KR20120067158A - Quantum dot light emitting device - Google Patents

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KR20120067158A
KR20120067158A KR1020100128612A KR20100128612A KR20120067158A KR 20120067158 A KR20120067158 A KR 20120067158A KR 1020100128612 A KR1020100128612 A KR 1020100128612A KR 20100128612 A KR20100128612 A KR 20100128612A KR 20120067158 A KR20120067158 A KR 20120067158A
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layer
light emitting
quantum dot
transport layer
emitting device
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황성원
김정섭
정훈재
차남구
손철수
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A quantum dot light emitting device is provided to increase quantum efficiency with a surface Plasmon effect by forming a light emitting layer into a multilayer structure including a quantum dot layer. CONSTITUTION: An electron transport layer(13) is formed on a substrate(10). A light emitting layer(20) is formed on the electron transport layer. The light emitting layer emits light having a certain wavelength by bonding electrons and holes. The light emitting layer includes a graphene quantum dot layer(15) and an inorganic quantum dot layer(17). A hole transport layer(25) is formed on the light emitting layer.

Description

양자점 발광 소자{Quantum dot light emitting device} Quantum dot light emitting device

이종 복합 구조의 양자점층을 가진 양자점 발광 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a quantum dot light emitting device having a quantum dot layer of a heterogeneous complex structure.

발광 소자는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어를 만들어 내고, 이들의 재결합에 의해 발광된다. 반도체 발광 소자는 크게 발광 다이오드와 레이저 다이오드로 나뉠 수 있으며, 발광 다이오드는 전력 소모가 상대적으로 적으면서도 밝기가 밝아 고효율, 친환경적인 광원으로서 디스플레이, 광통신, 자동차, 일반 조명 등 다양한 분야에 사용될 수 있다. 반도체 발광소자는 전기발광(electroluminescence) 현상, 즉, 전류 또는 전압의 인가에 의해 반도체층에서 빛이 방출되는 현상을 이용한다. 반도체 발광소자의 활성층에서 전자와 정공이 결합하면서 상기 활성층의 에너지 밴드갭(band gap)에 해당하는 만큼의 에너지가 빛의 형태로 방출될 수 있다. 따라서 상기 활성층의 에너지 밴드갭(band gap)의 크기에 따라 상기 발광소자에서 발생되는 빛의 파장이 달라질 수 있다. The light emitting device produces a minority carrier injected by using the p-n junction structure of the semiconductor, and emits light by recombination thereof. Semiconductor light emitting devices can be largely divided into light emitting diodes and laser diodes, and the light emitting diodes have relatively low power consumption and bright brightness, and thus can be used in various fields such as display, optical communication, automobile, general lighting, etc. as high efficiency and eco-friendly light sources. The semiconductor light emitting device uses an electroluminescence phenomenon, that is, a phenomenon in which light is emitted from a semiconductor layer by application of a current or a voltage. As electrons and holes combine in the active layer of the semiconductor light emitting device, energy corresponding to the energy band gap of the active layer may be emitted in the form of light. Therefore, the wavelength of light generated from the light emitting device may vary according to the size of the energy band gap of the active layer.

최근, 물리적, 화학적 특성이 우수한 질화물을 이용하여 청색 LED 및 자외선 LED가 등장하였고, 또한 청색 또는 자외선 LED와 형광물질을 이용하여 백색광 또는 다른 단색광을 만들 수 있게 됨으로써 발광 소자의 응용범위가 넓어지고 있다. Recently, blue LEDs and ultraviolet LEDs have emerged by using nitrides having excellent physical and chemical properties, and white or other monochromatic light can be produced using blue or ultraviolet LEDs and fluorescent materials, thereby increasing the application range of light emitting devices. .

그래핀 양자점층을 이용하여 발광 효율을 증가시킨 양자점 발광 소자를 제공한다. Provided is a quantum dot light emitting device in which light emission efficiency is increased by using a graphene quantum dot layer.

