特許 5711892 白色発光ダイオード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5711892

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】白色発光ダイオード

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/04 20100101AFI20150416BHJP

   H01L 33/32 20100101ALI20150416BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 110

   H01L33/00 186

【請求項の数】18

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2010-40204(P2010-40204)

(22)【出願日】2010年2月25日

(65)【公開番号】特開2010-251714(P2010-251714A)

(43)【公開日】2010年11月4日

【審査請求日】2013年1月16日

(31)【優先権主張番号】10-2009-0033193

(32)【優先日】2009年4月16日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】金 澤

【審査官】 小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２２７５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５１０８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４４５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０４８７０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１４２８２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２６５４０４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１半導体層と、
前記第１半導体層上に形成され、第１波長の光を生成する活性層と、
前記活性層上に形成された第２半導体層と、
半導体物質からなって相互離隔配列された複数のナノ構造物と、を備え、
前記ナノ構造物は、前記第１波長の光の少なくとも一部を吸収して、前記第１波長と異なる第２波長の光を発光するように構成され、
前記複数のナノ構造物は、コアとシェルとを含むコア−シェル構造からなり、前記コアは、Ｉｎ_ｘＧａＡｌ_ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）からなるＩｎＧａＮ基盤の多重量子ウェル構造で形成され、前記シェルは、ＧａＮからなり、前記多重量子ウェル構造は、放射状の積層構造を有する発光ダイオード。

【請求項2】

前記活性層で生成された前記第１波長の光と、前記複数のナノ構造物で発光した前記第２波長の光とが組合わせられて白色光を形成することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項3】

前記複数のナノ構造物を覆う透明電極層がさらに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項4】

前記複数のナノ構造物は、前記第２半導体層上に直接形成されたことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。

【請求項5】

前記ナノ構造物は、ドーピングされたことを特徴とすることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード。

【請求項6】

前記第２半導体層上に直接形成された透明電極層をさらに備え、
前記複数のナノ構造物は、前記透明電極層上に直接形成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項7】

前記複数のナノ構造物は、ドーピングされていないことを特徴とすることを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード。

【請求項8】

前記複数のナノ構造物は、アレイに配列されたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項9】

前記複数のナノ構造物のそれぞれの幅は、前記第２波長より狭いことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項10】

前記複数のナノ構造物のそれぞれの幅は、約１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項11】

前記活性層は、ＩｎＧａＮ基盤の多重量子ウェル構造で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項12】

前記活性層は、青色光を発光するように、Ｉｎのモル分率が決定されたことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード。

【請求項13】

前記第１波長の光と前記第２波長の光とは、それぞれ青色光と黄色光とであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項14】

前記複数のナノ構造物は、黄色光を発光することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項15】

前記第１波長の光の少なくとも一部を吸収して、前記第２波長と異なる第３波長の光を発光する複数のナノ構造物をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項16】

前記第１波長の光、第２波長の光、第３波長の光は、それぞれ青色光、赤色光、緑色光であることを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオード。

【請求項17】

前記第１半導体層は、シリコンでドーピングされたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【請求項18】

前記第２半導体層は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇのうち、一つ以上でドーピングされたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光ダイオードに係り、さらに詳細には、蛍光体を使用せずに白色光を具現する白色発光ダイオードに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体を利用した発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、高効率、環境にやさしい光源であって、ディスプレイ、光通信、自動車、一般照明のような多様な分野に使われており、特に、白色ＬＥＤに対する需要が次第に増えている。

【0003】

白色光を具現する方法として、蛍光体を使用できるが、例えば、紫外線（ＵＶ）ＬＥＤから紫外線光を発光させた後、紫外線光によって、赤色、緑色及び青色蛍光体を励起させて、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光を放出させて白色光が得られる。また、青色ＬＥＤを光源として、それと補色関係の黄色蛍光体を励起させて黄色光を放出させることによって白色光が得られる。

【0004】

蛍光体なしにＬＥＤのみで白色を具現する方法には、赤色、緑色及び青色の可視光をそれぞれ発光させるＬＥＤを組合わせて使用する方法がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、蛍光体を使用せずに白色光を具現できる白色ＬＥＤを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を達成するために、本発明の実施形態によるＬＥＤは、第１半導体層と、前記第１半導体層上に形成され、第１波長の光を生成する活性層と、前記活性層上に形成された第２半導体層と、半導体物質で形成され、相互離隔して配列された複数のナノ構造物と、を備え、前記ナノ構造物は、前記第１波長の光の少なくとも一部を吸収し、前記第１波長と異なる第２波長の光を発光するように構成される。

