KR101983777B1 - 발광소자 - Google Patents
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Abstract
저전류 특성 및 광 출력 특성을 향상시킬 수 있는 발광소자가 개시된다.
일 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 반도체층; 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 반도체층; 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이의 활성층;을 포함하고, 상기 활성층은 장벽층 및 상기 장벽층보다 에너지 밴드갭이 작은 우물층의 페어 구조를 복수 개 포함하고, 상기 복수 개의 장벽층 중 적어도 하나의 장벽층에 상기 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑된다.
일 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 반도체층; 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 반도체층; 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이의 활성층;을 포함하고, 상기 활성층은 장벽층 및 상기 장벽층보다 에너지 밴드갭이 작은 우물층의 페어 구조를 복수 개 포함하고, 상기 복수 개의 장벽층 중 적어도 하나의 장벽층에 상기 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑된다.
Description
실시예는 발광소자에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light 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.
일반적인 발광소자는 제1 도전형 도펀트로 도핑된 제1 반도체층, 다중 양자 우물 구조로 이루어진 활성층 및 제2 도전형 도펀트로 도핑된 제2 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 포함한다. 이때, 제1 반도체층과 활성층의 격자 부정합에 의한 응력을 완화하기 위하여 제1 반도체층과 활성층 사이에 응력 완화층이 배치될 수 있다.
응력 완화층이나 활성층은 격자의 크기가 큰 In을 함유하고, 격자상수가 다른 장벽층과 우물층이 교번하여 배치되는 구조를 가지므로 격자 부정합 등에 의한 피트(pit)가 발생할 수 있다.
도 1은 피트가 발생한 반도체층을 간략히 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 임의의 반도체층(20)에 V 모양의 피트(10)가 발생하였다. 임의의 반도체층(1)은 발광소자에서 응력 완화층 또는 활성층의 일부분일 수 있다. 피트(10)는 대부분 관통 전위(TD)가 씨드(seed)가 되어 발생하며 이후의 반도체층의 결정성 품질에 중요한 영향을 미치므로, 피트(10) 부분이 제대로 메워지지 않으면 발광소자의 저전류 불량의 원인이 될 수 있다.
실시예는 저전류나 광출력 특성이 향상된 발광소자를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 반도체층; 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 반도체층; 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이의 활성층;을 포함하고, 상기 활성층은 장벽층 및 상기 장벽층보다 에너지 밴드갭이 작은 우물층의 페어 구조를 복수 개 포함하고, 상기 복수 개의 장벽층 중 적어도 하나의 장벽층에 상기 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑된다.
상기 복수 개의 장벽층 중 적어도 하나의 장벽층은 인접한 우물층과 접하는 두 개의 제1 영역 및 상기 두 개의 제1 영역 사이의 제2 영역을 각각 포함하고, 상기 제1 도전형 도펀트는 상기 제1 영역에 도핑되고 상기 Mg는 상기 제2 영역에 도핑될 수 있다.
상기 제1 반도체층과 상기 활성층 사이에 응력 완화층이 더 배치되고, 상기 응력 완화층은 제1층 및 상기 제1층보다 에너지 밴드갭이 작은 제2층의 페어 구조를 복수 개 포함할 수 있다.
상기 응력 완화층은 복수 개의 제1층 중에서 상기 활성층에 가장 인접한 제1층에 상기 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑될 수 있다.
상기 응력 완화층 중에서 상기 활성층에 가장 인접한 마지막 제1층과 상기 활성층 중에서 상기 응력 완화층에 가장 인접한 첫 번째 장벽층이 서로 접하고, 상기 마지막 제1층 및 상기 첫 번째 장벽층에 상기 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑될 수 있다.
상기 복수 개의 장벽층 중에서 상기 응력 완화층에 인접한 적어도 하나의 장벽층에 상기 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑될 수 있다.
상기 제1 영역의 에너지 밴드갭이 상기 제2 영역의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.
다른 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 반도체층; 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 반도체층; 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이의 활성층;을 포함하고, 상기 활성층은 인접한 적어도 두 개의 우물층, 상기 적어도 두 개의 우물층과 각각 접하며 상기 우물층의 에너지 밴드갭보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는 제1 장벽층, 상기 제1 장벽층 내에 배치되며 상기 제1 장벽층과 상기 우물층 사이의 에너지 밴드갭을 갖는 제2 장벽층을 포함하며, 상기 제2 장벽층에 Mg이 도핑된다.
실시예에 따르면 응력 완화층 또는 활성층에 피트가 발생하는 것을 방지하여 발광소자의 저전류 특성이나 광출력 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 피트가 발생한 반도체층을 간략히 나타낸 도면.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 일 예시를 나타낸 측단면도.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 다른 예시를 나타낸 측단면도.
도 4는 제1 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면.
도 5는 실시예의 효과를 설명하기 위한 도면.
도 6은 제2 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면.
도 7은 제3 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면.
도 8은 제4 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면.
도 9는 실시예들에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 10은 실시예들에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 11은 실시예들에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 12는 실시예들에 따른 발광소자 패키지가 배치된 표시장치의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 일 예시를 나타낸 측단면도.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 다른 예시를 나타낸 측단면도.
도 4는 제1 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면.
도 5는 실시예의 효과를 설명하기 위한 도면.
도 6은 제2 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면.
도 7은 제3 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면.
도 8은 제4 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면.
도 9는 실시예들에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 10은 실시예들에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 11은 실시예들에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 12는 실시예들에 따른 발광소자 패키지가 배치된 표시장치의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 일 예시를 나타낸 측단면도이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100A)는 제1 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 반도체층(126)을 포함하는 발광 구조물(120)을 포함한다.
발광소자(100A)는 복수의 화합물 반도체층, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 원소의 반도체층을 이용한 LED(Light Emitting Diode)를 포함하며, LED는 청색, 녹색 또는 적색 등과 같은 광을 방출하는 유색 LED이거나, 백색 LED 또는 UV LED일 수 있다. LED의 방출 광은 다양한 반도체를 이용하여 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 발광소자(100A)가 UV-A(Ultraviolet-A) 영역의 자외선을 방출하는 경우, 이때 방출되는 자외선 광은 약 315~400nm의 파장을 가질 수 있다.
발광 구조물(120)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 반도체층(122)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 또한 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 반도체층(122)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 반도체층(122)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 발광소자(100A)가 자외선 영역의 빛을 방출하는 자외선 발광소자인 경우, 제1 반도체층(122)은 Al을 포함하여 이루어질 수 있다.
제2 반도체층(126)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 또한 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제2 반도체층(126)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제2 반도체층(126)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 반도체층(126)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 발광소자(100A)가 자외선 영역의 빛을 방출하는 자외선 발광소자인 경우, 제2 반도체층(126)은 Al을 포함하여 이루어질 수 있다.
이하에서는, 제1 반도체층(122)이 n형 반도체층, 제2 반도체층(126)이 p현 반도체층인 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 제2 반도체층(126) 상에는 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체, 예컨대 상기 상기 제2 반도체층(126)이 p형 반도체층일 경우 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광 구조물(120)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
제1 반도체층(122)과 제2 반도체층(126) 사이에 활성층(124)이 위치한다.