본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자는, 전자 수송층; 상기 전자 수송층 위에 마련된 것으로, 그래핀 양자점을 포함하는 그래핀 양자점층과 무기물 양자점층을 포함하는 발광층; 및 상기 발광층 위의 정공 수송층;을 포함할 수 있다.A quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention, an electron transport layer; An emission layer provided on the electron transport layer, the graphene quantum dot layer including graphene quantum dots and an emission layer including an inorganic quantum dot layer; And a hole transport layer on the light emitting layer.

상기 발광층은 다중 양자 우물층을 더 포함할 수 있다.The emission layer may further include a multi quantum well layer.

상기 다중 양자 우물층은 InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. The multi quantum well layer may be formed of a material including at least one of InGaN, InAs, AlAs, and AlGaAs.

상기 무기물 양자점층은 InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. The inorganic quantum dot layer may be formed of a material including at least one of InGaN, InAs, AlAs, and AlGaAs.

상기 전자 수송층의 하부에 기판이 더 구비될 수 있다. A substrate may be further provided below the electron transport layer.

상기 기판은 사파이어 기판, GaN 기판, Ga2O3 기판, 실리콘 기판, 또는 실리콘 카바이드 기판 중 어느 하나를 포함할 수 있다. The substrate may include any one of a sapphire substrate, a GaN substrate, a Ga 2 O 3 substrate, a silicon substrate, and a silicon carbide substrate.

상기 전자 수송층 하부에 제1전극이 구비되고, 정공 수송층 상부에 제2전극이 구비될 수 있다.A first electrode may be provided below the electron transport layer, and a second electrode may be provided above the hole transport layer.

상기 전자 수송층의 일부가 노출되고, 노출된 전자 수송층에 제1전극이 구비되고, 정공 수송층 상부에 제2전극이 구비될 수 있다.A portion of the electron transport layer may be exposed, a first electrode may be provided on the exposed electron transport layer, and a second electrode may be provided on the hole transport layer.

상기 전자 수송층은 n형 반도체층 또는 n형 그래핀층을 포함할 수 있다.The electron transport layer may include an n-type semiconductor layer or an n-type graphene layer.

상기 정공 수송층은 p형 반도체층 또는 p형 그래핀층을 포함할 수 있다.The hole transport layer may include a p-type semiconductor layer or a p-type graphene layer.

본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점 발광 소자는, 전자 수송층; 상기 전자 수송층 위에 마련된 것으로, 그래핀 양자점을 포함하는 그래핀 양자점층과 다중 양자 우물층을 포함하는 발광층; 및 상기 발광층 위의 정공 수송층;을 포함할 수 있다. A quantum dot light emitting device according to another embodiment of the present invention, an electron transport layer; An emission layer provided on the electron transport layer and including a graphene quantum dot layer including graphene quantum dots and a multi-quantum well layer; And a hole transport layer on the light emitting layer.

본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 그래핀 양자점층을 이용하여 양자 효율을 증대시킴으로써 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 그래핀 양자점층을 포함하는 이종 복합 구조를 이용하여 에너지 증폭 효과를 얻을 수 있다. The quantum dot light emitting device according to the embodiment of the present invention can increase the light emission efficiency by increasing the quantum efficiency using a graphene quantum dot layer. In addition, an energy amplification effect may be obtained by using a heterogeneous complex structure including a graphene quantum dot layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 양자점 발광 소자에 다중 양자 우물층이 더 구비된 예를 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 양자점 발광 소자에 수직형 전극이 더 구비된 예를 도시한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 양자점 발광 소자에 수평형 전극이 더 구비된 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점 발광 소자를 개략적으로 도시한 것이다. 1 schematically illustrates a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates an example in which the quantum dot light emitting device illustrated in FIG. 1 is further provided with multiple quantum well layers.
3 illustrates an example in which a vertical electrode is further provided in the quantum dot light emitting device illustrated in FIG. 1.
4 illustrates an example in which the quantum dot light emitting device illustrated in FIG. 1 is further provided with a horizontal electrode.
5 schematically illustrates a quantum dot light emitting device according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위하여 과장되어 있을 수 있다. 이하에서 "상" 또는 "위"라는 용어는 어떤 층 위에 직접 접촉되어 배치된 경우 뿐만 아니라 접촉되지 않고 떨어져 위에 배치되는 경우, 다른 층을 사이에 두고 위에 배치되는 경우 등을 포함할 수 있다. Hereinafter, a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings refer to like elements, and the size or thickness of each element may be exaggerated for convenience of description. In the following, the term "upper" or "on" may include not only a case in which a layer is directly contacted on a layer, but also a case in which a layer is disposed on a layer without contact, when a layer is disposed therebetween.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양자점 발광 소자(1)를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 양자점 발광 소자(1)는 기판(10), 기판(10) 상의 전자 수송층(13), 상기 전자 수송층(13) 상의 발광층(20) 및 상기 발광층(20) 상의 정공 수송층(25)을 포함할 수 있다. 1 schematically illustrates a quantum dot light emitting device 1 according to an embodiment of the present invention. The quantum dot light emitting device 1 may include a substrate 10, an electron transport layer 13 on the substrate 10, an emission layer 20 on the electron transport layer 13, and a hole transport layer 25 on the emission layer 20. Can be.

