KR101650720B1 - Nanorod-based semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 나노로드 기반의 반도체 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성되어 상기 제1 도전형 반도체층 위로 연장된 AlGaN 나노로드; 상기 AlGaN 나노로드의 측면과 상면을 덮어 나노로드 구조의 내측 쉘(shell)을 형성하는 n-GaN 쉘층; 및 상기 n-GaN 쉘층을 순차적으로 덮는 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함한다. A nano-rod-based semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention includes: a first conductive semiconductor layer; An AlGaN nano-rod formed on the first conductivity type semiconductor layer and extending over the first conductivity type semiconductor layer; An n-GaN shell layer covering an upper surface and a side surface of the AlGaN nano-rod to form an inner shell of a nano-rod structure; And an active layer and a second conductivity type semiconductor layer sequentially covering the n-GaN shell layer.

Description

나노로드 기반의 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법{Nanorod-based semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nano-rod-based semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same.

본 발명은 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 나노로드(nanorod) 기반의 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor light emitting device based on a nanorod and a method of manufacturing the same.

발광 다이오드(LED)는 종래의 광원에 비해 긴 수명, 낮은 소비전력, 빠른 응답 속도, 환경 친화성 등의 장점을 갖는 차세대 광원으로 알려져 있으며, 조명 장치, 디스플레이 장치의 백라이트 등 다양한 제품에서 중요한 광원으로 주목 받고 있다. 특히, GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등의 3족 질화물 기반의 LED는 청색 또는 자외선광을 출력하는 반도체 발광 소자로서 중요한 역할을 하고 있다.
A light emitting diode (LED) is known as a next generation light source having advantages such as long lifetime, low power consumption, quick response speed and environment friendliness compared to a conventional light source and is an important light source in various products such as a backlight of a lighting device and a display device It is attracting attention. In particular, Group III nitride-based LEDs such as GaN, AlGaN, InGaN, and InAlGaN play an important role as semiconductor light emitting devices emitting blue or ultraviolet light.

최근에 LED의 활용범위가 넓어짐에 따라 고전류/고출력 분야의 광원 분야로 확대되고 있다. 이와 같이 LED가 고전류/고출력 분야에서 요구됨에 따라 당 기술 분야에서는 발광 특성의 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며, 다중양자우물(MQW) 구조의 성장 조건이나 반도체층의 결정성 향상을 위한 노력이 진행되고 있다. 특히, 결정성 향상과 발광 영역의 증대를 통한 광효율 증가를 위해 질화물 반도체 나노로드 구조물을 구비하는 나노로드 기반의 발광 소자 및 그 제조 기술이 제안되었다. 이러한 질화물 반도체 나노로드 기반의 발광 소자는 활성층으로 InGaN/GaN 다중양자우물 구조를 이용하여 발광 구현이 가능하다. 나노로드 기반의 발광 소자가 갖는 양질의 특성은 고품위의 GaN계 LED 구조가 확보됨을 전제로 한다.
Recently, as the application range of LED has been expanded, it has been expanded to the light source field of high current / high output field. As the LED is required in the high current / high output field, studies have been made in the art to improve the luminescence characteristics and efforts have been made to improve the growth conditions of the multi quantum well (MQW) structure or the crystallinity of the semiconductor layer . In particular, a nano-rod-based light emitting device including a nitride semiconductor nano-rod structure and a manufacturing technique thereof have been proposed for improving the crystallinity and increasing the light efficiency by increasing the light emitting area. Such a nitride semiconductor nano-rod-based light emitting device can emit light using an InGaN / GaN multiple quantum well structure as an active layer. The quality characteristics of the nano-rod-based light emitting device are based on the assumption that a high-quality GaN-based LED structure is secured.

그러나, 지금까지 보고된 나노로드 기반의 발광 소자는 코어(core)가 n 타입의 질화갈륨(n-GaN)으로 구성되어 있으며, 이러한 n-GaN 나노로드를 성장시킨 후 쉘(shell) 형태의 MQW 및 p-GaN을 형성하여 LED 구조가 확보된다. n-GaN 나노로드 코어 기반의 LED 소자는 실제로 3차원 구조의 n-GaN 코어로 전류를 주입시킬 때 계면에서의 전류 누설 및 코어의 3차원 구조에 의해 나노 코어 전면의 효율적인 전류 주입이 불가능하다. 이 때문에 그 구동 전압이 높아지고 소자의 동작 특성이 저하되며 실질적인 내부 양자 효율이 감소하는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점의 원인 중에는, 전류 인가시 n-GaN 나노로드와 전극 계면에서의 표면 누설 전류 발생과 3차원 구조의 나노로드 코어 전체의 전류 주입의 비효율성이 있다. 이러한 표면 누설 전류 발생과 나노로드 코어에서의 비효율적인 전류 주입은 MQW로의 전류 주입 효율의 감소로 이어지며, 이것은 전자와 홀(hole)의 재결합 효율을 감소시키는 결정적인 원인으로 작용하여 MQW에서의 발광 특성을 저하시키는 결정적인 원인으로 작용한다.
However, the nano-rod-based light emitting device reported so far has a core composed of n-type gallium nitride (n-GaN), and after growing the n-GaN nanorod, a shell type MQW And p-GaN are formed to secure the LED structure. When LEDs based on n-GaN nanorod cores are actually injected into a three-dimensional n-GaN core, leakage current at the interface and the three-dimensional structure of the core make it impossible to efficiently inject currents across the nanorcore. Therefore, there arises a problem that the driving voltage is increased, the operating characteristics of the device are lowered, and the internal quantum efficiency is substantially reduced. Among the causes of this problem are the generation of surface leakage current at the interface between the n-GaN nanorod and the electrode at the time of current application, and the inefficiency of current injection of the entire nanorod core in a three-dimensional structure. Such surface leakage currents and ineffective current injection in the nanorod cores lead to a decrease in the current injection efficiency to the MQW, which is a decisive cause for reducing the recombination efficiency of electrons and holes, As a result.

