
140 : 제2 도전형 반도체층 170 : 제1 전극
180 : 제2 전극 300: 발광소자
311 : 제1 전극층 312 : 제2 전극층
320 : 패키지 바디 340 : 충진재

Claims (15)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 계면층;
    상기 계면층 상에 활성층; 및
    상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 포함하고,
    상기 계면층은 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로부터 상기 활성층 방향으로 증가하는 장벽층을 하나 이상 포함하고, 상기 장벽층의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 도전형 반도체층 방향의 시작점에서 상기 제1 도전형 반도체층의 에너지 밴드 갭 이하인 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장벽층의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 도전형 반도체층 방향의 시작점으로부터 증가하고 상기 활성층 방향의 종료점에서 수직하게 감소하는 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면층은 서로 인접하는 제1 장벽층과 제2 장벽층을 포함하고, 상기 제1 장벽층은 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층 방향의 시작점으로부터 증가하여 상기 활성층 방향의 종료점에서 수직하게 감소하고, 상기 제2 장벽층은 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층 방향의 시작점으로부터 증가하여 상기 활성층 방향의 종료점에서 수직하게 감소하며, 상기 제2 장벽층의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 장벽층의 종료점과 접하는 시작점에서의 에너지 밴드 갭이 상기 제1 장벽층의 종료점의 에너지 밴드 갭과 동일한 발광소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 장벽층과 제2 장벽층의 에너지 밴드 갭의 패턴은 동일한 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면층은, AlxInyGa1 -x- yN(여기서, 0≤x,y≤1)의 조성을 갖는 발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 장벽층 내에서의 Al 조성은 상기 활성층 방향으로 갈수록 증가하는 발광소자.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 장벽층 내에서의 In 조성은 상기 활성층 방향으로 갈수록 감소하는 발광소자.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 장벽층의 에너지 밴드 갭의 최고점은 상기 활성층 내의 양자벽의 에너지 밴드 갭보다 큰 발광소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 장벽층의 에너지 밴드 갭의 최저점은 상기 활성층 내의 우물층의 에너지 밴드 갭보다 큰 발광소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 장벽층의 두께는 적어도 2 나노미터인 발광소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 장벽층의 평균 면방향 격자상수는 상기 활성층 내의 양자벽의 면방향 격자상수보다 큰 발광소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 장벽층의 에너지 밴드 갭은 0.8~6.2 eV인 발광소자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 장벽층의 In-plane 격자 상수는 3.10~3.54Å(옹스트롱)인 발광 소자.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층은 n형 반도체층이고, 상기 제2 도전형 반도체층은 p형 반도체층인 발광소자.
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