상기 기판(10)은 실리콘(Si) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 사파이어(sapphire) 기판, GaN 기판, Ga2O3 기판 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이 외에도 전자수송층(13)의 재질에 알맞은 다양한 물질로 형성될 수 있다. The substrate 10 may include any one of a silicon (Si) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate, a sapphire substrate, a GaN substrate, and a Ga 2 O 3 substrate, in addition to the electron transport layer 13 It may be formed of various materials suitable for the material.

전자수송층(electron transport layer)(13)은 발광층(20)에 전자를 전달할 수 있는 다양한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, TiO2, ZrO2, HfO2 등의 금속 산화물들 또는 Si3N4을 포함하는 무기물로 형성될 수 있다. 또는, 전자수송층(13)은 반도체층 또는 그래핀층을 포함할 수 있다. 반도체층으로는 예를 들어, n형 반도체층이 사용될 수 있다. 반도체층은 질화물 반도체층을 포함할 수 있으며, 예를 들어 AlxInyGa1-x-yN(0≤x,y≤1, x+y<1)로 형성될 수 있다. 도 1에서는 전자수송층(13)이 단층으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이고, 다층막 구성을 가질 수도 있다. 그래핀층은 예를 들어, n형 그래핀층을 포함할 수 있다. n형 그래핀층은 n형 도펀트가 도핑된 그래핀일 수 있다. n형 도펀트는 N, F, Mn으로 이루어진 그룹 중 적어도 어느 하나의 원소, NH3, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. The electron transport layer 13 may be formed of various materials capable of transferring electrons to the light emitting layer 20. For example, it may be formed of an inorganic material including metal oxides such as TiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , or Si 3 N 4 . Alternatively, the electron transport layer 13 may include a semiconductor layer or a graphene layer. As the semiconductor layer, for example, an n-type semiconductor layer may be used. The semiconductor layer may include a nitride semiconductor layer, and may be formed, for example, of Al x In y Ga 1-x -y N (0 ≦ x, y ≦ 1, x + y <1). In FIG. 1, the electron transport layer 13 is illustrated as a single layer, but this is exemplary and may have a multilayer structure. The graphene layer may include, for example, an n-type graphene layer. The n-type graphene layer may be graphene doped with an n-type dopant. The n-type dopant may include at least one element of the group consisting of N, F, and Mn, NH 3 , or a mixture thereof.

상기 전자소송층(13)은 유기 금속 화학 증착법(metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD), 수소 기상 증착법(hydride vapor phase epitaxy, HVPE), 분자빔에피택시법(molecular beam epitaxy, MBE) 등으로 성장될 수 있다.The electron transport layer 13 is grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydrogen vapor phase epitaxy (HVPE), molecular beam epitaxy (MBE), or the like. Can be.