활성층(124)은 전자와 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다. 제1 반도체층(122)이 n형 반도체층이고 제2 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제1 반도체층(122)으로부터 전자가 주입되고 상기 제2 반도체층(126)으로부터 정공이 주입될 수 있다. 발광소자(100A)가 UV LED인 경우, 활성층(124)은 약 260nm 내지 405nm 영역의 파장의 빛을 방출할 수 있다.
활성층(124)은 다중 우물 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(124)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자 우물 구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(124)이 다중 우물 구조로 형성되는 경우, 활성층(124)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, InGaN/AlGaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층보다 에너지 밴드갭이 작은 물질로 형성된다.
제1 반도체층(122)과 활성층(124) 사이에 응력 완화층(130)이 배치될 수 있다. 응력 완화층(130)은 제1 반도체층(122)과 활성층(124) 사이의 격자 부정합을 완화하기 위한 것이다. 응력 완화층(130)은 복수 개의 우물층과 장벽층이 교대로 적층된 초격자 구조로 이루어질 수 있다. 응력 완화층(130)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, InGaN/AlGaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 응력 완화층(130)의 우물층은 활성층(124)의 우물층보다 에너지 밴드갭이 큰 물질로 형성될 수 있다.
활성층(124) 및 응력 완화층(130)에 대해서는 도 4 내지 도 8을 참조하여 좀 더 자세히 후술하기로 한다.
제2 반도체층(126)과 활성층(124) 사이에 전자 차단층(Electron Blocking Layer, 135)이 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 전자 차단층(135)은 제2 반도체층(126) 내에서 활성층(124)에 인접하여 배치될 수도 있다. 전자 차단층(135)은 제1 반도체층(122)에서 제공되는 전자의 이동도(mobility)가 높기 때문에, 전자가 발광에 기여하지 못하고 활성층(124)을 넘어 제2 반도체층(126)으로 빠져나가 누설 전류의 원인이 되는 것을 방지하는 전위 장벽의 역할을 한다. 전자 차단층(135)은 활성층(124)보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는 물질로 형성되며, InxAlyGa1 -x-yN(0≤x<y<1)의 조성을 갖는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 전자 차단층(135)에 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
발광 구조물(120)은 기판(110) 상에 배치된다.
기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 재료, 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있다. 기판(110)은 예를 들어, 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 기판(110)에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.
발광 구조물(120)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 구조물(120)과 기판(110) 사이에 버퍼층(112)이 위치할 수 있다. 버퍼층(112)은 발광 구조물(120)과 기판(110) 재료의 격자 부정합 및 열팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이다. 버퍼층(112)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 또는 2족-6족 화합물 반도체, 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 버퍼층(112)은 발광 구조물(120)의 성장 온도보다 낮은 온도에서 성장될 수 있다.
기판(110)과 제1 반도체층(122) 사이에 언도프트 반도체층(114)이 배치될 수 있다. 언도프트 반도체층(114)은 제1 반도체층(122)의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, 제1 반도체층(122)과 동일한 물질 또는 제1 반도체층(122)과 다른 물질로 형성될 수 있다. 언도프트 반도체층(114)에는 제1 도전형 도펀트가 도핑되지 않아 제1 반도체층(122)에 비해 낮은 전기 전도성을 나타낸다. 언도프트 반도체층(114)은 버퍼층(112)의 상부에서 제1 반도체층(122)과 접하여 배치될 수 있다. 언도프트 반도체층(114)은 버퍼층(112)의 성장 온도보다 높은 온도에서 성장되며, 버퍼층(112)에 비해 좋은 결정성을 나타낸다.
발광 구조물(120)은 제2 반도체층(126)과 활성층(124) 및 제1 반도체층(122)의 일부가 식각되어 제1 반도체층(122)의 일부를 노출하는 노출면(S)을 포함한다. 상기 노출면(S) 상에 제1 전극(140)이 배치된다. 그리고, 식각되지 않은 제2 반도체층(126) 상에 제2 전극(145)이 배치된다.
제1 전극(140) 및 제2 전극(145)은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 백금(Pt), 바나듐(V), 텅스텐(W), 납(Pd), 구리(Cu), 로듐(Rh) 또는 이리듐(Ir) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
제2 전극(145)이 형성되기 전 제2 반도체층(126) 상에 도전층(147)이 형성될 수도 있다. 실시예에 따라, 제2 반도체층(126)이 노출되도록 도전층(147)의 일부가 오픈되어 제2 반도체층(126)과 제2 전극(145)이 접할 수 있다. 또는, 도 2에 도시된 바와 같이, 도전층(147)을 사이에 두고 제2 반도체층(126)과 제2 전극(145)이 전기적으로 연결될 수도 있다.
도전층(147)은 제2 반도체층(126)의 전기적 특성을 향상시키고 제2 전극(145)과의 전기적 접촉을 개선하기 위한 것으로, 층 또는 복수의 패턴으로 형성될 수 있다. 도전층(145)은 투과성을 갖는 투명 전극층으로 형성될 수 있다.
도전층(145)에는 투광성 전도층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되지 않는다.
발광소자(100A)는 수평형 발광소자일 수 있다.
수평형(Lateral) 발광소자란 발광 구조물(120)에서 제1 전극(140)과 제2 전극(145)이 동일한 방향을 향해 형성되는 구조를 의미한다. 일 예로서, 도 2를 참조하면, 제1 전극(140)과 제2 전극(145)이 발광 구조물(120)의 상부 방향으로 형성되어 있다.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 다른 예시를 나타낸 측단면도이다. 상술한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100B)는 제1 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 반도체층(126)을 포함하는 발광 구조물(120)을 포함한다. 제1 반도체층(122)과 활성층(124) 사이에 응력 완화층(130)이 배치될 수 있다. 응력 완화층(130) 및 활성층(124)에 대해서는 도 4 내지 도 8을 참조하여 좀 더 자세히 후술하기로 한다.
제1 반도체층(122)에 광추출 패턴(R)이 위치할 수 있다. 광추출 패턴(R)은 PEC(Photo enhanced chemical) 식각 방법이나 마스크 패턴을 이용한 에칭 공정 수행하여 형성할 수 있다. 광추출 패턴(R)은 활성층(124)에서 생성된 광의 외부 추출 효율을 증가시키기 위한 것으로서, 규칙적인 주기로 형성되거나 불규칙적으로 형성될 수 있다.
제1 반도체층(122)의 일면에 제1 전극(140)이 배치되고 제2 반도체층(126)의 일면에 제2 전극층(150)이 배치된다. 즉, 발광 구조물(120)의 상면에 제1 전극(140)이 배치되고 발광 구조물(120)의 하면에 제2 전극층(150)이 배치된다.
제2 전극층(150)은 도전층(150a) 또는 반사층(150b) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 도전층(150a)은 제2 반도체층(126)의 전기적 특성을 개선하기 위한 것으로, 제2 반도체층(126)과 접하여 위치할 수 있다.
