KR101180248B1 - 다색광 ｌｅｄ 및 이와 관련된 반도체 소자 - Google Patents

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Abstract

pn 접합부 내에 위치하는 제 1 포텐셜우물 및 pn 접합부 내에 위치하지 않는 제 2 포텐셜우물을 포함하는 반도체 소자가 제공된다. 포텐셜우물은 양자우물일 수 있다. 반도체 소자는 전형적으로는 LED이고, 백색광 또는 준-백색광 LED일 수 있다. 반도체 소자는 pn 접합부 내에 위치하지 않는 제 3 포텐셜우물을 추가로 포함할 수 있다. 반도체 소자는 제 2 또는 제 3 양자우물을 둘러싸거나 근접하게 위치하거나 바로 인접하여 위치한 흡수층을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르는 반도체 소자를 포함하는 그래픽 디스플레이 소자 및 조명 소자가 제공된다.
다색광 LED, 반도체 소자, 포텐셜우물, 양자우물

Description

다색광 ＬＥＤ 및 이와 관련된 반도체 소자 {POLYCHROMATIC LED’S AND RELATED SEMICONDUCTOR DEVICES}
본 발명은 "백색광" 또는 다색광 LED를 비롯한 LED일 수 있는, 포텐셜우물(potential well) 구조물, 전형적으로는 양자우물(quantum well) 구조물을 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다.
발광다이오드(LED)는 전류가 양극과 음극 사이를 통과할 때 광을 방출하는 고체-상태의 반도체 소자이다. 통상적인 LED는 단일 pn 접합부를 함유한다. pn 접합부는 중간 비-도핑 영역을 포함할 수 있고, 이러한 유형의 pn 접합부는 pin 접합부로서 지칭될 수도 있다. 비-발광 반도체 다이오드와 마찬가지로, 통상적인 LED는 하나의 방향, 즉 전자가 n-영역으로부터 p-영역으로 이동하는 방향으로 훨씬 더 용이하게 전류를 통과시킨다. 전류가 LED를 통해 "정방향"으로 통과하는 경우, n-영역으로부터 유래된 전자는 p-영역으로부터 유래된 정공과 재조합하여, 광의 광자를 발생시킨다. 통상적인 LED에 의해 방출된 광은 외관상으로는 단색광이어서, 즉 단일의 좁은 파장 대역에서 발생된다. 방출된 광의 파장은 전자-정공쌍 재조합과 연관된 에너지에 상응한다. 가장 단순한 경우, 이러한 에너지는 재조합이 일어나는 반도체의 대역간격에너지(band gap energy)와 비슷하다.
통상적인 LED는, pn 접합부에, 높은 농도의 전자와 정공 둘 다를 포획함으로써 광-발생 재조합을 촉진시키는 하나 이상의 양자우물을 추가로 함유할 수 있다.
여러 연구원들은 백색광, 또는 인간 눈의 3색 지각력에 의해 백색으로 보이는 광을 방출하는 LED 소자를 제조하려는 시도를 해 왔다.
몇몇 연구원들은 상이한 파장에서 광을 방출하도록 의도된 다중 양자우물을 pn 접합부 내에 갖는 LED의 디자인 또는 제품을 보고하였다. 하기 문헌은 이러한 기술과 관련될 수 있다: 미국특허 제 5,851,905 호; 미국특허 제 6,303,404 호; 미국특허 제 6,504,171 호; 미국특허 제 6,734,467 호; 문헌[Damilano 등, Monolithic White Light Emitting Diodes Based on InGaN/GaN Multiple-Quantum Wells, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40(2001) pp. L918-L920]; 문헌[Yamada 등, Phosphor Free High-Luminous-Efficiency White Light-Emitting Diodes Composed of InGaN Multi-Quantum Well, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 41(2002) pp. L246-L248]; 문헌[Dalmasso 등, Injection Dependence of the Electroluminescence Spectra of Phosphor Free GaN-Based White Light Emitting Diodes, phys. stat. sol. (a) 192, No. 1, 139-143(2003)].