정공수송층(hole transport layer)(25)은 발광층(20)에 정공을 전달할 수 있는 다양한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, PEDOT, PSS, PPV, PVK 등의 전도성 고분자 재질이 사용될 수 있으며, 또는, p형 반도체층, p형 그래핀층을 포함할 수 있다. 예를 들어, p형 반도체층은 질화물 반도체층을 포함할 수 있으며, 예를 들어 AlxInyGa1-x-yN(0≤x,y≤1, x+y<1)로 형성될 수 있다. 정공수송층(25)이 단층으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 다층막 구성일 수도 있다. 다층막 구성의 경우 반도체층 또는 그래핀층은 도핑되거가 도핑되지 않을 수 있다. p형 반도체층은 예를 들어 MOCVD, HVPE, MBE 등으로 성장될 수 있다.The hole transport layer 25 may be formed of various materials capable of transferring holes to the light emitting layer 20. For example, a conductive polymer material such as PEDOT, PSS, PPV, PVK, or the like may be used, or may include a p-type semiconductor layer and a p-type graphene layer. For example, the p-type semiconductor layer may include a nitride semiconductor layer, and may be formed, for example, of Al x In y Ga 1-x -y N (0 ≦ x, y ≦ 1, x + y <1). Although the hole transport layer 25 is illustrated as a single layer, the hole transport layer 25 is not limited thereto, and may have a multilayer structure. In the case of a multilayer structure, the semiconductor layer or the graphene layer may be doped or undoped. The p-type semiconductor layer can be grown by, for example, MOCVD, HVPE, MBE, and the like.

p형 그래핀은 p형 도펀트가 도핑된 그래핀을 포함할 수 있다. p형 도펀트는 O, Au, Bi로 이루어진 그룹 중 적어도 어느 하나의 원소이거나, Nitromethane, HNO3, HAuCl4, H2SO4, HCl, AuCl3으로 이루어진 그룹 중 적어도 어느 하나의 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 도핑되지 않은 그래핀은 전도대와 가전자대가 서로 만나 에너지 밴드 갭을 가지고 있지 아니하나, 상기와 같이 p형 도펀트 또는 n형 도펀트가 그래핀에 도핑됨에 따라 에너지 밴드 갭이 발생할 수 있다. 이러한 에너지 밴드 갭은 p형 도펀트나 n형 도펀트의 종류, 도핑 농도 등에 따라 제어될 수 있다. The p-type graphene may include graphene doped with a p-type dopant. The p-type dopant is at least one element of the group consisting of O, Au, and Bi, or at least one compound of the group consisting of Nitromethane, HNO 3 , HAuCl 4 , H 2 SO 4 , HCl, AuCl 3 , or Mixtures may be included. The undoped graphene does not have an energy band gap where the conduction band and the valence band meet each other, but the energy band gap may occur as the p-type dopant or the n-type dopant is doped into the graphene. The energy band gap may be controlled according to the type of dopant or n-type dopant, the doping concentration, and the like.

상기 발광층(20)은 전자와 정공의 결합에 의해 소정 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 상기 발광층(20)은 그래핀 양자점을 포함하는 그래핀 양자점층(15)과 무기물 양자점층(17)을 포함할 수 있다. The light emitting layer 20 may emit light having a predetermined wavelength by combining electrons and holes. The emission layer 20 may include a graphene quantum dot layer 15 and an inorganic quantum dot layer 17 including graphene quantum dots.