도전층(150a)은 투명 전극층 또는 불투명 전극층으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되지는 않는다.
반사층(150b)은 활성층(124)에서 생성된 빛을 반사시켜 발광소자의 내부에서 소멸되는 빛의 양을 줄임으로써, 발광소자의 외부양자효율을 향상시킬 수 있다.
반사층(150b)은 Ag, Ti, Ni, Cr 또는 AgCu 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 반사층(150b)이 제2 반도체층(126)과 오믹 접촉하는 물질로 이루어진 경우, 도전층(150a)은 별도로 형성하지 않을 수 있다.
발광 구조물(120)은 지지기판(160)에 의해 지지된다.
지지기판(160)은 전기 전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성되며, 예를 들어, 소정의 두께를 갖는 베이스 기판(substrate)으로서, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 또는 전도성 시트 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
발광 구조물(120)은 본딩층(165)에 의해 지지기판(160)에 본딩될 수 있다. 이 때, 발광 구조물(120)의 하부에 위치하는 제2 전극층(150)과 본딩층(165)이 접할 수 있다.
본딩층(165)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
본딩층(165)은 발광 구조물(120)에 인접하여 확산 방지층(미도시)을 포함하여, 본딩층(165)에 사용된 금속 등이 상부의 발광 구조물(120) 내부로 확산되는 것을 방지할 수도 있다.
발광 구조물(120)의 측면 및 상부면의 적어도 일부에 패시베이션층(170)이 배치될 수 있다.
패시베이션층(170)은 산화물 또는 질화물로 이루어져 발광 구조물(120)을 보호할 수 있다. 일 예로서, 패시베이션층(170)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 실리콘 질화물층, 산화 질화물층, 또는 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
도시하지는 않았으나, 발광 구조물(120)의 상부면에도 패시베이션층(170)이 위치하는 경우, 상기 패시베이션층(170)에 광추출 패턴(R)이 형성될 수도 있다.
발광소자(100B)는 수직형 발광소자일 수 있다.
수직형(Vertical) 발광소자란, 발광소자(100)에서 제1 전극(140)과 제2 전극층(150)이 서로 다른 방향에 각각 형성되는 구조를 의미한다. 일 예로서, 도 3을 참조하면, 발광 구조물(120)의 상부 방향으로 제1 전극(140)이 형성되고 발광 구조물(120)의 하부 방향으로 제2 전극층(150)이 형성되어 있다.
수평형 발광소자(100A)와 수직형 발광소자(100B)를 통칭하여 발광소자라 할 수 있다. 실시예를 설명함에 있어서, 발광소자란 수평형 발광소자 또는 수직형 발광소자일 수 있다.
도 4는 제1 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면이다. 상술한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
제1 실시예에 따른 발광소자(100-1)는 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 반도체층(122), 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 반도체층(126) 및 상기 제1 반도체층(122)과 제2 반도체층(126) 사이의 활성층(124)을 포함한다.
활성층(124)은 우물층(124a) 및 장벽층(124b)의 페어 구조를 복수 개 포함하고, 우물층(124a)은 장벽층(124b)보다 에너지 밴드갭이 작다. 도 4에는 일 예로서 네 개의 우물층(124a)/장벽층(124b)의 페어 구조를 포함하는 것으로 도시하였으나, 실시예에 따라 페어 구조의 수는 달라질 수 있다. 장벽층(124b)의 에너지 밴드갭은 전자 차단층(135)의 에너지 밴드갭보다 작으며, 실시예에 따라, 제1 반도체층(122)의 에너지 밴드갭 또는 제2 반도체층(126)의 에너지 밴드갭보다 클 수도 있다.
활성층(124)에 속하는 복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 하나의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑된다. 즉, 각각의 장벽층(124b)마다 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑되며, 복수 개의 장벽층(124b) 모두에 도핑될 수도 있고, 복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 도핑될 수도 있다.
활성층(124)은 격자상수가 다른 우물층(124a)과 장벽층(124b)이 번갈아 성장되고 특히 우물층(124a)은 결정 격자의 크기가 큰 In을 상대적으로 많이 함유하기 때문에 성장 과정에서 피트(pit)가 발생할 수 있다. 피트는 대부분 활성층(124)의 하부에서부터 진행되어 온 관통 전위가 씨드(seed)가 되어 발생하며, 기판(110)을 향해 함몰된 형태로 형성된다.
실시예와 같이, 복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 어느 하나의 장벽층(124b)에 Mg을 도핑하면 Mg에 의해 반극성(semi-polar) 결정면 방향으로 활성층(124) 물질의 성장이 촉진되어 피트가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 활성층(124)의 성장과정 중 피트가 이미 발생한 경우 반극성(semi-polar) 결정면 방향으로 활성층(124) 물질의 성장이 촉진되어 이후에 성장되는 반도체층에 의해 피트를 효과적으로 메울 수 있다.
도 5는 실시예의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 활성층(124)의 임의의 부분을 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 활성층(124)에 아래 방향으로 함몰된 피트(P)가 존재하며, 장벽층(124b)에 Mg을 도핑함으로써 화살표에 나타난 바와 같이 반극성(semi-polar) 결정면 방향으로 활성층(124) 물질의 성장이 촉진되어 피트(P)를 점차 메움으로써 결정성 품질을 향상시킬 수 있다. 따라서, 발광소자의 저전류 특성이나 광출력 특성이 향상될 수 있다.
또한, 실시예에 따르면 적어도 어느 하나의 장벽층(124b)에 Mg뿐만 아니라 제1 도전형 도펀트를 함께 도핑함으로써, 활성층(124)을 구성하는 각 층 간의 직렬 저항을 감소시켜 동작 전압을 낮출 수 있고 Mg의 도핑에 의해 동작 전압이 상승하는 것을 보완할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트와 Mg이 도핑되는 경우, 제1 도전형 도펀트와 Mg이 도핑되는 장벽층(124b)은 제1 반도체층(122)에 인접한 장벽층(124b)일 수 있다. 제1 반도체층(122)에 인접한 장벽층(124b)에 Mg의 도핑이 이루어지면 활성층(124)의 초기 성장 과정부터 피트가 없는 고품질의 반도체층을 성장할 수 있다.
실시예에 따라, 활성층(124)의 성장 과정 중 제2 반도체층(126)에 가장 인접한 마지막 장벽층(124b_last)에는 Mg을 별도로 도핑하지 않을 수 있다. 제2 반도체층(126) 및/또는 전자 장벽층(135)에 제2 도전형 도펀트로서 Mg이 사용되는 경우, 별도로 Mg을 도핑하지 않더라도, 확산에 의해 마지막 장벽층(124b_last)에 Mg이 존재할 수 있다.
장벽층(124b)에 도핑되는 제1 도전형 도펀트는 제1 반도체층(122)에 도핑된 제1 도전형 도펀트와 같을 수 있다.