【0007】

前記複数のナノ構造物を覆う透明電極層がさらに形成されうる。

【0008】

前記ＬＥＤは、前記第２半導体層上に直接形成された透明電極層をさらに備えうる。前記複数のナノ構造物は、前記透明電極層上に直接形成されうる。

【0009】

前記複数のナノ構造物のそれぞれの幅は、前記第２波長より狭いこともある。

【0010】

前記活性層は、ＩｎＧａＮ基盤の多重量子ウェル構造で形成されうる。前記活性層は、青色光を発光するように前記活性層のＩｎのモル分率が定められうる。

【0011】

前記第１波長の光と前記第２波長の光とは、それぞれ青色光と黄色光とでありうる。

【0012】

前記ＬＥＤは、前記第１波長の光の少なくとも一部を吸収し、前記第２波長と異なる第３波長の光を発光する複数のナノ構造物をさらに備えうる。前記第１波長の光、第２波長の光、第３波長の光は、それぞれ青色光、赤色光、緑色光でありうる。

【0013】

前記複数のナノ構造物は、ＩｎＧａＮで形成されることもあり、ＩｎＧａＮ基盤の多重量子ウェル構造を含むコア−シェル構造で形成されることもある。

【発明の効果】

【0014】

本発明の実施形態による白色ＬＥＤは、蛍光体を使用せずに白色を具現するので、製造工程が簡単でコスト低減に有利である。

【0015】

白色の具現において、半導体ナノ構造物を採用するが、本発明の実施形態に採用されるナノ構造物は、結晶欠陥がほとんどなくて、高い内部量子効率を達成でき、活性層で形成された光が外部に抽出される時、周期的な屈折率の変化によって光抽出を向上させる役割を行う。

【0016】

また、ナノ構造物は、透明電極物質との接触面積が広く形成されうるが、この場合、電流注入が容易な構造となって、発熱減少、信頼性向上のような電気的特性が改善される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態によるＬＥＤの概略的な構成を示す図面である。

【図2A】本発明の実施形態によるＬＥＤに採用されうるナノ構造物の多様な実施形態についての細部構造を示す断面図である。

【図2B】本発明の実施形態によるＬＥＤに採用されうるナノ構造物の多様な実施形態についての細部構造を示す断面図である。

【図2C】本発明の実施形態によるＬＥＤに採用されうるナノ構造物の多様な実施形態についての細部構造を示す断面図である。

【図2D】本発明の実施形態によるＬＥＤに採用されうるナノ構造物の多様な実施形態についての細部構造を示す断面図である。

【図2E】本発明の実施形態によるＬＥＤに採用されうるナノ構造物の多様な実施形態についての細部構造を示す断面図である。

【図3】本発明の他の実施形態によるＬＥＤの概略的な構成を示す図面である。

【図4】本発明の他の実施形態によるＬＥＤの概略的な構成を示す図面である。

【図5】本発明の他の実施形態によるＬＥＤの概略的な構成を示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態の構成及び作用を詳細に説明する。図面で、同じ参照符号は、同じ構成要素を指し、図面上で各構成要素のサイズは、説明の明瞭性及び便宜上、誇張されている。

【0019】

図１は、本発明の実施形態による発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）１００の概略的な構成を示し、図２Ａないし図２Ｅは、図１のＬＥＤ１００に採用されうるナノ構造物１５０の多様な実施形態についての細部構造を示した断面図である。

【0020】

図１を参照すれば、本発明の実施形態による白色ＬＥＤ１００は、入射光を吸収し、かつ波長を変えて再発光させる半導体物質からなる複数のナノ構造物１５０が離隔配列されたナノ構造物アレイを備えうる。具体的に、白色ＬＥＤ１００は、第１型にドーピングされた第１半導体層１２０、第１半導体層１２０上に形成された活性層１３０、活性層１３０上に形成され、第２型にドーピングされた第２半導体層１４０と、を備え、活性層１３０で生成された光を吸収して再発光する半導体物質からなる複数のナノ構造物１５０が離隔配列されたナノ構造物アレイを備える。