몇몇 연구원들은, 단일 소자 내에서, 상이한 파장에서 독립적으로 광을 방출하도록 의도된, 2개의 통상적인 LED가 조합된 LED 소자의 디자인 또는 제품을 보고하였다. 하기 문헌은 이러한 기술과 관련될 수 있다: 미국특허 제 5,851,905 호; 미국특허 제 6,734,467 호; 미국특허공개 제 2002/0041148 A1 호; 미국특허공개 제 2002/0134989 A1 호; 및 문헌[Luo 등, Patterned three-color ZnCdSe/ZnCdMgSe quantum-well structures for integrated full-color and white light emitters, App. Phys. Letters, vol. 77, no. 26, pp. 4259-4261(2000)].
몇몇 연구원들은 LED 요소에 의해 방출된 광의 일부를 흡수하고 보다 긴 파장의 광을 재-방출하도록 의도된, 통상적인 LED 요소와 화학적 인광재료, 예를 들면 이트륨 알루미늄 가넷(YAG)이 조합된 LED 소자의 디자인 또는 제품을 보고하였다. 미국특허 제 5,998,925 호 및 미국특허 제 6,734,467 호는 이러한 기술과 관련될 수 있다.
몇몇 연구원들은 LED 요소에 의해 방출된 광의 일부를 흡수하고 보다 긴 파장의 광을 재-방출하도록 의도된, 기재 내에 형광 중심을 생성하도록 I, Al, Cl, Br, Ga 또는 In으로 n-도핑된 ZnSe 기재 상에서 성장한 LED의 디자인 또는 제품을 보고하였다. 미국특허출원 제 6,337,536 호 및 일본특허출원공개 제 2004-072047 호는 이러한 기술과 관련될 수 있다.
발명의 요약
요약하자면, 본 발명은 pn 접합부 내에 위치하는 제 1 포텐셜우물 및 pn 접합부 내에 위치하지 않는 제 2 포텐셜우물을 포함하는 반도체 소자를 제공한다. 포텐셜우물은 전형적으로 양자우물이다. 반도체 소자는 전형적으로는 LED이다. 반도체 소자는 pn 접합부 내에 위치하지 않는 제 3 포텐셜우물을 추가로 포함할 수 있다. 반도체 소자는 제 2 포텐셜우물을 둘러싸거나 근접하게 또는 바로 인접하여 위치한 흡수층을 추가로 포함할 수 있다. 전형적으로, 흡수층은 제 1 포텐셜우물의 전이에너지와 같거나 작고 제 2 포텐셜우물의 전이에너지보다는 큰 흡수층 대역 간격에너지를 갖는다. 반도체 소자는 제 3 포텐셜우물을 둘러싸거나 근접하게 또는 바로 인접하여 위치한 또다른 흡수층을 추가로 포함할 수 있다. 전형적으로, 제 2 흡수층은 제 1 포텐셜우물의 전이에너지와 같거나 작고 제 3 포텐셜우물의 전이에너지보다는 큰 흡수층 대역간격에너지를 갖는다.
한 실시양태에서, 제 1 포텐셜우물의 전이에너지는 녹색, 청색 또는 자색 파장 가시광, 더욱 전형적으로는 청색 또는 자색에 상응하고, 제 2 포텐셜우물의 전이에너지는 황색, 녹색 또는 청색 파장 가시광, 더욱 전형적으로는 황색 또는 녹색에 상응하고, 제 3 포텐셜우물의 전이에너지는 적색, 주황색 또는 황색 파장 가시광, 더욱 전형적으로는 적색 또는 주황색에 상응한다. 또다른 실시양태에서, 제 1 포텐셜우물의 전이에너지는 자외선 파장에 상응하고, 제 2 포텐셜우물의 전이에너지는 가시광 파장에 상응한다. 또다른 실시양태에서, 제 1 포텐셜우물의 전이에너지는 가시광 파장에 상응하고, 제 2 포텐셜우물의 전이에너지는 적외선 파장에 상응한다.
또다른 양태에서, 본 발명은 본 발명에 따르는 반도체 소자를 포함하는 그래픽 디스플레이 소자를 제공한다.
또다른 양태에서, 본 발명은 본 발명에 따르는 반도체 소자를 포함하는 조명 소자를 제공한다.
본원에서, 반도체 소자 내 층들의 적층과 관련하여, "바로 인접하여 위치한"이란 중간층 없이 그 다음 차례로 위치함을 의미하고, "근접하게 위치한"이란 하나 또는 몇 개의 중간층을 두고 그 다음 차례로 위치함을 의미하고, "둘러싸는"이란 전 및 후의 차례에 위치함을 의미한다.