본 발명의 실시예는 발광 영역으로의 전류 주입 효율이 개선되고 낮은 전압에서 높은 발광 효율을 나타내는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자를 제공한다. 또한 본 발명의 실시예는 발광 영역으로의 전류 주입 효율이 개선되고 낮은 전압에서 높은 발광 효율을 나타내는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
Embodiments of the present invention provide a nano-rod-based semiconductor light emitting device having improved current injection efficiency into a light emitting region and exhibiting high light emitting efficiency at a low voltage. Also, embodiments of the present invention provide a method of manufacturing a nano-rod-based semiconductor light emitting device that improves current injection efficiency into a light emitting region and exhibits high light emitting efficiency at a low voltage.

본 발명의 실시예에 따른 나노로드 기반의 반도체 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성되어 상기 제1 도전형 반도체층 위로 연장된 AlGaN 나노로드; 상기 AlGaN 나노로드의 측면과 상면을 덮어 나노로드 구조의 내측 쉘(shell)을 형성하는 n-GaN 쉘층; 및 상기 n-GaN 쉘층을 순차적으로 덮는 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함한다.
A nano-rod-based semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention includes: a first conductive semiconductor layer; An AlGaN nano-rod formed on the first conductivity type semiconductor layer and extending over the first conductivity type semiconductor layer; An n-GaN shell layer covering an upper surface and a side surface of the AlGaN nano-rod to form an inner shell of a nano-rod structure; And an active layer and a second conductivity type semiconductor layer sequentially covering the n-GaN shell layer.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 나노로드 기반의 반도체 발광 소자는 상기 제1 도전형 반도체층과 AlGaN 나노로드 사이에 형성되어 나노로드 구조의 저부(바닥부)를 이루고, AlGaN층과 GaN층이 교대로 적층되어 형성된 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층을 더 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the nano-rod-based semiconductor light emitting device is formed between the first conductivity type semiconductor layer and the AlGaN nano-rod to form a bottom portion of the nano-rod structure, and the AlGaN layer and the GaN layer And an AlGaN / GaN nano-rod insertion layer formed alternately and stacked.

상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층에 포함되는 각각의 AlGaN층과 GaN층은 1 내지 20 nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층은 AlGaN/GaN 양자우물을 형성할 수 있다. 상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층은 2이상의 AlGaN 양자장벽층과 상기 AlGaN 양자장벽층들 사이에 형성된 1이상의 GaN 양자우물층을 포함하되, 상기 2 이상의 AlGaN 양자장벽층은 상층으로 갈수록 Al 함량이 점차 작아질 수 있다. 다른 실시예로서, 상기 2 이상의 AlGaN 양자장벽층들은 서로 동일한 Al 함량을 가질 수 있다. 상기 AlGaN 나노로드의 Al함량은 상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층 내의 AlGaN층 중 상기 AlGaN 나노로드에서 가장 가까운 AlGaN층의 Al 함량보다 작거나 같을 수 있다.
Each of the AlGaN layer and the GaN layer included in the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer may have a thickness of 1 to 20 nm. The AlGaN / GaN nano-rod insertion layer may form an AlGaN / GaN quantum well. Wherein the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer comprises at least two AlGaN quantum barrier layers and at least one GaN quantum well layer formed between the AlGaN quantum barrier layers, wherein the two or more AlGaN quantum barrier layers are formed such that the Al content gradually increases Can be reduced. In another embodiment, the two or more AlGaN quantum barrier layers may have the same Al content. The Al content of the AlGaN nano-rods may be less than or equal to the Al content of the AlGaN layer closest to the AlGaN nano-rods in the AlGaN layer in the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 나노로드 기반의 반도체 발광 소자는, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성되어 상기 AlGaN 나노로드가 위치하는 영역을 오픈시키는 마스크층을 더 포함할 수 있다. 상기 마스크층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 형성될 수 있다. 상기 마스크층의 오픈 영역은 5 내지 500nm의 직경을 가질 수 있다. 또한, 상기 마스크층의 오픈 영역은 복수로 배열되어 있되, 상기 복수로 배열된 오픈 영역들 간의 간격은 50 내지 2000nm일 수 있다. 상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층의 상면은 상기 마스크층의 상면보다 낮게 위치할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the nano-rod-based semiconductor light emitting device may further include a mask layer formed on the first conductive semiconductor layer to open a region where the AlGaN nano-rod is located. The mask layer may be formed of silicon oxide or silicon nitride. The open region of the mask layer may have a diameter of 5 to 500 nm. In addition, a plurality of open regions of the mask layer may be arranged, and an interval between the plurality of open regions may be 50 to 2000 nm. The upper surface of the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer may be positioned lower than the upper surface of the mask layer.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 AlGaN 나노로드가 상기 제1 도전형 반도체층 상에 복수개 배열되어 있고, 상기 제1 도전형 반도체층과 각각의 AlGaN 나노로드 사이에는 상기 AlGaN/GaN 나노로드 상입층이 형성되어 각각의 나노로드 구조의 저부를 이루고, 각각의 AlGaN 나노로드의 측면과 상면에는 상기 n-GaN 쉘층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 순차적으로 형성될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, a plurality of AlGaN nanorods are arranged on the first conductivity type semiconductor layer, and between the first conductivity type semiconductor layer and each AlGaN nanorod, the AlGaN / And the n-GaN shell layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer may be sequentially formed on the side and upper surface of each AlGaN nano-rod.