【0021】

さらに具体的に説明すれば、白色ＬＥＤ１００は、基板１１０、基板１１０上に形成された第１半導体層１２０、第１半導体層１２０上に形成された活性層１３０、活性層１３０上に形成された第２半導体層１４０、第２半導体層１４０上に形成されたナノ構造物アレイ、ナノ構造物アレイを全体的に覆うように形成された透明電極層１６０、第１半導体層１２０上の一側に形成された第１電極１７０及び透明電極層１６０上の一側に形成された第２電極１８０を備える。

【0022】

基板１１０としては、サファイア基板、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板が採用されうる。

【0023】

第１半導体層１２０は、第１型にドーピングされた半導体層であって、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体物質で形成され、例えば、ｎ−ＧａＮで形成されうる。ｎ型ドーパントとしては、Ｓｉが使われうる。基板１１０上には、図示されていないが、エピタキシャル成長に必要なバッファ層がさらに形成されうる。

【0024】

活性層１３０は、電子−正孔再結合によって光を発光する層であって、例えば、ＩｎＧａＮ基盤の窒化物半導体層で形成され、バンドギャップエネルギーを制御することによって、その発光波長帯域が調節される。例えば、活性層１３０は、量子ウェル層と障壁層とがＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮまたはＩｎＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮの一対で構成され、単一量子ウェル層または多重量子ウェル層で形成されうる。一実施形態において、活性層１３０は、青色光を発光するように構成され、すなわち、青色光が発光されるようにＩｎＧａＮ層でのＩｎモル分率が定められうる。一般的に、Ｉｎのモル分率が１％変化する時、発光波長は、約５ｎｍほどシフトされる。例えば、青色光を発生させようとする場合、ＩｎＧａＮ層内のＩｎのモル分率は、約２０％ほどとなる。

【0025】

第２半導体層１４０は、第２型にドーピングされた半導体層であって、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体物質で形成され、例えば、ｐ−ＧａＮで形成されうる。ｐ型ドーパントとしては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇが使われうる。

【0026】

第１半導体層１２０、活性層１３０、第２半導体層１４０の製造において、一般的に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長方法と知られた多様な方法を使用できる。例えば、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、混成気相結晶成長（ＨＶＰＥ：Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、分子線結晶成長（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、有機金属気相結晶成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＨＣＶＤ（Ｈａｌｉｄｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が使われうる。
ナノ構造物アレイは、活性層１３０で生成された光を吸収して再発光する光ポンピングのために設けられたものであって、半導体物質からなる複数のナノ構造物１５０が離隔配列されて形成される。光ポンピング、すなわち、活性層１３０で発光した、例えば、青色光の一部がナノ構造物１５０に吸収され、吸収された光が、例えば、黄色光に波長変換されて再発光する過程によって、結果的に、全体的に白色光がつくられる。

【0027】

このような過程で、光ポンピングによる波長変換の効率が非常に重要であるが、この効率は、結晶の品質及び抽出効率によって決定される。ナノ構造物１５０は、例えば、ＩｎＧａＮ基盤の半導体物質がナノサイズの微細幅を有し、ナノロッド、ナノワイヤ、またはナノ点の形態で第２半導体層１４０上に成長された構造であって、図示された形状に制限されない。このような形態のナノ構造物１５０は、例えば、第２半導体層１４０を形成するＧａＮとの格子定数差が大きくなっても、自体のストレインによってストレスを吸収できるため、一般的なＩｎＧａＮ薄膜の結晶欠陥（〜１０ｅ６／ｃｍ^２）と比較する時、無欠陥結晶に近い。したがって、Ｉｎの量を自由に調節できて、波長変換の幅を自由に決定できる。また、ナノ構造物１５０のサイズが波長に比べて小さくなれば、結晶内で生成されたフォトンがほとんど結晶の外部に抽出されて、非常に高い光効率が期待できる。ナノ構造物１５０の幅は、ナノ構造物１５０で再発光する光の波長より小さなサイズを有するように形成され、約１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下に形成されうる。