"포텐셜우물"이란 둘러싸는 층보다 더 낮은 전도대역에너지 또는 둘러싸는 층보다 더 높은 가전자대역에너지, 또는 둘 다를 갖는, 반도체 소자 내의 반도체층을 의미한다.
"양자우물"이란 전형적으로는 100 ㎚ 이하의 두께를 갖는, 양자화 효과에 의해 우물 내에서 전자-정공쌍 전이에너지를 일으키기에 충분히 얇은 포텐셜우물을 의미한다.
"전이에너지"란 전자-정공 재조합 에너지를 의미한다.
"격자-정합(lattice-matched)"이란, 기재 상의 에피택셜(epitaxial) 필름과 같은 2가지의 결정질 재료에 있어서, 단리된 각 재료가 격자상수를 갖는데, 이러한 격자상수들이 실질적으로 동일하고, 전형적으로는 서로 0.2％ 이하로 상이하고, 더욱 전형적으로는 서로 0.1％ 이하로 상이하고, 가장 전형적으로는 서로 0.01％ 이하로 상이함을 의미한다.
"유이격자정합(pseudomorphic)"이란, 에피택셜 필름 및 기재와 같은, 주어진 두께의 제 1 결정층과 제 2 결정층에 있어서, 단리된 각 층이 격자상수를 갖는데, 이러한 격자상수들이 주어진 두께의 제 1 층이 실질적으로 어긋남(misfit) 결함 없이 층의 평면 내에서 제 2 층의 격자간 거리를 수용할 수 있도록 충분히 유사함을 의미한다.
n-도핑된 반도체 영역과 p-도핑된 반도체 영역을 포함하는 본원에서 기술된 본 발명의 임의의 실시양태의 경우, n-도핑이 p-도핑으로 대체되거나 그 반대인 추 가의 실시양태도 본원에서 개시되는 것으로 간주되어야 한다는 것을 이해해야 한다.
"포텐셜우물", "제 1 포텐셜우물", "제 2 포텐셜우물" 및 "제 3 포텐셜우물"이 각각 본원에서 언급될 때, 단일 포텐셜우물이 제공되거나, 전형적으로 유사한 성질을 공유하는 다중 포텐셜우물이 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 마찬가지로, "양자우물", "제 1 양자우물", "제 2 양자우물" 및 "제 3 양자우물"이 각각 본원에서 언급될 때, 단일 양자우물이 제공되거나, 전형적으로 유사한 성질을 공유하는 다중 양자우물이 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
다색광, 백색광 또는 준-백색광을 방출할 수 있는 LED 소자를 제공한다는 것이 본 발명의 특정 실시양태의 이점이다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따르는 구조물 내 반도체의 전도 및 가전자 대역의 평탄-대역(flat-band) 도면이다. 층 두께는 축척으로 도시되지 않았다.
도 2는 다양한 II-VI 이성분 화합물 및 이것들의 합금에 대한 격자상수 및 대역간격에너지를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 한 실시양태에 따르는 소자로부터 방출된 광의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 pn 접합부 내에 위치하는 제 1 포텐셜우물 및 pn 접합부 내에 위치하지 않는 제 2 포텐셜우물을 포함하는 반도체 소자를 제공한다. 포텐셜우물은 전형적으로 양자우물이다. 반도체 소자는 전형적으로는 LED이다. LED는 전형적으로 2 가지의 파장에서 광을 방출할 수 있으며, 하나는 제 1 포텐셜우물의 전이에너지에 상응하고 다른 하나는 제 2 포텐셜우물의 전이에너지에 상응한다. 전형적인 작동시, 제 1 포텐셜우물은 pn 접합부를 통과하는 전류에 응답하여 광자를 방출하며, 제 2 포텐셜우물은 제 1 포텐셜우물로부터 방출된 광자의 일부의 흡수에 응답하여 광자를 방출한다. 반도체 소자는 제 2 포텐셜우물을 둘러싸거나 근접하게 또는 바로 인접하여 위치한 하나 이상의 흡수층을 추가로 포함할 수 있다. 흡수층은 전형적으로 제 1 포텐셜우물의 전이에너지와 같거나 작고 제 2 포텐셜우물의 전이에너지보다는 큰 대역간격에너지를 갖는다. 전형적인 작동시, 흡수층은 제 1 포텐셜우물로부터 방출된 광자의 흡수를 돕는다. 반도체 소자는 pn 접합부 내에 위치하거나 위치하지 않는 추가의 포텐셜우물, 및 추가의 흡수층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르는 반도체 소자는 IV족 원소, 예를 들면 Si 또는 Ge(광-방출층 이외의 층), III-V 화합물, 예를 들면 InAs, AlAs, GaAs, InP, AlP, GaP, InSb, AlSb, GaSb 및 이것들의 합금, II-VI 화합물, 예를 들면 ZnSe, CdSe, BeSe, MgSe, ZnTe, CdTe, BeTe, MgTe, ZnS, CdS, BeS, MgS 및 이것들의 합금, 또는 상기 임의의 화합물들의 합금을 포함하는 임의의 적합한 반도체로 이루어질 수 있다. 적당한 경우, 반도체는 임의의 적합한 방법 또는 임의의 적합한 도판트의 혼입에 의해 n-도핑 또는 p-도핑될 수 있다.