본 발명의 실시예에 따른 나노로드 기반의 반도체 발광 소자의 제조 방법은, 기판 상에 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 나노 사이즈의 복수개 오픈 영역을 갖는 마스크층을 형성하는 단계; 상기 오픈 영역에 상기 제1 도전형 반도체층 위로 연장된 AlGaN 나노로드를 형성하는 단계; 상기 AlGaN 나노로드의 측면과 상면을 덮도록 n-GaN 쉘층을 형성하는 단계; 및 상기 n-GaN 쉘층을 순차적으로 덮는 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 형성하는 단계를 포함한다.
A method of manufacturing a nano-rod-based semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention includes: forming a first conductive semiconductor layer on a substrate; Forming a mask layer having a plurality of nano-sized open regions on the first conductive type semiconductor layer; Forming an AlGaN nano-rod extending over the first conductive semiconductor layer in the open region; Forming an n-GaN shell layer to cover the side surfaces and the upper surface of the AlGaN nano-rod; And forming an active layer and a second conductivity type semiconductor layer sequentially covering the n-GaN shell layer.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 마스크층을 형성하는 단계와 상기 AlGaN 나노로드를 형성하는 단계 사이에, 상기 마스크층의 오픈 영역 내에 AlGaN층과 GaN층을 교대로 적층하여 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, an AlGaN layer and a GaN layer are alternately stacked in an open region of the mask layer between the step of forming the mask layer and the step of forming the AlGaN nano- And a step of forming a layer.

상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층의 각 AlGaN층 및 GaN층은 1 내지 20nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층을 형성하는 단계는, 2이상의 AlGaN 양자장벽층과 1이상의 GaN 양자우물층을 서로 교대로 형성하되, 상기 2이상의 AlGaN 양자장벽층은 상층으로 갈수록 Al 함량이 점차 감소되도록 상기 AlGaN 양자장벽층과 GaN 양자우물층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층은 그 상면이 상기 마스크층의 상면보다 낮게 위치하도록 형성될 수 있다. 상기 마스크층의 각 오픈 영역은 5 내지 500 nm의 직경을 갖도록 형성되고 상기 마스크층의 복수의 오픈 영역들 간의 간격은 50 내지 2000 nm일 수 있다.
Each of the AlGaN layer and the GaN layer of the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer may be formed to have a thickness of 1 to 20 nm. The step of forming the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer may include forming two or more AlGaN quantum barrier layers and at least one GaN quantum well layer alternately, wherein the AlGaN quantum barrier layer gradually decreases in Al content toward the upper layer And forming the AlGaN quantum barrier layer and the GaN quantum well layer. The AlGaN / GaN nano-rod insertion layer may be formed such that its upper surface is located lower than the upper surface of the mask layer. Each open region of the mask layer is formed to have a diameter of 5 to 500 nm and an interval between the plurality of open regions of the mask layer may be 50 to 2000 nm.

본 발명의 실시예에 따르면, AlGaN 나노로드 코어와 GaN 쉘의 이종 접합 구조의 계면에서의 양자 제한에 의해 AlGaN 나노로드 외주면 전체에서 효율적인 전류 주입 또는 전류 전달 효과를 얻을 수 있다. 또한, AlGaN/GaN 나노로드 주입층에 의해 전자를 AlGaN 나노로드 측으로 더 제한시킴으로써 계면 또는 나노로드 표면 등에서의 전류 누설을 차단할 수 있다. 이에 따라, 나노로드 기반의 반도체 발광 소자의 전류 주입시 전류 누설로 인한 동작 특성의 저하를 감소시킬 수 있고, 낮은 전압에서 보다 높은 발광 효율을 얻을 수 있게 된다.
According to the embodiment of the present invention, efficient quantum confinement at the interface of the heterojunction structure of the AlGaN nano-rod core and the GaN shell achieves an efficient current injection or current transfer effect on the entire outer surface of the AlGaN nano-rod. Further, by further restricting the electrons to the AlGaN nanorod side by the AlGaN / GaN nano-rod implantation layer, current leakage at the interface or the surface of the nano-rod can be blocked. Accordingly, it is possible to reduce deterioration of the operational characteristics due to current leakage during the current injection of the nano-rod-based semiconductor light emitting device, and to obtain higher luminous efficiency at a low voltage.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노로드 기반의 반도체 발광 소자의 단면도이다.
도 2는 도 1의 나노로드 기반의 반도체 발광 소자의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 나노로드 기반의 반도체 발광 소자에 있어서, AlGaN 나노로드와 GaN 쉘층에 의해 형성되는 에너지 밴드 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나노로드 기반의 반도체 발광 소자에 있어서, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층에 의해 형성되는 에너지 밴드 구조를 보여주는 도면이다.
도 5 내지 10은 본 발명의 실시예에 따른 나노로드 기반의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11은 복수의 AlGaN 나노로드가 배열된 상태를 보여주는 평면도이다.1 is a cross-sectional view of a nano-rod-based semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a part of the nano-rod-based semiconductor light emitting device of FIG.
FIG. 3 is a view showing an energy band structure formed by an AlGaN nano rod and a GaN shell layer in a nano-rod-based semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing an energy band structure formed by an AlGaN / GaN nano-rod insertion layer in a nano-rod-based semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
5 to 10 are views for explaining a method of manufacturing a nano-rod-based semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
11 is a plan view showing a state in which a plurality of AlGaN nano rods are arranged.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노로드 기반의 반도체 발광 소자를 나타낸 단면도이다. 나노로드 기반의 반도체 발광 소자(1000)는 사파이어 등의 기판(100)과 그 위에 형성된 n형 질화물 반도체층(110), 복수의 오픈 영역(관통홀)을 갖는 마스크층(120), 오픈 영역 내에 형성된 AlGaN(AlxGa1-xN, 0＜x＜1)/GaN 나노로드 삽입층(130), AlGa/GaN 나노로드 삽입층(130) 상에 형성되어 위로 연장된 AlGaN 나노로드(140)를 포함한다. 또한, AlGaN(AlyGa1-yN, 0＜y＜1) 나노로드(140)의 상면과 측면은 n-GaN 쉘층(150)으로 덮혀있다. 이 n-GaN 쉘층(150)은 나노로드 구조(180)의 내측 쉘을 이룬다. 활성층(160)은 n-GaN 쉘층(150)의 상면과 측면을 덮고, p형 질화물 반도체층(170)은 활성층(160)의 상면과 측면을 덮고 있다. n형 질화물 반도체층(110)은 예를 들어, n-GaN층일 수 있다. p형 질화물 반도체층(170)은 예를 들어, p-GaN층일 수 있다. 활성층(160)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물구조를 갖도록 형성될 수 있다. 활성층(160)은 나노로드 구조(180)의 쉘 형태로 존재함으로써 발광 면적이 증가되는 효과를 얻을 수 있다.
1 is a cross-sectional view illustrating a nano-rod-based semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. The nano-rod-based semiconductor light emitting device 1000 includes a substrate 100 such as sapphire, an n-type nitride semiconductor layer 110 formed thereon, a mask layer 120 having a plurality of open regions (through holes) (Al x Ga 1-x N, 0 &lt; x &lt; 1) / GaN nanorods insertion layer 130 formed on the AlGaN / GaN nanorod insertion layer 130, . The top and side surfaces of the AlGaN (Al y Ga 1 -yN, 0 <y <1) nano rod 140 are covered with the n-GaN shell layer 150. The n-GaN shell layer 150 forms the inner shell of the nanorod structure 180. The active layer 160 covers the top and sides of the n-GaN shell layer 150 and the p-type nitride semiconductor layer 170 covers the top and sides of the active layer 160. The n-type nitride semiconductor layer 110 may be, for example, an n-GaN layer. The p-type nitride semiconductor layer 170 may be, for example, a p-GaN layer. The active layer 160 may be formed to have a single quantum well structure or a multiple quantum well structure. Since the active layer 160 is present in the form of a shell of the nano-rod structure 180, an effect of increasing the light emitting area can be obtained.