그래핀 양자점층을 형성하는 그래핀은 탄소원자들이 2차원 상에서 벌집 모양의 배열을 이루면서 원자 한 층의 두께를 가지는 전도성 물질이다. 그래핀은 구조적, 화학적으로 매우 안정적이며, 우수한 전도체로서 실리콘보다 빠른 전하 이동도를 가지고, 구리보다 많은 전류를 흐르게 할 수 있다. 또한, 그래핀은 투명도가 우수하다. 반도체 산업의 발전에 따라 개발된 초미세 제조기술은 물질의 크기를 수십 nm 이하로 작게 만드는 것을 가능하게 하고 있으며, 반도체 양자점(quantum dot: QD)의 발광 특성을 이용한 발광소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 반도체 양자점은 3차원적인 크기가 드브로이 파장의 길이보다 작은 시료의 반도체 물질을 말한다. 반도체 양자점은 수십만개 이상의 전자로 이루어져 있지만, 대부분의 전자들은 원자핵에 견고하게 속박되어 있어 속박되지 않은 자유 전자의 수는 1 내지 100개 정도로 제한된다. 이 경우, 전자들이 가지는 에너지 준위가 불연속적으로 제한되어 연속적인 밴드를 형성하는 벌크(bulk) 상태의 반도체와는 다른 전기적 및 광학적 특성을 나타낸다. 양자점의 크기에 따라 밴드갭을 조절할 수 있어 발광 파장을 조절할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 그래핀으로 양자점을 만들어 이를 발광층으로 사용할 수 있다. Graphene Graphene, which forms a quantum dot layer, is a conductive material having carbon atoms in a honeycomb arrangement in two dimensions and having a thickness of one atom. Graphene is structurally and chemically very stable and is a good conductor, having faster charge mobility than silicon, and allowing more current to flow than copper. In addition, graphene has excellent transparency. The ultra-fine manufacturing technology developed with the development of the semiconductor industry makes it possible to reduce the size of materials to several tens of nm or less, and researches on light emitting devices using the light emitting characteristics of semiconductor quantum dots (QD) are actively conducted. It is becoming. A semiconductor quantum dot refers to a semiconductor material of a sample whose three-dimensional size is smaller than the length of the de Broglie wavelength. Semiconductor quantum dots are made up of hundreds of thousands of electrons, but most electrons are tightly bound to the atomic nucleus, so the number of unbound free electrons is limited to between 1 and 100. In this case, the energy levels of the electrons are discontinuously limited, and thus exhibit electrical and optical characteristics different from those of bulk semiconductors, which form continuous bands. The bandgap can be adjusted according to the size of the quantum dot to control the emission wavelength. In an embodiment of the present invention, quantum dots may be made of graphene and used as a light emitting layer.

상기 무기물 양자점층(17)은 예를 들어, Si계 양자점, II-VI족계 화합물 반도체 양자점, III-V족계 화합물 반도체 양자점, IV-VI족계 화합물 반도체 양자점 및 이들의 혼합물 중 어느 하나의 양자점을 포함할 수 있다. II-VI족계 화합물 반도체 양자점은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. III-V족계 화합물 반도체 양자점은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. IV-VI족계 화합물 반도체 양자점은 예를 들어 SbTe를 포함할 수 있다.The inorganic quantum dot layer 17 includes, for example, any one of Si-based quantum dots, group II-VI compound semiconductor quantum dots, group III-V compound semiconductor quantum dots, group IV-VI compound semiconductor quantum dots, and mixtures thereof. can do. Group II-VI compound semiconductor quantum dots are CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTd, ZgSn, CdZn CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeS and HgZnSeTe can be selected Group III-V compound semiconductor quantum dots are GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNPs, InAlNAs, and may include any one selected from the group consisting of InAlPAs. Group IV-VI compound semiconductor quantum dots may include, for example, SbTe.

예를 들어, 상기 무기물 양자점층(17)은 InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs 중 어느 하나를 포함하는 물질을 포함할 수 있다. For example, the inorganic quantum dot layer 17 may include a material including any one of InGaN, InAs, AlAs, and AlGaAs.

발광층(20)이 그래핀 양자점층을 포함하는 다층 구조를 가짐으로써 표면 플라즈몬 효과에 의해 양자 효율을 증가시킬 수 있다. 표면 플라즈몬 효과는 표면 플라즈몬이 상기 그래핀 양자점층에서 발생하는 빛과 결합하는 경우 전자와 정공의 재결합 속도가 빨라짐으로써 광효율을 증가시킬 수 있다.Since the light emitting layer 20 has a multilayer structure including a graphene quantum dot layer, quantum efficiency may be increased by surface plasmon effect. The surface plasmon effect may increase the light efficiency by increasing the recombination rate of electrons and holes when the surface plasmon is combined with the light generated in the graphene quantum dot layer.

도 1에서는 그래핀 양자점층 위에 무기물 양자점층이 구비된 예를 도시하였으나 그 순서가 바뀌어 적층되는 것도 가능하다. 또한, 상기 전자 수송층(10)과 정공 수송층(25)의 위치가 바뀌는 것도 가능하다. 또한, 상기 기판(10)은 발광 소자의 제작 중 또는 제작 후에 제거될 수 있다. Although FIG. 1 illustrates an example in which an inorganic quantum dot layer is provided on a graphene quantum dot layer, the order may be changed and stacked. In addition, the positions of the electron transport layer 10 and the hole transport layer 25 may be changed. In addition, the substrate 10 may be removed during or after fabrication of the light emitting device.