본 발명에 따르는 반도체 소자는 기재를 포함할 수 있다. 임의의 적합한 기재가 본 발명의 실시에서 사용될 수 있다. 전형적인 기재 재료는 Si, Ge, GaAs, InP, 사파이어, SiC, ZnSe, CdSe, ZnTe, GaSb 및 InAs를 포함한다. 가장 전형적으로는, 기재는 InP이다. 기재는 n-도핑되거나 p-도핑되거나 또는 반-절연될 수 있으며, 이는 임의의 적합한 방법 또는 임의의 적합한 도판트의 혼입에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로는, 본 발명에 따르는 반도체 소자는 기재를 포함하지 않을 수 있다. 한 실시양태에서, 본 발명에 따르는 반도체 소자는 기재 상에서 형성된 후에 기재로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 한 실시양태에서, 반도체 소자의 성분의 다양한 층의 조성은 하기 내용에 비추어 선택된다. 각 층은 전형적으로, 층에 대해 주어진 두께에서 기재에 대해 유이격자정합되거나 기재에 격자-정합될 것이다. 대안적으로는, 각 층은 바로 인접하여 위치한 층들에 유이격자정합되거나 격자-정합될 수 있다. 포텐셜우물층의 재료 및 두께는 전형적으로, 양자우물로부터 방출된 광의 파장에 상응하는, 요망되는 전이에너지를 제공하도록 선택된다. 예를 들면, 도 2에서 460 ㎚, 540 ㎚ 및 630 ㎚로서 표시된 점은 InP 기재에 대한 격자상수(5.8687 Å 또는 0.58687 ㎚)와 유사한 격자상수 및 460 ㎚(청색), 540 ㎚(녹색) 및 630 ㎚(적색)의 파장에 상응하는 대역간격에너지를 갖는 Cd(Mg)ZnSe 합금을 나타낸다. 포텐셜우물층이, 양자화에 의해 우물 내에서 벌크 대역간격에너지보다 높은 전이에너지를 일으키기에 충분히 얇은 경우, 포텐셜우물은 양자우물로서 간주될 수 있다. 각 양자우물층의 두께는 양자우물 내 양자화에너지의 양을 결정할 것이며, 이는 벌크 대역간격에너지에 부가되어 양자우물 내 전이에너지를 결정할 것이다. 따라서, 양자우물층 두께를 조절함으로써 각 양자우물과 연관된 파장을 조정할 수 있다. 전형적으로, 양자우물층의 두께는 1 nm 내지 100 ㎚, 더욱 전형적으로는 2 nm 내지 35 ㎚이다. 전형적으로, 양자화에너지는 대역간격에너지만을 근거로 예측된 것보다 20 내지 50 ㎚의 파장이 감소된다. 유이격자정합층들 간의 격자상수들의 불완전한 정합으로부터 초래된 변형을 비롯하여 방출층 내의 변형은 포텐셜우물 및 양자우물에 대한 전이에너지를 변화시킬 수도 있다. pn 접합부를 구성하는 층을 비롯한, 포텐셜우물 또는 흡수층을 포함하지 않는 반도체 소자의 추가의 n-도핑되거나 p-도핑되거나 또는 비-도핑된 (내인성) 층을 포함하는 재료는 전형적으로 LED에 의해 발생된 광에 투명하도록 선택된다. 이들 추가 층의 두께는 전형적으로 포텐셜우물에 대한 것보다 훨씬 큰, 전형적으로는 50 nm 이상 내지 100 μm 이하이다.