후술하는 바와 같이, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)과 AlGaN 나노로드(140)는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등의 유전체로 된 마스크층(120)을 성장 마스크로 사용하는 선택적 성장에 의해 형성될 수 있다. 이러한 선택적 성장을 통해 AlGaN 나노로드(140)가 형성됨으로써 전위와 같은 결함을 감소시킬 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)은 나노로드 구조의 밑동, 즉 저부(바닥부: bottom part)를 이룬다. AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)은 AlGaN층과 GaN층이 적어도 1회 이상 교대로 적층되어 형성된다. 다수의 얇은 AlGaN층과 GaN층을 반복해서 적층함으로써, 초격자 구조의 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층을 형성할 수도 있다. 이 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층은 AlGaN의 밴드갭과 GaN의 밴드갭 차이에 의해 AlGaN/GaN 양자우물을 형성할 수 있다. 특히, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)은 2이상의 AlGaN 양자장벽층과 이 양자장벽층들 사이에 개재된 1이상의 GaN 양자우물층을 포함할 수 있다.
As described later, the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 and the AlGaN nano-rod 140 are formed by selective growth using a mask layer 120 made of a dielectric such as silicon oxide or silicon nitride as a growth mask . Through such selective growth, the AlGaN nano-rod 140 can be formed to reduce defects such as dislocation. As shown in FIG. 1, the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 forms the base, or bottom, part of the nano-rod structure. The AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 is formed by alternately laminating the AlGaN layer and the GaN layer at least once. A plurality of thin AlGaN layers and GaN layers may be repeatedly stacked to form an AlGaN / GaN nano-rod insertion layer having a super lattice structure. The AlGaN / GaN nanorod insertion layer can form an AlGaN / GaN quantum well by the difference between the band gap of AlGaN and the band gap of GaN. In particular, the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 may include at least two AlGaN quantum barrier layers and at least one GaN quantum well layer interposed between the quantum barrier layers.

AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130) 또는 AlGaN 나노로드(140)의 선택적 성장을 위한 마스크층(120)은 나노 사이즈의 오픈 영역, 즉 관통홀을 갖고 있어서, 이 오픈 영역을 통해 상술한 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)과 AlGaN 나노로드(140)를 성장시킨다. AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)과 AlGaN 나노로드(140)은 일체로 되어 하나의 나노로드 구조를 형성한다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)의 전체 두께는 마스크층(120)의 두께보다 작으므로, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)의 상면은 마스크층(120)의 상면보다 아래에 위치하게 된다. 이에 따라, AlGaN 나노로드(140) 형성시, 마스크층(140)의 오픈 영역 내부에서부터 AlGaN이 성장하게 되고, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)과 AlGaN 나노로드(140)가 일체로 연장된 나노로드 구조가 잘 형성될 수 있게 된다.
The mask layer 120 for selective growth of the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 or the AlGaN nano-rod 140 has an open region of nano-size, that is, a through-hole, The GaN nano-rod insertion layer 130 and the AlGaN nano-rod 140 are grown. The AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 and the AlGaN nano-rod 140 are integrated to form a single nano-rod structure. 1 and 2, the total thickness of the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 is smaller than the thickness of the mask layer 120. Therefore, the upper surface of the AlGaN / Is positioned below the upper surface of the substrate 120. AlGaN is grown from the inside of the open region of the mask layer 140 when the AlGaN nano-rod 140 is formed, and the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 and the AlGaN nano-rod 140 are integrally extended The nanorod structure can be formed well.

마스크층(120)에 형성된 복수의 오픈 영역은 5 내지 500 nm의 직경을 가질 수 있으며, 이 오픈 영역들 간의 간격은 50 내지 2000 nm일 수 있다. 이에 따라, 오픈 영역에 형성되는 AlGaN 나노로드 역시 대략 5 내지 500 nm의 직경을 갖고 이러한 나노로드들이 50 내지 2000 nm의 간격으로 분포될 수 있다.
The plurality of open regions formed in the mask layer 120 may have a diameter of 5 to 500 nm, and the spacing between the open regions may be 50 to 2000 nm. Accordingly, the AlGaN nanorod formed in the open region also has a diameter of about 5 to 500 nm, and these nanorods can be distributed at intervals of 50 to 2000 nm.