복수 개의 장벽층(124b) 각각은 인접한 우물층(124a)과 접하는 제1 영역(124b-1) 및 두 개의 제1 영역(124b-1) 사이의 제2 영역(124b)을 각각 포함할 수 있다. 하나의 장벽층(124b)의 양 쪽에 우물층(124a)이 각각 위치하므로, 장벽층(124b) 각각은 양 쪽의 우물층(124a)과 각각 접하는 두 개의 제1 영역(124b-1)을 포함한다. 예외적으로, 마지막 장벽층(124b)은 하나의 우물층(124a)과 일면에서 접하므로 하나의 제1 영역(124b-1)을 갖고, 상기 하나의 제1 영역(124b-1)과 전자 차단층(135) 사이의 제2 영역(124b-2)을 갖는다. 도시하지는 않았으나, 활성층(124)이 제1 반도체층(122)과 접하는 장벽층(124b)부터 시작되는 경우, 제1 반도체층(122)과 접하는 장벽층(124b)도 하나의 제1 영역(124b-1)을 갖는다.
복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 어느 하나의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트 및 Mg의 도핑이 이루어지는 경우, 상기 제1 영역(124b-1)에 제1 도전형 도펀트가 도핑되고 상기 제2 영역(124b-2)에 Mg이 도핑될 수 있다. 우물층(124a)으로 Mg이 확산되는 경우 정공의 주입 효율을 떨어뜨리고 누설 전류의 원인이 되어 발광 효율이 저하될 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 제1 영역(124b-1)은 제2 영역(124b-2)에 존재하는 Mg이 우물층(124a)으로 확산되는 것을 차단하는 역할을 한다.
도 6은 제2 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면이다. 상술한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
제2 실시예에 따른 발광소자(100-2)는 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 반도체층(122), 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 반도체층(126) 및 상기 제1 반도체층(122)과 제2 반도체층(126) 사이의 활성층(124)을 포함한다.
활성층(124)에 속하는 복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 하나의 장벽층(124b)에 Mg이 도핑되거나, 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑될 수 있다. 복수 개의 장벽층(124b) 모두에 도핑될 수도 있고, 복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 도핑될 수도 있다. 활성층(124)에 속하는 복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 하나의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑되는 경우, 각각의 장벽층(124b)마다 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑된다.
복수 개의 장벽층(124b) 각각은 인접한 우물층(124a)과 접하는 제1 영역(124b-1) 및 두 개의 제1 영역(124b-1) 사이의 제2 영역(124b)을 각각 포함할 수 있다. 하나의 장벽층(124b)의 양 쪽에 우물층(124a)이 각각 위치하므로, 장벽층(124b) 각각은 양 쪽의 우물층(124a)과 각각 접하는 두 개의 제1 영역(124b-1)을 포함한다. 예외적으로, 마지막 장벽층(124b)은 하나의 우물층(124a)과 일면에서 접하므로 하나의 제1 영역(124b-1)을 갖고, 상기 하나의 제1 영역(124b-1)과 전자 차단층(135) 사이의 제2 영역(124b-2)을 갖는다. 도시하지는 않았으나, 활성층(124)이 제1 반도체층(122)과 접하는 장벽층(124b)부터 시작되는 경우, 제1 반도체층(122)과 접하는 장벽층(124b)도 하나의 제1 영역(124b-1)을 갖는다.
복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 어느 하나의 장벽층(124b)에 Mg의 도핑이 이루어지는 경우, 상기 제2 영역(124b-2)에 Mg이 도핑될 수 있다. 상기 제1 영역(124b-1)은 제2 영역(124b-2)에 존재하는 Mg이 우물층(124a)으로 확산되는 것을 차단하는 역할을 한다. 우물층(124a)으로 Mg이 확산되는 경우 정공의 주입 효율을 떨어뜨리고 누설 전류의 원인이 되어 발광 효율이 저하될 수 있기 때문이다.
복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 어느 하나의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트와 Mg의 도핑이 이루어지는 경우, 상기 제1 영역(124b-1)에 제1 도전형 도펀트가 도핑되고 상기 제2 영역(124b-2)에 Mg이 도핑될 수 있다. 상술한 바와 같이 상기 제1 영역(124b-1)은 제2 영역(124b-2)에 존재하는 Mg이 우물층(124a)으로 확산되는 것을 차단하는 역할을 한다. 또한, 제1 영역(124b-1)에 제1 도전형 도펀트를 도핑함으로써 활성층(124)을 구성하는 각 층 간의 직렬 저항을 감소시켜 동작 전압을 낮출 수 있고 제2 영역(124b-2)에의 Mg의 도핑에 의해 동작 전압이 상승하는 것을 보완할 수 있다.
복수 개의 장벽층(124b) 중 Mg의 도핑, 또는 제1 도전형 도펀트와 Mg의 도핑이 이루어지는 장벽층(124b)에서, 제1 영역(124b-1)은 에너지 밴드갭이 제2 영역(124b-2)의 에너지 밴드갭보다 크다. 제2 영역(124b-2)에 존재하는 Mg의 일부가 제1 영역(124b-1)을 넘어 우물층(124a)으로 확산될 수 있으므로 제1 영역(124b-1)의 에너지 장벽을 높게 하여 Mg의 확산을 방지할 수 있다. 제2 영역(124b-2)의 에너지 밴드갭은 우물층(124a)의 에너지 밴드갭보다는 크다.
도 6에는 일 예로서, 활성층(124)에 속하는 복수 개의 장벽층(124b) 모두에서 제1 영역(124b-1)과 제2 영역(124b-2)이 에너지 밴드갭을 달리하는 것으로 도시하였으나, 복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트 및 Mg의 도핑이 이루어지는 경우에는 도핑이 이루어진 장벽층(124b)에 속하는 제1 영역(124b-1) 및 제2 영역(124b-2)의 에너지 밴드갭만을 달리할 수도 있다. 복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트와 Mg이 도핑되는 경우, 제1 도전형 도펀트와 Mg이 도핑되는 장벽층(124b)은 제1 반도체층(122)에 인접한 장벽층(124b)일 수 있다. 제1 반도체층(122)에 인접한 장벽층(124b)에 Mg의 도핑이 이루어지면 활성층(124)의 초기 성장 과정부터 피트가 없는 고품질의 반도체층을 성장할 수 있다.
또한, 도 6에는 활성층(124)에 속하는 마지막 장벽층(124b_last)에서 전자 차단층(135)과 접하는 부분에서도 에너지 밴드갭을 달리하는 것으로 도시하였으나, 마지막 장벽층(124b_last)에서 전자 차단층(135)과 접하는 부분에서는 에너지 밴드갭이 일정할 수도 있다. 즉, 마지막 장벽층(124b_last)은 우물층(124a)과 접하는 하나의 제1 영역(124b-2) 및 상기 제1 영역(124b-2)과 전자 차단층(135) 사이의 제2 영역(124b-2)을 포함하고, 상기 제2 영역(124b-2)에서는 제2 반도체층(126) 방향으로의 Mg 확산을 방지할 필요가 없으므로 상기 제2 영역(124b-2)의 에너지 밴드갭은 일정하게 유지될 수 있다.