변형되거나 변형되지 않은 포텐셜우물 또는 양자우물의 전이에너지의 계산 기술은 해당 분야, 예를 들면 문헌[Herbert Kroemer, Quantum Mechanics for Engineering, Materials Science and Applied Physics(Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1994), pp 54-63] 및 문헌[Zory, ed., Quantum Well Lasers(Academic Press, San Diego, California, 1993), pp.72-79]에 공지되어 있다.
적외선, 가시광 및 자외선 대역 내의 파장을 비롯하여 임의의 적합한 방출 파장이 선택될 수 있다. 본 발명의 한 실시양태에서, 방출 파장은, 소자에 의해 방출된 광의 복소 출력이 백색, 준-백색, 파스텔색, 마젠타, 시안 등을 포함하는, 2, 3 또는 그 이상의 단색광원의 조합에 의해 발생될 수 있는 임의의 색을 생성하도록 선택된다. 또다른 실시양태에서, 본 발명에 따르는 반도체 소자는 소자가 작동 중이라는 것을 보여주는 지표로서 비-가시 적외선 또는 자외선 파장 및 가시광 파장에서 광을 방출한다. 전형적으로 제 1 포텐셜우물은 가장 긴 전이에너지 (가장 짧은 파장)와 연관되므로, 이러한 제 1 포텐셜우물로부터 방출된 광자는 다른 포텐셜우물을 구동시키기에 충분한 에너지를 갖게 된다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따르는 구조물 내 반도체의 전도 대역 및 가전자 대역을 나타내는 대역 도면이다. 층 두께는 축척으로 도시되지 않았다. 표 I은 이러한 실시양태에서 층들(1 내지 14)의 조성 및 이러한 조성에 대한 대역간격에너지(Eg)를 보여준다.
Figure 112007049316442-pct00001
중간의 비-도핑된 ("내인성" 도핑) 층들(11 내지 13)이 n-도핑된 층(10)과 p-도핑된 층(14) 사이에 삽입되기 때문에, 층(10 내지 14)은 pn 접합부, 또는 더욱 구체적으로는 pin 접합부를 나타낸다. 층(12)은 약 10 ㎚의 두께를 갖는 양자우물인, pn 접합부 내에 위치하는 단일 포텐셜우물을 나타낸다. 대안적으로는, 소자는 pn 접합부 내에 위치하는 다중 포텐셜우물 또는 양자우물을 포함할 수 있다. 층(4 및 8)은 각각 약 10 ㎚의 두께를 갖는 양자우물인, pn 접합부 내에 위치하지 않는 제 2 및 제 3 포텐셜우물을 나타낸다. 대안적으로는, 소자는 pn 접합부 내에 위치하지 않는 추가의 포텐셜우물 또는 양자우물을 포함할 수 있다. 이외의 대안적으로는, 소자는 pn 접합부 내에 위치하지 않는 단일 포텐셜우물 또는 양자우물을 포함할 수 있다. 층(3, 5, 7 및 9)은 각각 약 1000 ㎚의 두께를 갖는 흡수층을 나타낸다. 제시되지는 않은 전기적 접촉층은 전류를 pn 접합부에 공급하기 위한 경로를 제공한다. 전기적 접촉층은 전기를 전도하며, 전형적으로는 전도성 금속으로 이루어져 있다. 양성 전기적 접촉층은 직접적으로, 또는 중간 구조를 통한 간접적으로 층(14)에 전기 접속된다. 음성 전기적 접촉층은 직접적으로, 또는 중간 구조를 통한 간접적으로 층들(1 내지 10) 중 하나 이상에 전기 접속된다.
이론에 의해 뒷받침되기를 바라는 것은 아니지만, 본 발명의 상기 실시양태는 하기 원리에 따라 작동된다고 생각된다. 전류가 층(14)로부터 층(10)을 통과할 때, 청색-파장 광자가 pn 접합부 내의 양자우물(12)로부터 방출된다. 층(14)의 방향으로 움직이는 광자는 소자를 이탈할 수 있다. 반대 방향으로 움직이는 광자는 흡수된 후, 제 2 양자우물(8)로부터 녹색-파장 광자로서 또는 제 3 양자우물(4)로부터 적색-파장 광자로서 재-방출될 수 있다. 청색-파장 광자의 흡수로 인해 전자-정공쌍이 발생하고, 이어서 이것들은 광자의 방출과 더불어 제 2 및 제 3 양자우물에서 재조합할 수 있다. 층(14)의 방향으로 움직이는 녹색- 또는 적색-파장 광자는 소자를 이탈할 수 있다. 소자로부터 방출된 청색-, 녹색- 및 적색-파장 광의 다색광 조합은 백색 또는 준-백색으로 보일 수 있다. 소자로부터 방출된 청색-, 녹색- 및 적색-파장 광의 강도를, 각 유형의 포텐셜우물의 개수의 조작, 및 필터 또는 반사층의 사용을 포함하는 임의의 적합한 방식으로 균형잡을 수 있다. 도 3은 본 발명에 따르는 소자의 한 실시양태로부터 방출된 광의 스펙트럼을 나타낸다.
