[조명용 LED기술]질화물 반도체를 이용한 차세대 조명용 백색 LED 기술

소개

LED (발광 다이오드; Light-Emitting Diode)는 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화 된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 지금까지 정보•통신기기를 비롯한 전자 장치의 표시•화상용 광원으로 이용되어 왔다. 90년대 중반 이후, 질화갈륨 (GaN) 청색 LED가 개발되면서 LED를 이용한 총천연색 display가 가능하게 되었으며, LED는 우리 생활 곳곳에 자리 잡기 시작했다.

목차

1. 개요

2. LED의 원리 및 LED용 반도체 재료

3. 고휘도 질화물 반도체 청색, 녹색, 백색 LED

4. 조명용 백색 LED 구조와 제작방법
(1) 백색 LED 구현 방법
(2) 질화물 반도체 청색, UV LED 성장
(3) LED 소자 제작 공정
(4) Die design

5. LED 특성 평가
(1) 발광 효율의 측정
(2) 백색광의 특성 분석

본문내용

*질화물 반도체 청색, UV LED 성장
위에서 소개한 바와 같이, 백색 LED를 구현하기 위해서는 형광 물질을 여기시키는 청색 또는 UV LED가 반드시 필요하다. 이 부분에서는 질화물 반도체 청색 및 UV LED의 성장에 관해 소개하고자 한다.
질화물계 반도체를 이용한 LED 구조는 주로 유기금속 화학 기상 증착법 (metalorganic chemical vapor depoon, MOCVD)을 사용하여 성장한다. GaN의 경우에는 동종 기판이 없기 때문에 주로 사파이어나 SiC 위에 성장된다. 우선 기판 위에 약 20-30nm 정도의 버퍼를 성장하고 그 위에 2-4μm 정도의 n형 GaN (n-GaN)를 성장한다. n-GaN 성장시 도너로서 Si을 도핑한다. 빛을 발산하는 활성층 (active layer)은 InGaN층을 우물(well)로 하고, 벽층 (barrier layer)으로 (Al)GaN 층을 성장 함으로써 이루어 진다. 청색 LED에서는 InGaN/GaN 다중 양자 우물 구조, UV LED에서는 GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, InGaN/AlGaN 다중 양자 우물 구조가 사용되고 있는데, 이러한 활성층에 대한 연구 중, In 또는 Al의 조성비율을 변화시킴으로써 빛의 파장을 조절하거나, 활성층 내의 양자 우물의 깊이, 활성층의 수, 두께를 변화시킴으로써 LED의 내부 양자 효율 (hi)을 향상시키고자 하는 연구가 활발히 진행 중이다. 특히, UV LED 개발에 있어서 375 nm 이하의 UV 파장에서는 LED의 효율이 급격히 감소하는 데, 이를 위해 활성층에 대한 응력 및 전위 밀도를 감소시키는 것이 크게 요구되고 있는 실정이다. 활성층을 중심으로 위, 아래에 캐리어 구속 효과 (carrier confinement)를 증가시키기 위해 n 형, p 형 AlGaN/GaN 초격자층 (superlattice)을 삽입한다. AlGaN/GaN 초격자층위에는 억셉터 역할을 하는 Mg을 도핑하여 p형 GaN 층이 형성된다.

참고자료

· 없음