【0028】

ナノ構造物アレイは、活性層１３０で、例えば、青色光を発光する場合、入射された青色光を黄色光に変換させるように構成される。例えば、複数のナノ構造物１５０のそれぞれが入射された青色光を黄色光に変換させる半導体物質で形成されうる。後述するが、ナノ構造物１５０は、ＩｎＧａＮ基盤の多重量子ウェル構造を採用でき、この場合、複数の量子ウェル層のＩｎモル分率を調節して、量子ウェル層のそれぞれで赤色光と緑色光とを発光させて、黄色光を具現させうる。

【0029】

または、複数のナノ構造物１５０は、青色光を赤色光に変換させるナノ構造物と青色光を緑色光に変換させるナノ構造物とを含んで形成され、この場合、ナノ構造物アレイは、青色光を赤色光に変換させるナノ構造物と青色光を緑色光に変換させるナノ構造物とが交互に配列された形態を有しうる。

【0030】

第１電極１７０と第２電極１８０とは、活性層１３０に電子及び正孔が注入されるように外部電源供給部と連結される所であって、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇのような金属物質またはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明な導電性物質で形成されうる。本実施形態の白色ＬＥＤ１００は、第１半導体層１２０の一部領域が露出されたメサ構造を有し、第１電極１７０は、第１半導体層１２０の露出された一部領域上に設けられる。第２電極１８０は、透明電極層１６０の上面の一側に設けられる。

【0031】

透明電極層１６０は、図示したように、ナノ構造物アレイを全体的に覆う構造である。したがって、ナノ構造物１５０は、電流注入の通路の役割を行うため、第２半導体層１４０のような第２型、例えば、ｐ型にドーピングされる。このような構造で、ナノ構造物１５０と透明電極層１６０との接触面積が大きく増大して、電流注入が容易な構造となり、素子の動作電圧を下げられて、発熱減少のような電気的特性が改善される。

【0032】

図２Ａないし図２Ｅを参照して、ナノ構造物１５０の多様な実施形態を説明する。

【0033】

図２Ａのナノ構造物１５０は、コア−シェル構造で形成されている。コアは、ＩｎＧａＮ基盤の多重量子ウェル構造で形成され、図示したように、量子ウェル層１５１と障壁層１５２とが放射状に交互に積層された構造である。量子ウェル層１５１は、Ｉｎ_ｘＧａＡｌ_ｙＮ（０＜ｘ≦１，０≦ｙ≦１）からなり、障壁層１５２は、Ｉｎ_ｖＧａＡｌ_ｗＮ（０≦ｖ＜１，０≦ｗ≦１）からなりうる。シェル１５５は、量子ウェル層１５１と障壁層１５２とを覆う形態であり、ＧａＮからなりうる。

【0034】

図２Ｂのナノ構造物１５０は、コア−シェル構造を有し、図２Ａのナノ構造物１５０とは異なる断面形状を有する。図２Ｂのナノ構造物１５０は、多角錘状であり、三角形の断面形状を示している。コアは、ＩｎＧａＮ基盤の多重量子ウェル構造で形成され、図示したように、量子ウェル層１５１と障壁層１５２とが放射形に交互に積層された構造である。量子ウェル層１５１は、Ｉｎ_ｘＧａＡｌ_ｙＮ（０＜ｘ≦１，０≦ｙ≦１）からなり、障壁層１５２は、Ｉｎ_ｖＧａＡｌ_ｗＮ（０≦ｖ＜１，０≦ｗ≦１）からなりうる。シェル１５５は、量子ウェル層１５１と障壁層１５２とを覆う形態であり、ＧａＮからなりうる。

【0035】

図２Ｃのナノ構造物１５０は、図２Ａと類似したコア−シェル構造を有する。しかし、コアは、ＩｎＧａＮ基盤の多重量子ウェル構造であって、量子ウェル層１５１と障壁層１５２とが垂直方向に交互に積層された形態である。量子ウェル層１５１は、Ｉｎ_ｘＧａＡｌ_ｙＮ（０＜ｘ≦１，０≦ｙ≦１）からなり、障壁層１５２は、Ｉｎ_ｖＧａＡｌ_ｗＮ（０≦ｖ＜１，０≦ｗ≦１）からなりうる。シェル１５５は、量子ウェル層１５１と障壁層１５２とを覆う形態であり、ＧａＮからなりうる。