도 1에 의해 나타내어진 실시양태를 다시 보자면, 흡수층들(3, 5, 7 및 9)이 제 1 양자우물(12)의 전이에너지와 제 2 및 제 3 양자우물(8 및 4)의 전이에너지의 중간 정도인 대역간격에너지를 갖기 때문에, 이들을 제 1 양자우물(12)로부터 방출된 광자를 흡수하도록 특히 적합화시킬 수 있다. 흡수층들(3, 5, 7 및 9) 내 광자의 흡수에 의해 발생된 전자-정공쌍은, 광자의 방출과 더불어 재조합되기 전에, 전형적으로 제 2 또는 제 3 양자우물(8 및 4)에 의해 포획된다. 흡수층은, 전형적으로는 층을 둘러싼 것처럼 임의적으로 도핑될 수 있으며, 이 실시양태에서는 n-도핑될 것이다. 흡수층은, 전자 및/또는 정공을 포텐셜우물을 향해 집중시키거나 배향시키도록, 임의적으로 그것의 두께 전체 또는 일부에 걸쳐 조성 구배를 가질 수 있다.
본 발명에 따르는 반도체 소자는 전도성, 반도성 또는 부도성 재료의 추가의 층을 포함할 수 있다. 전류를 LED의 pn 접합부에 공급하기 위한 경로를 제공하기 위해, 전기적 접촉층을 첨가할 수 있다. pn 접합부에 공급된 전류가 또한 pn 접합부 내에 위치하지 않는 포텐셜우물을 통과하도록 또는 전류가 pn 접합부 내에 위치하지 않는 포텐셜우물을 통과하지 않도록, 전기적 접촉층을 배치할 수 있다. 소자에 의해 방출된 광 내의 광 파장의 균형을 변경 또는 수정하기 위해, 광 필터링층을 첨가할 수 있다. 휘도 및 효율을 개선하기 위해서, 거울 또는 반사기를 포함하는 층을 LED 요소 후방, 예컨대 기재와 LED 요소 사이, 기재, 및 기재 내 또는 기재를 포함하는 LED 요소 후방, 또는 기재의 제거 후 LED 후방에 첨가할 수 있다.
한 실시양태에서, 본 발명에 따르는 반도체 소자는 청색, 녹색, 황색 및 적색 대역 내 4가지의 주요 파장에서 광을 방출하는 백색 또는 준-백색 LED이다. 한 실시양태에서, 본 발명에 따르는 반도체 소자는 청색 및 황색 대역 내 2가지의 주요 파장에서 광을 방출하는 백색 또는 준-백색 LED이다.
본 발명에 따르는 반도체 소자는 능동적 또는 수동적 성분, 예를 들면 레지스터, 다이오드, 제너 다이오드, 통상적인 LED, 커패시터, 트랜지스터, 양극형 트랜지스터, FET 트랜지스터, MOSFET 트랜지스터, 절연 게이트 양극형 트랜지스터, 포토트랜지스터, 광검출기, SCR, 사이리스터(thyristor), 트라이액(triac), 전압조정기 및 기타 회로 요소를 포함하는 추가의 반도체 요소를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르는 반도체 소자는 집적회로를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르는 반도체 소자는 디스플레이 패널 또는 조명 패널을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르는 층 구조물은, 분자빔 에피택시(MBE), 화학적 증착, 액상 에피택시 및 증기상 에피택시를 포함할 수 있는 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따르는 반도체 소자는, 대형 또는 소형 스크린 비디오 모니터, 컴퓨터 모니터 또는 디스플레이, 텔레비젼, 전화기 또는 전화기 디스플레이, 개인휴대단말기(PDA) 또는 개인휴대단말기 디스플레이, 무선호출기 또는 무선호출기 디스플레이, 계산기 또는 계산기 디스플레이, 게임 또는 게임 디스플레이, 완구 또는 완구 디스플레이, 대형 또는 소형 기기 또는 대형 또는 소형 기기 디스플레이, 자동차 계기판 또는 자동차 계기판 디스플레이, 자동차 내장 또는 자동차 내장 디스플레이, 선박 계기판 또는 선박 계기판 디스플레이, 선박 내장 또는 선박 내장 디스플레이, 항공기 계기판 또는 항공기 계기판 디스플레이, 항공기 내장 또는 항공기 내장 디스플레이, 교통통제설비 또는 교통통제설비 디스플레이, 광고 디스플레이, 광고판 등과 같은 그래픽 디스플레이 소자의 성분 또는 중요 성분일 수 있다.