도 2는 도 1의 나노로드 기반의 반도체 발광 소자의 일부, 특히 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130), AlGaN 나노로드(140) 및 GaN 쉘층(150)을 확대하여 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 마스크층(130)의 오픈 영역 내에 형성되는 나노로드 삽입층(130)은 n형 질화물 반도체층(110) 상에 순차적으로 적층된 AlGaN층(131), GaN층(132), AlGaN층(133) 및 GaN층(134)을 포함한다. 후술하는 바와 같이, 이러한 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)은 AlGaN층(131, 133)에서 양자장벽을 형성하고 GaN층(132, 134)에서 양자우물을 형성한다. AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130) 내의 각각의 AlGaN층(131, 133) 및 GaN층(132, 134)은 1 내지 20nm의 두께를 가질 수 있다.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a part of the nano-rod-based semiconductor light emitting device of FIG. 1, particularly, the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130, the AlGaN nano rod 140, and the GaN shell layer 150. 2, the nano-rod insertion layer 130 formed in the open region of the mask layer 130 includes an AlGaN layer 131, a GaN layer 132, and an AlGaN layer 131 sequentially stacked on the n-type nitride semiconductor layer 110, An AlGaN layer 133, and a GaN layer 134. [ As described later, the AlGaN / GaN nano-rod-inserted layer 130 forms a quantum barrier in the AlGaN layers 131 and 133 and a quantum well in the GaN layers 132 and 134, as described later. Each of the AlGaN layers 131 and 133 and the GaN layers 132 and 134 in the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 may have a thickness of 1 to 20 nm.

도 3은 AlGaN 나노로드(140)와 GaN 쉘층(150)에 의해 형성되는 에너지 밴드갭 구조를 보여준다. 즉, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 도시된 나노로드 구조에서 라인 AA'를 따라 형성되는 에너지 밴드 구조를 나타낸다. 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 나노로드 구조의 코어(core)에 해당하는 AlGaN 나노로드(140)의 에너지 밴드갭과 쉘(shell: 껍질)에 해당하는 GaN 쉘층(150)의 에너지 밴드갭의 차이로 인해, AlGaN코어/GaN쉘의 이종 접합 구조의 계면에서 좁은 양자우물이 형성되어, 이 계면 부근에서의 양자 제한(confinement) 효과에 의해 전자(점으로 표시됨)들이 모이게 된다. 이러한 전자는 AlGaN 나노로드(140)의 외주면 전체 내에 갇혀서 전자가스(electron gas)층을 형성할 수 있다. 이에 따라, AlGaN 나노로드(140)의 외주면 전체에 걸쳐 놓은 전자이동도를 확보할 수 있어 AlGaN 나노로드 외주면 전체에서 효율적인 전류 전달 효과를 얻을 수 있다. 이에 의해, 반도체 발광 소자(1000)는 낮은 전압에서 높은 발광 효율을 얻을 수 있게 된다. 또한, 이러한 AlGaN코어/GaN쉘(140, 150) 구조의 계면에 전자를 제한함(confine)으로써 내부 양자 효율이 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
FIG. 3 shows an energy bandgap structure formed by the AlGaN nano-rod 140 and the GaN shell layer 150. FIG. That is, FIG. 3 (b) shows an energy band structure formed along the line AA 'in the nanorod structure shown in FIG. 3 (a). The energy bandgap of the AlGaN nano-rod 140 corresponding to the core of the nano-rod structure and the energy of the GaN shell layer 150 corresponding to the shell, as shown in FIG. 3 (b) Due to the difference in bandgap, a narrow quantum well is formed at the interface of the heterojunction structure of the AlGaN core / GaN shell, and the electrons (represented by dots) are collected by the confinement effect in the vicinity of this interface. These electrons are trapped in the entire outer peripheral surface of the AlGaN nano-rod 140 to form an electron gas layer. As a result, the electron mobility over the entire outer peripheral surface of the AlGaN nano rod 140 can be ensured, and an efficient current transfer effect can be obtained over the entire outer peripheral surface of the AlGaN nano rod. Thus, the semiconductor light emitting device 1000 can obtain a high luminous efficiency at a low voltage. In addition, the confinement of electrons at the interface of the AlGaN core / GaN shell (140, 150) structure can increase the internal quantum efficiency.

AlGaN 나노로드(140)는 Al 함량에 따라 그 에너지 밴드갭이 조절될 수 있다. 바람직하게는, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)으로부터 AlGaN 나노로드(140)로의 보다 효율적인 전류 주입을 위해 AlGaN 나노로드(140)의 Al 함량은, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130) 내의 최종 성장 AlGaN층(133)(즉, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130) 내의 AlGaN층(131, 133) 중 AlGaN 나노로드(140)에서 가장 가까운 AlGaN층(133))의 함량보다 작거나 같은 것이 바람직하다.
The energy band gap of the AlGaN nano rod 140 can be adjusted according to the Al content. Preferably, the Al content of the AlGaN nano-rod 140 for more efficient current injection from the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 to the AlGaN nano-rod 140 is greater than the Al content of the AlGaN / Is smaller than or equal to the content of the final grown AlGaN layer 133 (that is, the AlGaN layer 133 closest to the AlGaN nano-rod 140 among the AlGaN layers 131 and 133 in the AlGaN / GaN nano- .