장벽층(124b)에서 에너지 밴드갭이 상대적으로 큰 제1 영역(124b-1)을 제1 장벽층, 에너지 밴드갭이 상대적으로 작은 제2 영역(124b-2)을 제2 장벽층이라 칭할 수도 있다. 즉, 활성층(124)은 인접한 적어도 두 개의 우물층(124a), 상기 인접한 적어도 두 개의 우물층(124a)과 각각 접하며 상기 우물층(124a)의 에너지 밴드갭보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는 제1 장벽층(제1 영역, 124b-1), 상기 제1 장벽층(제1 영역, 124b-1) 내에 배치되며 상기 제1 장벽층(제1 영역, 124b-1)과 우물층(125a) 사이의 에너지 밴드갭을 갖는 제2 장벽층(제2 영역, 124b-2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 장벽층(제1 영역, 124b-1)에 제1 도전형 도펀트가 도핑되고, 제2 장벽층(제2 영역, 124b-2)에 Mg이 도핑될 수 있다.
도 7은 제3 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면이다. 상술한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
제3 실시예에 따른 발광소자(100-3)는 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 반도체층(122), 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 반도체층(126) 및 상기 제1 반도체층(122)과 제2 반도체층(126) 사이의 활성층(124)을 포함한다.
활성층(124)에 속하는 복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 하나의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑된다. 즉, 각각의 장벽층(124b)마다 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑되며, 복수 개의 장벽층(124b) 모두에 도핑될 수도 있고, 복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 도핑될 수도 있다.
복수 개의 장벽층(124b) 각각은 인접한 우물층(124a)과 접하는 제1 영역(124b-1) 및 두 개의 제1 영역(124b-1) 사이의 제2 영역(124b)을 각각 포함할 수 있다. 하나의 장벽층(124b)의 양 쪽에 우물층(124a)이 각각 위치하므로, 장벽층(124b) 각각은 양 쪽의 우물층(124a)과 각각 접하는 두 개의 제1 영역(124b-1)을 포함한다. 예외적으로, 마지막 장벽층(124b)은 하나의 우물층(124a)과 일면에서 접하므로 하나의 제1 영역(124b-1)을 갖는다. 도시하지는 않았으나, 활성층(124)이 제1 반도체층(122)과 접하는 장벽층(124b)부터 시작되는 경우, 제1 반도체층(122)과 접하는 장벽층(124b)도 하나의 제1 영역(124b-1)을 갖는다.
복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 어느 하나의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트 및 Mg의 도핑이 이루어지는 경우, 상기 제1 영역(124b-1)에 제1 도전형 도펀트가 도핑되고 상기 제2 영역(124b-2)에 Mg이 도핑될 수 있다. 상기 제1 영역(124b-1)은 제2 영역(124b-2)에 존재하는 Mg이 우물층(124a)으로 확산되는 것을 차단하는 역할을 한다. 우물층(124a)으로 Mg이 확산되는 경우 정공의 주입 효율을 떨어뜨리고 누설 전류의 원인이 되어 발광 효율이 저하될 수 있기 때문이다.
제1 반도체층(122)과 활성층(124) 사이에 응력 완화층(130)이 배치된다. 활성층(124)은 격자상수의 차이가 큰 우물층(124a)과 장벽층(124b)이 번갈아 성장되면서 결정성 품질이 저하될 수 있으므로, 활성층(124)을 성장하기 전 응력 완화층(130)을 먼저 성장하여 응력을 완화할 수 있다.
응력 완화층(130)은 제1층(131) 및 상기 제1층(131)보다 에너지 밴드갭이 작은 제2층(132)의 페어 구조를 복수 개 포함한다. 실시예에 따라, 제2층(132)은 제1,2 반도체층(122, 126) 또는 활성층(124)의 장벽층(124b)보다 작은 에너지 밴드갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 제1층(131)의 에너지 밴드갭은 활성층(124)의 우물층(124a)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.
응력 완화층(130)은 제1 반도체층(122)과 제2층(132)이 접하도록 형성될 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 반도체층(122)과 제1층(131)이 접하도록 형성될 수도 있다. 제1 반도체층(122)과 제1층(131)이 접하도록 응력 완화층(130)이 형성된 경우, 제1 반도체층(122)과 제1층(131)의 성장온도의 차이가 적으므로 결정성 품질에 기여할 수도 있다.
응력 완화층(130)은 활성층(124)과 제2층(132)이 접하도록 형성될 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 활성층(124)과 제1층(131)이 접하도록 형성될 수도 있다. 활성층(124)의 장벽층(124b)과 제1층(131)이 접하도록 응력 완화층(130)이 형성된 경우, 장벽층(124b)과 제1층(131)의 성장온도의 차이가 적으므로 결정성 품질에 기여할 수도 있다.
응력 완화층(130)은 복수 개의 제1층(131) 중에서 활성층(124)에 인접한 제1층(131)에 Mg이 도핑될 수 있다. 또는, 실시예에 따라, 활성층(124)에 인접한 제1층(131)에 제1 도전형 도펀트와 Mg가 함께 도핑될 수도 있다. 응력 완화층(130)과 활성층(124)을 성장할 경우 주로 응력 완화층(130)의 마지막 제1층(131)에서 피트가 발생하여 활성층(124)까지 이어지므로, 활성층(124)에 인접한 제1층(131)에 Mg이 도핑됨으로써 피트의 발생을 방지하고 이미 발생된 피트를 효과적으로 메울 수 있다.
실시예에 따라, 응력 완화층(130)의 마지막 제1층(131)과 활성층(124)의 첫 번째 장벽층(124b)이 접할 경우, 상기 마지막 제1층(131)과 첫 번째 장벽층(124b)을 하나의 장벽층으로 보아 Mg을 도핑하거나, 제1 도전형 도펀트와 Mg을 함께 도핑할 수 있다. 도 7을 참조하여 설명하면, 응력 완화층(130)의 마지막 제1층(131)과 활성층(124)의 첫 번째 장벽층(124b)을 하나의 장벽층 B라 할 때, 장벽층 B는 인접한 응력 완화층(130)의 제2층(132)과 접하는 B-1 영역, 인접한 활성층(124)의 우물층(124a)과 접하는 B-2 영역, 상기 B-1 영역과 B-2 영역 사이의 B-3 영역을 포함하고, 실시예에 따라 상기 B-3 영역에 Mg이 도핑되거나, 상기 B-1 영역과 B-2 영역에는 제1 도전형 도펀트가 도핑되고 상기 B-3 영역에는 Mg이 도핑될 수 있다. B-1 영역은 B-3 영역에 존재하는 Mg이 응력 완화층(130)의 제2층(132)으로 확산되는 것을 방지하고, B-2 영역은 B-3 영역에 존재하는 Mg이 활성층(124)의 우물층(124a)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트와 Mg이 도핑되는 경우, 제1 도전형 도펀트와 Mg이 도핑되는 장벽층(124b)은 응력 완화층(130)에 인접한 장벽층(124b)일 수 있다. 응력층(130)의 마지막 장벽층(131)에서 피트가 많이 발생하므로 응력 완화층(130)에 인접한 장벽층(124b)에 Mg의 도핑이 이루어지면 활성층(124)의 초기 성장 과정부터 피트가 없는 고품질의 반도체층을 성장할 수 있다.