본 발명에 따르는 반도체 소자는 액정 디스플레이(LCD) 또는 유사한 디스플레이의 성분 또는 중요 성분으로서, 이러한 디스플레이의 배광(backlight)으로서 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 본 발명에 따르는 반도체 소자에 의해 방출된 색을 LCD 디스플레이의 색필터에 정합시킴으로써, 본 발명에 따르는 반도체 소자를 액정 디스플레이를 위한 배광으로서 사용할 수 있도록 특수하게 적응시킨다.
본 발명에 따르는 반도체 소자는 자유설치형 또는 붙박이형 조명 설비 또는 램프, 조경용 또는 건축용 조명 설비, 휴대용 또는 차량장착용 램프, 자동차 전조등 또는 후미등, 자동차 내장 조명 설비, 자동차 또는 비-자동차 신호발생 장치, 도로 조명 장치, 교통통제 신호발생 장치, 선박 램프 또는 신호발생 장치 또는 내장 조명 설비, 항공기 램프 또는 신호발생 장치 또는 내장 조명 설비, 대형 또는 소형 기기 또는 대형 또는 소형 기기 램프 등과 같은 조명 소자의 성분 또는 중요 성분; 또는 적외선, 가시광선 또는 자외선의 공급원으로서 사용되는 임의의 소자 또는 성분일 수 있다.
해당 분야의 숙련자라면, 본 발명의 범주 및 원리에서 벗어나지 않는 본 발명의 다양한 개조양태 및 변경양태를 명백하게 알게 될 것이며, 본 발명은 본원에서 설명된 예시적인 실시양태에만 부당하게 국한되지 않아야 함을 이해해야 한다.

Claims (54)

  1. pn 접합부 내에 위치하는 제1 포텐셜우물 및 pn 접합부 내에 위치하지 않는 제2 포텐셜우물을 포함하고, 상기 제1 포텐셜우물 및 상기 제2 포텐셜우물이 Cd(Mg)ZnSe 합금을 포함하는 것인, 반도체 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 포텐셜우물에 근접하게 위치한 흡수층을 추가로 포함하고, 상기 제1 포텐셜우물이 제1 전이에너지를 갖고, 상기 제2 포텐셜우물이 제2 전이에너지를 갖고, 상기 흡수층이 상기 제1 전이에너지 이하 상기 제2 전이에너지 초과인 흡수층 대역간격에너지를 갖는 반도체 소자.
  3. 제1항에 있어서, pn 접합부 내에 위치하지 않는 제3 포텐셜우물, 상기 제2 포텐셜우물에 바로 인접하여 위치한 제1 흡수층, 및 상기 제3 포텐셜우물에 바로 인접하여 위치한 제2 흡수층을 추가로 포함하고, 상기 제1 흡수층은 상기 pn 접합부와 상기 제2 포텐셜우물 사이에 배치되고 상기 제2 흡수층은 상기 제2 포텐셜우물과 상기 제3 포텐셜우물 사이에 배치되는 것인, 반도체 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 포텐셜우물이 제1 전이에너지를 갖고, 상기 제2 포텐셜우물이 제2 전이에너지를 갖고, 상기 제3 포텐셜우물이 제3 전이에너지를 갖고, 상기 제1 흡수층이 상기 제1 전이에너지 이하 상기 제2 전이에너지 초과인 제1 흡수층 대역간격에너지를 갖고, 상기 제2 흡수층이 상기 제1 전이에너지 이하 상기 제3 전이에너지 초과인 제2 흡수층 대역간격에너지를 갖는 반도체 소자.
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