일반기술

인듐갈륨나이트라이드 양자 웰을 가지는 나노막대 어레이구조의 고휘도 발광 다이오드 및 그 제조방법

본 발명은 GaN 발광 다이오드에 관한 것으로, 본 발명에 따른 GaN LED는, p-n 접합 GaN 나노막대의 p-n 접합면에InGaN 양자 웰(quantum well)을 삽입하여, n형 GaN 나노막대, InGaN 양자 웰, 및 p형 GaN 나노막대가 이 순서로 길이방향으로 연속하여 이루어진 GaN 나노막대를 이용한다. 또한, 이러한 GaN 나노막대를 다수 개 어레이 상으로 배치하여 종래의 적층 필름형의 GaN LED에 비해 훨씬 고휘도, 높은 발광효율의 LED를 제공한다.본 발명은 고휘도 발광 다이오드(light emitting diode; 이하 간단히 LED라 한다)에 관한 것으로, 상세하게는 나노막대(nanorod, nanowire) 구조의 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다. LED는 초기에는 계기판의 간단한 표시소자로 많이 이용되다가, 최근에는 대규모 전광판 등 고휘도, 고시인성, 긴 수명의 총천연색 디스플레이 소자로 주목받고 있다. 이는 최근 청색 및 녹색 고휘도 LED가 개발됨으로써 가능하게 되었다. 본 발명은 고휘도, 높은 발광효율의 GaN LED를 재현성있게 제조하는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.본 발명에 따르면, 단일의 에피텍셜 성장에 의해 InGaN 양자 웰을 가지는 GaN 나노막대를 형성하므로, 종래의 성장방법을 그대로 이용하면서 고휘도, 고품질의 다이오드를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면 InGaN 양자 웰을 가지는 나노막대들을 다수 개 어레이 상으로 형성하여 LED를 제조함으로써, 측벽 발광에 의한 발광을 그대로 살릴 수 있어 발광효율을 대폭적으로 증가시켜 동일한 면적의 종래의 발광 다이오드에 비해훨씬 휘도가 높은 LED를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 InGaN 양자 웰의 두께, In의 함량, 형광물질의 사용으로 다양한 파장의 가시광 또는 백색광을 출력하는 LED를 손쉽게 얻을 수 있다.상기 기판에 수직한 방향으로 형성된 제1도전형의 GaN 나노막대(nanorod), 이 제1도전형의 GaN 나노막대 위에 형성된InGaN 양자 웰(quantum well), 및 이 InGaN 양자 웰 위에 형성된 제2도전형의 GaN 나노막대를 각각 구비하는 다수의 나노막대들로 이루어진 나노막대 어레이(nanorod array); 상기 나노막대 어레이의 제1도전형의 GaN 나노막대에 공통적으로 연결되어 전압을 인가하는 전극 패드; 및 상기 나노막대 어레이의 제2도전형의 GaN 나노막대 위에 공통적으로 연결되어 전압을 인가하는 투명전극을 구비하는 발광 다이오드.제1항에 있어서, 상기 다수의 나노막대들 사이에 투명 절연물이 채워져 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. 상기 투명 절연물은 SOG(Spin-On-Glass), SiO2 또는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.