도 8은 제4 실시예에 따른 발광소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면이다. 상술한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
제4 실시예에 따른 발광소자(100-4)는 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 반도체층(122), 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 반도체층(126) 및 상기 제1 반도체층(122)과 제2 반도체층(126) 사이의 활성층(124)을 포함한다.
활성층(124)에 속하는 복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 하나의 장벽층(124b)에 Mg이 도핑되거나, 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑된다. 복수 개의 장벽층(124b) 모두에 도핑될 수도 있고, 복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 도핑될 수도 있다. 활성층(124)에 속하는 복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 하나의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑되는 경우, 각각의 장벽층(124b)마다 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑된다.
복수 개의 장벽층(124b) 각각은 인접한 우물층(124a)과 접하는 제1 영역(124b-1) 및 두 개의 제1 영역(124b-1) 사이의 제2 영역(124b)을 각각 포함할 수 있다. 하나의 장벽층(124b)의 양 쪽에 우물층(124a)이 각각 위치하므로, 장벽층(124b) 각각은 양 쪽의 우물층(124a)과 각각 접하는 두 개의 제1 영역(124b-1)을 포함한다. 예외적으로, 마지막 장벽층(124b)은 하나의 우물층(124a)과 일면에서 접하므로 하나의 제1 영역(124b-1)을 갖고, 상기 하나의 제1 영역(124b-1)과 전자 차단층(135) 사이의 제2 영역(124b-2)을 갖는다. 도시하지는 않았으나, 활성층(124)이 제1 반도체층(122)과 접하는 장벽층(124b)부터 시작되는 경우, 제1 반도체층(122)과 접하는 장벽층(124b)도 하나의 제1 영역(124b-1)을 갖는다.
복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 어느 하나의 장벽층(124b)에 Mg의 도핑이 이루어지는 경우, 상기 제2 영역(124b-2)에 Mg이 도핑될 수 있다. 상기 제1 영역(124b-1)은 제2 영역(124b-2)에 존재하는 Mg이 우물층(124a)으로 확산되는 것을 차단하는 역할을 한다. 우물층(124a)으로 Mg이 확산되는 경우 정공의 주입 효율을 떨어뜨리고 누설 전류의 원인이 되어 발광 효율이 저하될 수 있기 때문이다.
복수 개의 장벽층(124b) 중 적어도 어느 하나의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트와 Mg의 도핑이 이루어지는 경우, 상기 제1 영역(124b-1)에 제1 도전형 도펀트가 도핑되고 상기 제2 영역(124b-2)에 Mg이 도핑될 수 있다. 상술한 바와 같이 상기 제1 영역(124b-1)은 제2 영역(124b-2)에 존재하는 Mg이 우물층(124a)으로 확산되는 것을 차단하는 역할을 한다. 또한, 제1 영역(124b-1)에 제1 도전형 도펀트를 도핑함으로써 활성층(124)을 구성하는 각 층 간의 직렬 저항을 감소시켜 동작 전압을 낮출 수 있고 제2 영역(124b-2)에의 Mg의 도핑에 의해 동작 전압이 상승하는 것을 보완할 수 있다.
복수 개의 장벽층(124b) 중 Mg의 도핑, 또는 제1 도전형 도펀트와 Mg의 도핑이 이루어지는 장벽층(124b)에서, 제1 영역(124b-1)은 에너지 밴드갭이 제2 영역(124b-2)의 에너지 밴드갭보다 크다. 제2 영역(124b-2)에 존재하는 Mg의 일부가 제1 영역(124b-1)을 넘어 우물층(124a)으로 확산될 수 있으므로 제1 영역(124b-1)의 에너지 장벽을 높게 하여 Mg의 확산을 방지할 수 있다. 제2 영역(124b-2)의 에너지 밴드갭은 우물층(124a)의 에너지 밴드갭보다는 크다.
도 8에는 일 예로서, 활성층(124)에 속하는 복수 개의 장벽층(124b) 모두에서 제1 영역(124b-1)과 제2 영역(124b-2)이 에너지 밴드갭을 달리하는 것으로 도시하였으나, 복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트 및 Mg의 도핑이 이루어지는 경우에는 도핑이 이루어진 장벽층(124b)에 속하는 제1 영역(124b-1) 및 제2 영역(124b-2)의 에너지 밴드갭만을 달리할 수도 있다. 복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 제1 도전형 도펀트와 Mg이 도핑되는 경우, 제1 도전형 도펀트와 Mg이 도핑되는 장벽층(124b)은 제1 반도체층(122)에 인접한 장벽층(124b)일 수 있다. 제1 반도체층(122)에 인접한 장벽층(124b)에 Mg의 도핑이 이루어지면 활성층(124)의 초기 성장 과정부터 피트가 없는 고품질의 반도체층을 성장할 수 있다.
또한, 도 8에는 활성층(124)에 속하는 마지막 장벽층(124b_last)에서 전자 차단층(135)과 접하는 부분에서도 에너지 밴드갭을 달리하는 것으로 도시하였으나, 마지막 장벽층(124b_last)에서 전자 차단층(135)과 접하는 부분에서는 에너지 밴드갭이 일정할 수도 있다. 즉, 마지막 장벽층(124b_last)은 우물층(124a)과 접하는 하나의 제1 영역(124b-2) 및 상기 제1 영역(124b-2)과 전자 차단층(135) 사이의 제2 영역(124b-2)을 포함하고, 상기 제2 영역(124b-2)에서는 제2 반도체층(126) 방향으로의 Mg 확산을 방지할 필요가 없으므로 상기 제2 영역(124b-2)의 에너지 밴드갭은 일정하게 유지될 수 있다.
장벽층(124b)에서 에너지 밴드갭이 상대적으로 큰 제1 영역(124b-1)을 제1 장벽층, 에너지 밴드갭이 상대적으로 작은 제2 영역(124b-2)을 제2 장벽층이라 칭할 수도 있다. 즉, 활성층(124)은 인접한 적어도 두 개의 우물층(124a), 상기 인접한 적어도 두 개의 우물층(124a)과 각각 접하며 상기 우물층(124a)의 에너지 밴드갭보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는 제1 장벽층(제1 영역, 124b-1), 상기 제1 장벽층(제1 영역, 124b-1) 내에 배치되며 상기 제1 장벽층(제1 영역, 124b-1)과 우물층(125a) 사이의 에너지 밴드갭을 갖는 제2 장벽층(제2 영역, 124b-2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 장벽층(제1 영역, 124b-1)에 제1 도전형 도펀트가 도핑되고, 제2 장벽층(제2 영역, 124b-2)에 Mg이 도핑될 수 있다.
제1 반도체층(122)과 활성층(124) 사이에 응력 완화층(130)이 배치된다.