상기 발광 소자(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 발광층(20)이 다중 양자 우물층(19)을 더 포함할 수 있다. 다중 양자 우물층(19)은 양자 장벽층과 양자 우물층이 서로 교대로 적층된 구조를 가진다. 예를 들어, 상기 다중 양자 우물층(19)은 InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 상기 그래핀 양자점층과, 무기물 양자점층, 다중 양자 우물층의 적층 순서는 다양하게 선택적으로 구성할 수 있다. 상기 무기물 양자점층(17)의 무기물 양자점과 다중 양자 우물층(19)의 양자 우물간에 에너지 증폭 효과가 나타날 수 있다. As shown in FIG. 2, the light emitting device 1 may further include a multi-quantum well layer 19 in the light emitting layer 20. The multiple quantum well layer 19 has a structure in which a quantum barrier layer and a quantum well layer are alternately stacked. For example, the multiple quantum well layer 19 may be formed of a material including at least one of InGaN, InAs, AlAs, and AlGaAs. The stacking order of the graphene quantum dot layer, the inorganic quantum dot layer, and the multiple quantum well layer may be selectively configured in various ways. An energy amplification effect may appear between the inorganic quantum dot of the inorganic quantum dot layer 17 and the quantum well of the multiple quantum well layer 19.

한편, 상기 전자수송층(13) 및 정공수송층(25) 각각의 일측에는 전자, 정공 주입을 위한 제1전극(5) 및 제2전극(30)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 하면에 제1전극(5)이 구비되고, 정공수송층(25)의 상면에 제2전극(30)이 구비될 수 있다. 이러한 전극 구조는 통상 수직형 구조라고 하며, 기판(10)이 전도성 재질일 때 채용될 수 있다. 또는, 기판(10)이 제거되는 경우, 상기 제1전극(5)이 전자 수송층(13)에 하부에 구비될 수 있다. Meanwhile, one side of each of the electron transport layer 13 and the hole transport layer 25 may be provided with a first electrode 5 and a second electrode 30 for electron and hole injection. For example, as shown in FIG. 3, the first electrode 5 may be provided on the lower surface of the substrate 10, and the second electrode 30 may be provided on the upper surface of the hole transport layer 25. Such an electrode structure is generally referred to as a vertical structure, and may be employed when the substrate 10 is a conductive material. Alternatively, when the substrate 10 is removed, the first electrode 5 may be provided below the electron transport layer 13.

다음, 도 4에 도시된 바와 같이 발광 소자(1)를 상기 전자 수송층(13)이 노출되도록 메사에칭한 후 노출된 전자 수송층(13)에 제1전극(7)을 구비하고, 상기 정공 수송층(25)에 제2전극(32)을 구비하는 것도 가능하다. 통상, 이러한 전극 구조를 수평형 구조라고 하며, 수평형 전극 구조는 여기에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. Next, as shown in FIG. 4, the light emitting device 1 is mesa-etched to expose the electron transport layer 13, and then the first electrode 7 is provided on the exposed electron transport layer 13, and the hole transport layer ( It is also possible to provide the second electrode 32 at 25. Typically, such an electrode structure is called a horizontal structure, and the horizontal electrode structure is not limited thereto, and may be variously changed.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자(100)를 도시한 것이다. 상기 발광 소자(100)는 기판(110), 기판(110) 상의 전자 수송층(113), 상기 전자 수송층(113) 상의 발광층(120) 및 상기 발광층(120) 상의 정공 수송층(125)을 포함할 수 있다.  5 illustrates a light emitting device 100 according to another embodiment of the present invention. The light emitting device 100 may include a substrate 110, an electron transport layer 113 on the substrate 110, an emission layer 120 on the electron transport layer 113, and a hole transport layer 125 on the emission layer 120. have.