도 4는 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)에 의해 형성되는 에너지 밴드갭 구조를 보여주는 도면이다. 즉, 도 4의 (b)와 (c)는 도 4의 (a)에 도시된 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)에서 라인 BB'를 따라 형성되는 에너지 밴드 구조들을 나타낸다. 도 4의 (b) 또는 (c)에 도시된 바와 같이, 나노로드 삽입층(130)은 AlGaN/GaN 양자우물 구조를 형성하는데, AlGaN 양자장벽층(131, 133)과 GaN 양자우물층(132, 134)이 교대로 적층된 구조를 갖는다. 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 나노로드 삽입층(130) 내의 AlGaN 양자장벽층(131, 133)은 동일한 Al 함량을 갖고 같은 크기의 밴드갭을 가질 수 있다. 이와 달리, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, AlGaN 양자장벽층(131, 133)은 상층으로 갈수록 밴드갭이 감소하도록 Al 함량이 작아질 수 있다. 이와 같이 상층으로 갈수록 AGaN 양자장벽층(131, 133)의 Al 함량을 작게 함으로써, AlGaN 나노로드(140)로의 전류 주입 효율을 높일 수 있다.
4 is a view showing an energy bandgap structure formed by the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130. FIG. 4 (b) and 4 (c) show energy band structures formed along the line BB 'in the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 shown in FIG. 4 (a). The nano-rod insertion layer 130 forms an AlGaN / GaN quantum well structure, and the AlGaN quantum barrier layers 131 and 133 and the GaN quantum well layer 132 (see FIG. 4B) , 134 are stacked alternately. As shown in FIG. 4 (b), the AlGaN quantum barrier layers 131 and 133 in the nano-rod insertion layer 130 may have the same Al content and have the same band gap. Alternatively, as shown in FIG. 4 (c), the Al content may be decreased so that the bandgap decreases toward the upper layer of the AlGaN quantum barrier layers 131 and 133. As described above, by decreasing the Al content of the AGaN quantum barrier layers 131 and 133 toward the upper layer, the current injection efficiency into the AlGaN nano-rod 140 can be increased.

상술한 바와 같이 AlGaN 나노로드(140) 아래에 AlGaN/GaN의 양자우물 구조를 갖는 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)을 배치함으로써, 전자를 AlGaN 나노로드(140) 측으로 더 제한(confine)시킬 수 있다. 이로써 계면 또는 나노로드 표면 등에서의 전류 누설을 차단하는 효과를 얻을 수 있다. 이는 전극과 나노로드 사이의 전류 주입시 전류 누설로 인한 동작 특성의 저하를 감소시켜주고 동작 전압이 높아지는 것을 억제하여 발광 효율을 높이는 데에 기여한다.
The AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 having a quantum well structure of AlGaN / GaN is disposed below the AlGaN nano-rod 140 as described above to further confine electrons toward the AlGaN nano-rod 140 . As a result, the effect of blocking the current leakage at the interface or the surface of the nano rod can be obtained. This reduces the deterioration of the operating characteristics due to current leakage during the current injection between the electrode and the nano-rod, and contributes to suppressing an increase in the operating voltage, thereby increasing the luminous efficiency.

상술한 실시예에서는, 반도체 발광 소자(1000가 나노로드 구조(180)의 밑동(base part)을 이루는 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)을 구비하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)을 생략하고, AlGaN 나노로드(130)이 마스크층(120)의 오픈 영역을 통해 n-GaN층(110) 상에 직접 형성될 수도 있다.
Although the semiconductor light emitting device 1000 includes the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 serving as a base part of the nano-rod structure 180, the present invention is not limited thereto. For example, the AlGaN nano-rod 130 may be omitted and the AlGaN nano-rod 130 may be formed directly on the n-GaN layer 110 through the open region of the mask layer 120.

이하, 도 5 내지 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 나노로드 기반의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a nano-rod-based semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 사파이어 등의 기판(100) 상에 n형 질화물 반도체층(예를 들어 n-GaN층)(110)을 형성한다. n-GaN층 등의 n형 질화물 반도체층(110)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 또는 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 기술에 의해 성장될 수 있다.
First, as shown in FIG. 5, an n-type nitride semiconductor layer (for example, an n-GaN layer) 110 is formed on a substrate 100 such as sapphire. The n-type nitride semiconductor layer 110 such as an n-GaN layer can be grown by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) or HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) technology.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, n형 질화물 반도체층(110) 상에 마스크층(120)을 증착하고 이를 패터닝하여 복수의 관통홀, 즉 오픈 영역(50)을 형성한다. 마스크층(120)은 예를 들어 SiO2 등의 산화물 또는 Si3N4 등의 질화물을 증착하여 형성할 수 있다. 오픈 영역(50)은 통상의 리소그래피 공정을 이용한 식각을 통해 얻을 수 있다. 마스크층(120)의 각 오픈 영역(50)은 5 내지 500 nm의 직경을 갖도록 형성될 수 있고, 복수의 오픈 영역들(50) 간의 간격은 50 내지 2000 nm가 될 수 있다.
Next, as shown in FIG. 6, a mask layer 120 is deposited on the n-type nitride semiconductor layer 110 and patterned to form a plurality of through holes, that is, an open region 50. The mask layer 120 may, for example, be formed by depositing a nitride, such as SiO 2, such as an oxide or Si 3 N 4. The open region 50 can be obtained by etching using a conventional lithography process. Each open region 50 of the mask layer 120 may be formed to have a diameter of 5 to 500 nm and the spacing between the plurality of open regions 50 may be 50 to 2000 nm.