응력 완화층(130)은 복수 개의 제1층(131) 중에서 활성층(124)에 인접한 제1층(131)에 Mg이 도핑될 수 있다. 또는, 실시예에 따라, 활성층(124)에 인접한 제1층(131)에 제1 도전형 도펀트와 Mg가 함께 도핑될 수도 있다. 응력 완화층(130)과 활성층(124)을 성장할 경우 주로 응력 완화층(130)의 마지막 제1층(131)에서 피트가 발생하여 활성층(124)까지 이어지므로, 활성층(124)에 인접한 제1층(131)에 Mg이 도핑됨으로써 피트의 발생을 방지하고 이미 발생된 피트를 효과적으로 메울 수 있다.
실시예에 따라, 응력 완화층(130)의 마지막 제1층(131)과 활성층(124)의 첫 번째 장벽층(124b)이 접할 경우, 상기 마지막 제1층(131)과 첫 번째 장벽층(124b)을 하나의 장벽층으로 보아 Mg을 도핑하거나, 제1 도전형 도펀트와 Mg을 함께 도핑할 수 있다. 도 8을 참조하여 설명하면, 응력 완화층(130)의 마지막 제1층(131)과 활성층(124)의 첫 번째 장벽층(124b)을 하나의 장벽층 B라 할 때, 장벽층 B는 인접한 응력 완화층(130)의 제2층(132)과 접하는 B-1 영역, 인접한 활성층(124)의 우물층(124a)과 접하는 B-2 영역, 상기 B-1 영역과 B-2 영역 사이의 B-3 영역을 포함하고, 실시예에 따라 상기 B-3 영역에 Mg이 도핑되거나, 상기 B-1 영역과 B-2 영역에는 제1 도전형 도펀트가 도핑되고 상기 B-3 영역에는 Mg이 도핑될 수 있다. B-1 영역은 B-3 영역에 존재하는 Mg이 응력 완화층(130)의 제2층(132)으로 확산되는 것을 방지하고, B-2 영역은 B-3 영역에 존재하는 Mg이 활성층(124)의 우물층(124a)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
B-1 영역과 B-2 영역 각각은 에너지 밴드갭이 B-3 영역의 에너지 밴드갭보다 크다. B-3 영역에 존재하는 Mg의 일부가 B-1 영역을 넘어 응력 완화층(130)의 제2층(132)으로 확산되거나, B-2 영역을 넘어 활성층(124)의 우물층(124a)으로 확산될 수 있으므로, B-1 영역과 B-2 영역의 에너지 장벽을 높게 하여 Mg의 확산을 방지할 수 있다. B-3 영역의 에너지 밴드갭은 활성층(124)의 우물층(124a)의 에너지 밴드갭보다 크고, 응력 완화층(130)의 제2층(132)의 에너지 밴드갭보다도 크다.
복수 개의 장벽층(124b) 중 일부의 장벽층(124b)에 Mg이 도핑되거나, 제1 도전형 도펀트와 Mg이 도핑되는 경우, Mg이 도핑되는 장벽층(124b) 또는 제1 도전형 도펀트와 Mg이 도핑되는 장벽층(124b)은 응력 완화층(130)에 인접한 장벽층(124b)일 수 있다. 응력층(130)의 마지막 장벽층(131)에서 피트가 많이 발생하므로 응력 완화층(130)에 인접한 장벽층(124b)에 Mg의 도핑이 이루어지면 활성층(124)의 초기 성장 과정부터 피트가 없는 고품질의 반도체층을 성장할 수 있다.
상술한 실시예들에 따르면 활성층(124)의 장벽층(124b) 또는 활성층(124)의 장벽층(124b)과 활성층(124)에 인접한 응력 완화층(130)의 제1층(131)에 Mg을 도핑함으로써 피트의 발생을 줄여 발광소자의 저전류 특성 및 광출력 특성을 향상시킬 수 있고, 제1 도전형 도펀트와 Mg을 함께 도핑함으로써 활성층(124)을 구성하는 각 층 간의 직렬 저항을 감소시켜 동작 전압을 낮출 수 있고 Mg의 도핑에 의해 동작 전압이 상승하는 것을 보완할 수 있다.
도 9는 실시예들에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는 몸체(210), 상기 몸체(210) 내에 배치되는 방열 블록(220), 상기 방열 블록(200)의 상부에 배치되는 발광소자(100)를 포함한다.
몸체(210)는 복수 개의 층(211, 212, 213, 214)으로 구현될 수 있다. 몸체(210)를 이루는 층들의 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
발광소자(100)가 자외선을 방출하는 UV LED인 경우, 몸체(210)는 자외선에 의해 변질되지 않는 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 몸체(210)는 저온 동시 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 방법에 의하여 구현될 수 있다. 또한, 몸체(210)는 고온 동시 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic) 방법에 의하여 구현될 수 있다. 또한, 몸체(210)는 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, 또는 AlN를 포함하여 이루어질 수 있다.
몸체(210)는 각 층(211~214)을 관통하여 형성된 비아홀 및 각 층(211~214) 사이에 위치하는 도전성 패턴을 통해 발광소자(100)에 전류를 공급할 수 있다.
몸체(210) 내에 방열 블록(220)이 배치된다. 방열 블록(220)은 발광소자(100)에서 발생된 열을 효과적으로 외부로 전달한다. 방열 블록(220)은 Cu, 또는 Cu를 포함한 합금으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
도 10은 실시예들에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는 몸체(310)와, 상기 몸체(310)에 배치된 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과, 상기 몸체(310)에 배치되어 상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과 전기적으로 연결되는 상술한 실시예들에 따른 발광소자(100)와, 상기 캐비티에 형성된 몰딩부(340)를 포함한다. 상기 몸체(310)에는 캐비티가 형성될 수 있다.
상기 몸체(310)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 몸체(310)가 금속 재질 등 도전성 물질로 이루어지면, 도시되지는 않았으나 상기 몸체(310)의 표면에 절연층이 코팅되어 상기 제1,2 리드 프레임(321, 322) 간의 전기적 단락을 방지할 수 있다.
상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전류를 공급한다. 또한, 상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수도 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 몸체(310) 상에 배치되거나 상기 제1 리드 프레임(321) 또는 제2 리드 프레임(322) 상에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 리드 프레임(321)과 발광소자(100)가 직접 통전되고, 제2 리드 프레임(322)과 상기 발광소자(100)는 와이어(330)를 통하여 연결되어 있다. 발광소자(100)는 와이어 본딩 방식 외에 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 등에 의하여 리드 프레임(321, 322)과 연결될 수 있다.
상기 몰딩부(340)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부(340) 상에는 형광체(350)가 포함되어, 상기 발광소자(100)로부터 방출되는 빛의 파장을 변화시킬 수 있다.