상기 기판(110)은 실리콘(Si) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 사파이어(sapphire) 기판, GaN 기판, Ga2O3 기판 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이 외에도 전자수송층(113)의 재질에 알맞은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 상기 전자 수송층(113)과 정공 수송층(125)은 도 1을 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. The substrate 110 may include any one of a silicon (Si) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate, a sapphire substrate, a GaN substrate, and a Ga 2 O 3 substrate, in addition to the electron transport layer 113. It may be formed of various materials suitable for the material. Since the electron transport layer 113 and the hole transport layer 125 may be substantially the same as those described with reference to FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted.

상기 발광층(120)은 그래핀 양자점층(115)과 다중 양자 우물층(117)을 포함할 수 있다. 상기 발광층(120)은 그래핀 양자점층(115)을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 상기 다중 양자 우물층(117)은 예를 들어, InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs 중 어느 하나를 포함하는 물질을 포함할 수 있다.The emission layer 120 may include a graphene quantum dot layer 115 and a multi quantum well layer 117. The emission layer 120 may have a multilayer structure including a graphene quantum dot layer 115. The multi quantum well layer 117 may include, for example, a material including any one of InGaN, InAs, AlAs, and AlGaAs.

도 5에서 상기 기판(110)은 발광 소자(100)의 제작 중 또는 제작 후에 제거될 수 있다. 상기 기판(110)의 하부와 정공 수송층 상부에 각각 전극이 구비되어 전자와 정공을 공급할 수 있다. 또는, 전자 수송층이 노출되도록 상기 발광 소자(100)의 일부가 에칭되고, 노출된 전자 수송층 상에 그리고 정공 수송층 상에 각각 전극이 구비되어 전자와 정공을 공급할 수 있다.In FIG. 5, the substrate 110 may be removed during or after fabrication of the light emitting device 100. Electrodes are provided on the lower portion of the substrate 110 and the upper portion of the hole transport layer to supply electrons and holes. Alternatively, a portion of the light emitting device 100 may be etched to expose the electron transport layer, and electrodes may be provided on the exposed electron transport layer and on the hole transport layer to supply electrons and holes.

상기 그래핀 양자점층과 다중 양자 우물층에서는 표면 플라즈몬 효과에 의해 양자 효율이 증대될 수 있다.In the graphene quantum dot layer and the multi-quantum well layer, quantum efficiency may be increased by surface plasmon effect.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다. The above embodiments are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined by the technical idea of the invention described in the following claims.

5, 7,30,32...전극, 10,110...기판
13,113...전자 수송층, 25,125...정공 수송층
20,120...발광층, 15,115...그래핀 양자점층
17...무기물 양자점층, 117...다중 양자 우물층 5, 7,30,32 ... electrode, 10,110 ... substrate
13,113 ... electron transport layer, 25,125 ... hole transport layer
20,120 ... light emitting layer, 15,115 ... graphene quantum dot layer
17 ... inorganic quantum dot layer, 117 ... multi quantum well layer

Claims (18)