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 마스크층(120)의 오픈 영역을 통해 n-GaN 등의 n형 질화물 반도체층(110) 상에 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)을 선택적으로 성장시킨다. AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)은 마스크층(120)의 오픈 영역(도 6의 도면부호 50 참조) 내에 AlGaN층과 GaN층을 교대로 적층하여 형성할 수 있다. 예를 들어, AlGaN을 성장시키기 위해, 마스크층(120)이 형성된 기판(100)을 반응기 내에 장착하고, TMA(Al 소스), TMGa(Ga 소스) 및 암모니아(질소 소스)를 기판(100)에 흘려주고 반응기 내의 온도를 900 내지 1100℃로 유지하면서 1분 내지 120분까지 반응시킬 수 있다. Al 소스의 유무에 따라 AlGaN 혹은 GaN이 성장될 수 있다. AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130) 내의 각 AlGaN층 또는 각 GaN층은 1 내지 20nm의 두께를 갖도록 성장될 수 있으며, 다수의 AlGaN층을 GaN층을 교대로 반복하여 성장시킴으로써 초격자 구조를 형성할 수도 있다. 후속의 AlGaN 나노로드의 선택적인 성장시 양호한 형상의 AlGaN 나노로드를 얻기 위해, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130)은 그 상면이 마스크층(120)의 상면보다 낮게 되도록 형성될 수 있다.
7, the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 is selectively grown on the n-type nitride semiconductor layer 110 such as n-GaN through the open region of the mask layer 120, . The AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 can be formed by alternately laminating an AlGaN layer and a GaN layer in an open region (refer to reference numeral 50 in Fig. 6) of the mask layer 120. [ For example, in order to grow AlGaN, a substrate 100 on which a mask layer 120 is formed is mounted in a reactor and TMA (Al source), TMGa (Ga source) and ammonia (nitrogen source) And reacted for 1 minute to 120 minutes while maintaining the temperature in the reactor at 900 to 1100 占 폚. AlGaN or GaN can be grown depending on the presence or absence of an Al source. Each AlGaN layer or each GaN layer in the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 can be grown to have a thickness of 1 to 20 nm, and a plurality of AlGaN layers are grown alternately and repeatedly to form a superlattice structure You may. The AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130 may be formed such that the upper surface thereof is lower than the upper surface of the mask layer 120, in order to obtain an AlGaN nanorod having a good shape in the selective growth of the subsequent AlGaN nano-rod.

나노로드 삽입층(130) 형성시, AlGaN층의 Al 함량을 조절함으로써 나노로드 삽입층(130) 내의 AlGaN/GaN 양자우물 구조의 장벽 높이를 다양하게 변화시킬 수 있다(도 4 참조). 예를 들어, 나노로드 삽입층(130) 형성시, 상층으로 갈수록 AlGaN 양자장벽층의 Al 함량이 점차 감소되도록 복수의 AlGaN 양자장벽층을 성장시킬 수 있다(도 4의 (c) 참조). 이와 달리, 나노로드 삽입층(130) 형성시, 각 AlGaN 양자장벽층의 Al 함량을 일정하게 유지시켜 AlGaN 양자장벽층을 형성할 수도 있다(도 4의 (b) 참조). AlGaN 내의 Al 함량은 Al 소스(예컨대, TMA)의 유량, 온도, 압력 및 유지시간 등에 따라서 조절이 가능하다.
The barrier height of the AlGaN / GaN quantum well structure in the nano-rod-inserted layer 130 can be variously changed by adjusting the Al content of the AlGaN layer when the nano-rod-inserted layer 130 is formed (see FIG. 4). For example, when the nano-rod-inserted layer 130 is formed, a plurality of AlGaN quantum barrier layers may be grown so that the Al content of the AlGaN quantum barrier layer gradually decreases toward the upper layer (see FIG. Alternatively, the AlGaN quantum barrier layer can be formed by maintaining the Al content of each AlGaN quantum barrier layer constant when the nano-rod insertion layer 130 is formed (see FIG. 4 (b)). The Al content in the AlGaN can be adjusted according to the flow rate, temperature, pressure and holding time of the Al source (for example, TMA).

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, AlGaN/GaN 나노로드 삽입층(130) 상에 AlGaN 나노로드(140)를 성장시킨다. 도 11은 마스크층(120)의 오픈 영역을 통해 선택적 성장에 의해 얻어진 AlGaN 나노로드(140)를 나타내는 평면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 다수의 AlGaN 나노로드(140)가 마스크층(120)의 오픈 영역들에 배열되어 있다. AlGaN 나노로드(140)는 예를 들어 TMA, TMGa 및 암모니아를 소스 가스로 사용하는 MOCVD를 이용하여 성장될 수 있다.
Next, as shown in FIG. 8, an AlGaN nano-rod 140 is grown on the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer 130. 11 is a plan view showing an AlGaN nano-rod 140 obtained by selective growth through an open region of a mask layer 120. Fig. As shown in FIG. 11, a plurality of AlGaN nanorods 140 are arranged in the open regions of the mask layer 120. AlGaN nanorod 140 can be grown using MOCVD using, for example, TMA, TMGa, and ammonia as source gases.

다음으로, 도 9를 참조하면, AlGaN 나노로드의 측면과 상면을 덮도록 n-GaN 쉘층(150)을 형성한다. 이 후, 도 10에 도시된 바와 같이, n-GaN 쉘층(150)의 상면과 하면을 덮도록 활성층(160)을 형성하고, 이 활성층(160)을 덮도록 p형 질화물 반도체층(170)(예컨대, p-GaN층)을 형성한다. 활성층(160)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조로 형성될 수 있다. 그 후에는 필요한 전극을 형성할 수 있다(도시 안함).
Next, referring to FIG. 9, an n-GaN shell layer 150 is formed to cover the side surface and the upper surface of the AlGaN nano-rod. 10, the active layer 160 is formed to cover the top and bottom surfaces of the n-GaN shell layer 150 and the p-type nitride semiconductor layer 170 (the active layer 160) is formed to cover the active layer 160 For example, a p-GaN layer) is formed. The active layer 160 may be formed of a single quantum well structure or a multiple quantum well structure. After that, necessary electrodes can be formed (not shown).

본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims, .