형광체(350)는 가넷(Garnet)계 형광체, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 니트라이드(Nitride)계 형광체, 또는 옥시니트라이드(Oxynitride)계 형광체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 가넷계 형광체는 YAG(Y3Al5O12:Ce3 +) 또는 TAG(Tb3Al5O12:Ce3 +)일 수 있고, 상기 실리케이트계 형광체는 (Sr,Ba,Mg,Ca)2SiO4:Eu2 +일 수 있고, 상기 니트라이드계 형광체는 SiN을 포함하는 CaAlSiN3:Eu2 +일 수 있고, 상기 옥시니트라이드계 형광체는 SiON을 포함하는 Si6 - xAlxOxN8 -x:Eu2 +(0<x<6)일 수 있다.
상기 발광소자(100)에서 방출된 제1 파장 영역의 광이 상기 형광체(350)에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 광으로 변환되고, 상기 제2 파장 영역의 광은 렌즈(미도시)를 통과하면서 광경로가 변경될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 11은 실시예들에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
실시예에 따른 조명 장치는 광을 투사하는 발광 모듈(600)과 상기 발광 모듈(600)이 내장되는 하우징(400)과 상기 발광 모듈(600)의 열을 방출하는 방열부(500) 및 상기 발광 모듈(600)과 방열부(500)를 상기 하우징(400)에 결합하는 홀더(700)를 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(400)은 전기 소켓(미도시)에 결합되는 소켓 결합부(410)와, 상기 소켓결합부(410)와 연결되고 광원(600)이 내장되는 몸체부(420)를 포함한다. 몸체부(420)에는 하나의 공기유동구(430)가 관통하여 형성될 수 있다.
상기 하우징(400)의 몸체부(420) 상에 복수 개의 공기유동구(430)가 구비되어 있는데, 상기 공기유동구(430)는 하나의 공기유동구로 이루어지거나, 복수 개의 유동구를 도시된 바와 같은 방사상 배치 이외의 다양한 배치도 가능하다.
발광 모듈(600)은 회로 기판(610) 상에 배치된 복수 개의 발광소자 패키지(650)를 포함한다. 상기 발광소자 패키지(650)는 상술한 실시예에 따른 발광소자를 포함할 수 있다. 회로 기판(610)은 상기 하우징(400)의 개구부에 삽입될 수 있는 형상일 수 있으며, 후술하는 바와 같이 방열부(500)로 열을 전달하기 위하여 열전도율이 높은 물질로 이루어질 수 있다.
상기 발광 모듈의 하부에는 홀더(700)가 구비되는데 상기 홀더(700)는 프레임과 또 다른 공기 유동구를 포함할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 상기 발광 모듈(600)의 하부에는 광학 부재가 구비되어 상기 발광 모듈(600)의 발광소자 모듈(650)에서 투사되는 빛을 확산, 산란 또는 수렴시킬 수 있다.
도 12는 실시예들에 따른 발광소자 패키지가 배치된 표시장치의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 12를 참조하면, 실시예에 따른 표시장치(800)는 발광 모듈(830, 835)과, 바텀 커버(810) 상의 반사판(820)과, 상기 반사판(820)의 전방에 배치되며 상기 발광 모듈에서 방출되는 빛을 표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(840)과, 상기 도광판(840)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(850)와 제2 프리즘시트(860)와, 상기 제2 프리즘시트(860)의 전방에 배치되는 패널(870)과 상기 패널(870)의 전반에 배치되는 컬러필터(880)를 포함하여 이루어진다.
발광 모듈은 회로 기판(830) 상의 상술한 발광소자 패키지(835)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(835)는 상술한 바와 같다.
상기 바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 상기 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 상기 도광판(840)의 후면이나, 상기 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
도광판(840)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(830)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 도광판이 생략되어 반사시트(820) 위의 공간에서 빛이 전달되는 에어 가이드 방식도 가능하다.
상기 제1 프리즘 시트(850)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
상기 제2 프리즘 시트(860)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(870)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(850)과 제2 프리즘시트(860)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
상기 패널(870)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(860) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.
상기 패널(870)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.
상기 패널(870)의 전면에는 컬러 필터(880)가 구비되어 상기 패널(870)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
120: 발광 구조물 122: 제1 반도체층
124: 활성층 124a: 우물층
124b: 장벽층 124b-1: 제1 영역
124b-2: 제2 영역 130: 응력 완화층
131: 제1층 132: 제2층
124: 활성층 124a: 우물층
124b: 장벽층 124b-1: 제1 영역
124b-2: 제2 영역 130: 응력 완화층
131: 제1층 132: 제2층
Claims (10)
- 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 반도체층;
제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 반도체층;
상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이의 활성층; 및
상기 제1 반도체층과 상기 활성층 사이에 응력 완화층;
을 포함하고,
상기 활성층은 장벽층 및 상기 장벽층보다 에너지 밴드갭이 작은 우물층의 페어 구조를 복수 개 포함하고, 상기 복수 개의 장벽층 중 적어도 하나의 장벽층에 상기 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑되고,
상기 복수 개의 장벽층 중 적어도 하나의 장벽층은 인접한 우물층과 접하는 두 개의 제1 영역 및 상기 두 개의 제1 영역 사이의 제2 영역을 각각 포함하고, 상기 제1 도전형 도펀트는 상기 제1 영역에 도핑되고 상기 Mg는 상기 제2 영역에 도핑되고,
상기 제1 영역의 에너지 밴드갭이 상기 제2 영역의 에너지 밴드갭보다 크고,
상기 응력 완화층은 제1층 및 상기 제1층보다 에너지 밴드갭이 작은 제2층의 페어 구조를 복수 개 포함하며, 복수 개의 제1층 중에서 상기 활성층에 가장 인접한 제1층에 Mg이 도핑되거나, 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑되는 발광소자. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 응력 완화층 중에서 상기 활성층에 가장 인접한 마지막 제1층과 상기 활성층 중에서 상기 응력 완화층에 가장 인접한 첫 번째 장벽층이 서로 접하고, 상기 마지막 제1층 및 상기 첫 번째 장벽층에 Mg이 함께 도핑되거나, 상기 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑되고,
상기 복수 개의 장벽층 중에서 상기 응력 완화층에 인접한 적어도 하나의 장벽층에 상기 제1 도전형 도펀트와 Mg이 함께 도핑된 발광소자. - 삭제
- 삭제
- 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 반도체층;
제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 반도체층;
상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이의 활성층; 및
상기 제1 반도체층과 상기 활성층 사이에 응력 완화층;
을 포함하고,
상기 활성층은 인접한 적어도 두 개의 우물층, 상기 적어도 두 개의 우물층과 각각 접하며 상기 우물층의 에너지 밴드갭보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는 제1 장벽층, 상기 제1 장벽층 내에 배치되며 상기 제1 장벽층과 상기 우물층 사이의 에너지 밴드갭을 갖는 제2 장벽층을 포함하며,
상기 응력 완화층은 제1층 및 상기 제1층보다 에너지 밴드갭이 작은 제2층의 페어 구조를 복수 개 포함하며,
복수 개의 제1층 중에서 상기 활성층에 가장 인접한 제1층에 Mg이 도핑되고,
상기 제1 장벽층에 상기 제1 도전형 도펀트가 도핑되고,
상기 제2 장벽층에 Mg이 도핑되는 발광소자. - 삭제
- 삭제
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