전자 수송층;
상기 전자 수송층 위에 마련된 것으로, 그래핀 양자점을 포함하는 그래핀 양자점층과 무기물 양자점층을 포함하는 발광층; 및
상기 발광층 위의 정공 수송층;을 포함하는 양자점 발광 소자.Electron transport layer;
An emission layer provided on the electron transport layer, the graphene quantum dot layer including graphene quantum dots and an emission layer including an inorganic quantum dot layer; And
And a hole transport layer on the light emitting layer. 제1항에 있어서,
상기 발광층은 다중 양자 우물층을 더 포함하는 양자점 발광 소자.The method of claim 1,
The light emitting layer further comprises a multi-quantum well layer quantum dot light emitting device. 제2항에 있어서,
상기 다중 양자 우물층은 InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성된 양자점 발광 소자. The method of claim 2,
The multi quantum well layer is formed of a material containing at least one of InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기물 양자점층은 InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성된 양자점 발광 소자. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The inorganic quantum dot layer is a quantum dot light emitting device formed of a material containing at least one of InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 수송층의 하부에 기판이 더 구비되는 양자점 발광 소자. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A quantum dot light emitting device further comprising a substrate under the electron transport layer. 제5항에 있어서,
상기 기판은 사파이어 기판, GaN 기판, Ga2O3 기판, 실리콘 기판, 또는 실리콘 카바이드 기판 중 어느 하나를 포함하는 양자점 발광 소자. The method of claim 5,
The substrate is a quantum dot light emitting device comprising any one of a sapphire substrate, GaN substrate, Ga 2 O 3 substrate, silicon substrate, or silicon carbide substrate. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 수송층 하부에 제1전극이 구비되고, 정공 수송층 상부에 제2전극이 구비되는 양자점 발광 소자.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The first electrode is provided under the electron transport layer, the quantum dot light emitting device is provided with a second electrode on the hole transport layer. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 수송층의 일부가 노출되고, 노출된 전자 수송층에 제1전극이 구비되고, 정공 수송층 상부에 제2전극이 구비되는 양자점 발광 소자.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A portion of the electron transport layer is exposed, the first electrode is provided on the exposed electron transport layer, the quantum dot light emitting device provided with a second electrode on the hole transport layer. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 수송층은 n형 반도체층 또는 n형 그래핀층을 포함하는 양자점 발광 소자.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The electron transport layer is a quantum dot light emitting device including an n-type semiconductor layer or n-type graphene layer. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정공 수송층은 p형 반도체층 또는 p형 그래핀층을 포함하는 양자점 발광 소자.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The hole transport layer is a quantum dot light emitting device including a p-type semiconductor layer or a p-type graphene layer. 전자 수송층;
상기 전자 수송층 위에 마련된 것으로, 그래핀 양자점을 포함하는 그래핀 양자점층과 다중 양자 우물층을 포함하는 발광층; 및
상기 발광층 위의 정공 수송층;을 포함하는 양자점 발광 소자.Electron transport layer;
An emission layer provided on the electron transport layer and including a graphene quantum dot layer including graphene quantum dots and a multi-quantum well layer; And
And a hole transport layer on the light emitting layer. 제11항에 있어서,
상기 다중 양자 우물층은 InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성된 양자점 발광 소자. The method of claim 11,
The multi quantum well layer is formed of a material containing at least one of InGaN, InAs, AlAs, AlGaAs. 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 전자 수송층 하부에 기판이 더 구비되는 양자점 발광 소자. 13. The method according to claim 11 or 12,
A quantum dot light emitting device further comprising a substrate under the electron transport layer. 제13항에 있어서,
상기 기판은 사파이어 기판, GaN 기판, Ga2O3 기판, 실리콘 기판, 또는 실리콘 카바이드 기판 중 어느 하나를 포함하는 양자점 발광 소자. The method of claim 13,
The substrate is a quantum dot light emitting device comprising any one of a sapphire substrate, GaN substrate, Ga 2 O 3 substrate, silicon substrate, or silicon carbide substrate. 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 전자 수송층 하부에 제1전극이 구비되고, 정공 수송층 상부에 제2전극이 구비되는 양자점 발광 소자.13. The method according to claim 11 or 12,
The first electrode is provided under the electron transport layer, the quantum dot light emitting device is provided with a second electrode on the hole transport layer. 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 전자 수송층의 일부가 노출되고, 노출된 전자 수송층에 제1전극이 구비되고, 정공 수송층 상부에 제2전극이 구비되는 양자점 발광 소자.13. The method according to claim 11 or 12,
A portion of the electron transport layer is exposed, the first electrode is provided on the exposed electron transport layer, the quantum dot light emitting device provided with a second electrode on the hole transport layer. 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 전자 수송층은 n형 반도체층 또는 n형 그래핀층을 포함하는 양자점 발광 소자.13. The method according to claim 11 or 12,
The electron transport layer is a quantum dot light emitting device including an n-type semiconductor layer or n-type graphene layer. 제11항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정공 수송층은 p형 반도체층 또는 p형 그래핀층을 포함하는 양자점 발광 소자.The method according to any one of claims 11 to 12,
The hole transport layer is a quantum dot light emitting device including a p-type semiconductor layer or a p-type graphene layer.
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