100: 기판 110: n형 질화물 반도체층
120: 마스크층 130: AlGaN/GaN 나노로드 삽입층
140: AlGaN 나노로드 150: GaN 쉘층
160: 활성층 170: p형 질화물 반도체층
180: 나노로드 구조 1000: 반도체 발광 소자100: substrate 110: n-type nitride semiconductor layer
120: mask layer 130: AlGaN / GaN nano-rod insertion layer
140: AlGaN nano-rod 150: GaN shell layer
160: active layer 170: p-type nitride semiconductor layer
180: nano-rod structure 1000: semiconductor light emitting element

Claims (19)

제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층;
상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층 상에 형성되어 위로 연장된 AlGaN 나노로드;
상기 AlGaN 나노로드의 측면과 상면을 덮어 나노로드 구조의 내측 쉘(shell)을 형성하는 n-GaN 쉘층; 및
상기 n-GaN 쉘층을 순차적으로 덮는 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하고,
상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층은 상기 제1 도전형 반도체층과 AlGaN 나노로드 사이에 형성되어 나노로드 구조의 저부를 이루고 AlGaN층과 GaN층이 교대로 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자.
A first conductive semiconductor layer;
An AlGaN / GaN nano-rod insertion layer formed on the first conductive semiconductor layer;
An AlGaN nano-rod formed on the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer and extending upward;
An n-GaN shell layer covering an upper surface and a side surface of the AlGaN nano-rod to form an inner shell of a nano-rod structure; And
And an active layer and a second conductivity type semiconductor layer sequentially covering the n-GaN shell layer,
Wherein the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer is formed between the first conductivity type semiconductor layer and the AlGaN nano-rod to form a bottom portion of the nano-rod structure, and the AlGaN layer and the GaN layer are alternately stacked. Semiconductor light emitting device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층은 AlGaN/GaN 양자우물을 형성하는 것을 특징으로 하는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer forms an AlGaN / GaN quantum well.
제1항에 있어서,
상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층은 2이상의 AlGaN 양자장벽층과 상기 AlGaN 양자장벽층들 사이에 형성된 1이상의 GaN 양자우물층을 포함하되, 상기 2 이상의 AlGaN 양자장벽층은 상층으로 갈수록 Al 함량이 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer comprises at least two AlGaN quantum barrier layers and at least one GaN quantum well layer formed between the AlGaN quantum barrier layers, wherein the two or more AlGaN quantum barrier layers are formed such that the Al content gradually increases Wherein the semiconductor light emitting device is a semiconductor light emitting device.
제1항에 있어서,
상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층은 2이상의 AlGaN 양자장벽층과 상기 AlGaN 양자장벽층들 사이에 형성된 1이상의 GaN 양자우물층을 포함하되, 상기 2 이상의 AlGaN 양자장벽층들은 서로 동일한 Al 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the AlGaN / GaN nanorods insertion layer comprises at least two AlGaN quantum barrier layers and at least one GaN quantum well layer formed between the AlGaN quantum barrier layers, wherein the at least two AlGaN quantum barrier layers have the same Al content A nano-rod-based semiconductor light-emitting device.
제1항에 있어서,
상기 AlGaN 나노로드의 Al함량은 상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층 내의 AlGaN층 중 상기 AlGaN 나노로드에서 가장 가까운 AlGaN층의 Al 함량보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the Al content of the AlGaN nano-rods is less than or equal to the Al content of the AlGaN layer closest to the AlGaN nano-rods in the AlGaN layer in the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer.
제1항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성되어 상기 AlGaN 나노로드가 위치하는 영역을 오픈시키는 마스크층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자.
The method according to claim 1,
And a mask layer formed on the first conductive type semiconductor layer to open a region where the AlGaN nano-rods are located.
제7항에 있어서,
상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층의 상면은 상기 마스크층의 상면보다 낮게 위치하는 것을 특징으로 하는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the upper surface of the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer is lower than the upper surface of the mask layer.
제7항에 있어서,
상기 AlGaN 나노로드가 상기 제1 도전형 반도체층 상에 복수개 배열되어 있고, 상기 제1 도전형 반도체층과 각각의 AlGaN 나노로드 사이에는 상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층이 형성되어 각각의 나노로드 구조의 저부를 이루고, 각각의 AlGaN 나노로드의 측면과 상면에는 상기 n-GaN 쉘층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자.
8. The method of claim 7,
A plurality of AlGaN nanorods are arranged on the first conductivity type semiconductor layer, and the AlGaN / GaN nanorod insertion layer is formed between the first conductivity type semiconductor layer and each AlGaN nanorod, Wherein the n-GaN shell layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer are sequentially formed on the side surface and the top surface of each AlGaN nano-rod, respectively.
기판 상에 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 나노 사이즈의 복수개 오픈 영역을 갖는 마스크층을 형성하는 단계;
상기 마스크층의 오픈 영역 내에 AlGaN층과 GaN층을 교대로 적층하여 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층을 형성하는 단계;
상기 오픈 영역에 상기 제1 도전형 반도체층 위로 연장된 AlGaN 나노로드를 상기 AlGaN/GaN 나노로드 삽입층 상에 형성하는 단계;
상기 AlGaN 나노로드의 측면과 상면을 덮도록 n-GaN 쉘층을 형성하는 단계; 및
상기 n-GaN 쉘층을 순차적으로 덮는 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 나노로드 기반의 반도체 발광 소자의 제조 방법.
Forming a first conductive type semiconductor layer on a substrate;
Forming a mask layer having a plurality of nano-sized open regions on the first conductive type semiconductor layer;
Forming an AlGaN / GaN nano-rod insertion layer by alternately laminating an AlGaN layer and a GaN layer in an open region of the mask layer;
Forming an AlGaN nano-rod extending over the first conductivity-type semiconductor layer in the open region on the AlGaN / GaN nano-rod insertion layer;
Forming an n-GaN shell layer to cover the side surfaces and the upper surface of the AlGaN nano-rod; And
And forming an active layer and a second conductivity type semiconductor layer sequentially covering the n-GaN shell layer.
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