【0036】

図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃのようなコア−シェル構造は、バンドギャップエネルギーが相対的に高いＧａＮ半導体物質をシェル１５５として採用することによって、キャリア閉じ込めによって表面再結合損失が減少して、高い再発光効率を期待できる構造である。

【0037】

図２Ｄのナノ構造物１５０は、ＩｎＧａＮ物質からなる構造であり、図２Ｅのナノ構造物１５０は、ＩｎＧａＮ基盤の多重量子ウェル構造であって、量子ウェル層１５１と障壁層１５２とが交互に積層された構造を有する。図２Ｄ及び図２Ｅのような構造は、ＧａＮに比べて低いバンドギャップエネルギーを有するＩｎＧａＮ半導体物質のみで構成されるので、電流注入時に接触抵抗がさらに減少する。

【0038】

図２Ａないし図２Ｅで説明したナノ構造物１５０に採用されるＩｎＧａＮ物質は、Ｉｎの含量によって再発光する光の波長が調節される。活性層１３０で青色光が発光する場合、白色光を発光するため、ナノ構造物１５０は、緑色光を発光するようにＩｎ含量が調節された構造、または赤色光が発光するようにＩｎの含量が調節された構造を有し、ナノ構造物アレイを構成する時、緑色光を発光するナノ構造物と赤色光を発光するナノ構造物とを交互に配列させうる。または、それぞれのナノ構造物１５０を形成する複数の量子ウェル層１５１が、それぞれ赤色、緑色に当たる光を発光するように、Ｉｎのモル分率が調節された構造を有しうる。

【0039】

図２Ａないし図２Ｅで説明したナノ構造物１５０は、一般的なナノワイヤの成長法によって成長させうる。例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｕのような金属触媒を利用してＶａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ（ＶＬＳ）工程でナノ構造物１５０を成長させうる。または、テンプレート層（図示せず）を形成し、これに所定の溝を形成して、溝の内部でナノ構造物１５０を成長させうる。それ以外に、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）法、混成気相結晶成長（ＨＶＰＥ）法、分子線結晶成長（ＭＢＥ）法、有機金属気相結晶成長（ＭＯＶＰＥ）法、ＨＣＶＤ法工程でナノ構造物１５０を成長させることもある。

【0040】

前述した構造の白色ＬＥＤ１００は、活性層１３０で生成される青色光の一部がナノ構造物１５０に吸収されて、黄色光または赤色光と緑色光に波長変換されて再発光し、一部は、青色光を維持して放出されることによって、白色光が具現される。活性層１３０で生成された青色光の放出において、ナノ構造物１５０は、周期的な屈折率の変化を提供して全反射条件を緩和させるので、生成された光を外部に抽出する効率が高い。また、ナノ構造物１５０に吸収された光が他の波長の光として放出される時、ナノ構造物１５０は、結晶欠陥がほとんどなく、波長より小さなサイズを有するので、発光効率が非常に高い。

【0041】

図３は、本発明の他の実施形態によるＬＥＤ２００の概略的な構成を示す。本実施形態は、垂直型構造であって、第１電極１７０の配置構造に主な差がある。第１電極１７０は、第１半導体層１２０の下面に形成された構造である。図１の白色ＬＥＤ１００の場合、第１半導体層１２０、活性層１３０、第２半導体層１４０の成長が終わった後、第２半導体層１３０と活性層１４０との一部をエッチングして第１半導体層１２０の一部領域を露出させ、露出された第１半導体層１２０の一部領域に第１電極１７０が設けられた構造である。一方、本実施形態では、第１半導体層１２０、活性層１３０、第２半導体層１４０の成長が終わった後、基板１１０（図１）を除去して第１半導体層１２０の下面に第１電極１７０を形成する。

【0042】

図４は、本発明の他の実施形態による白色ＬＥＤ３００の概略的な構成を示す。本実施形態は、ナノ構造物１５０の位置で図１の白色ＬＥＤ１００と差がある。具体的に説明すれば、基板１１０、第１半導体層１２０、活性層１３０、第２半導体層１４０、透明電極層１６０が順次に形成された上に、活性層１３０で生成された光を吸収して再発光する半導体物質からなる複数のナノ構造物１５０が離隔配列されたナノ構造物アレイが設けられる。活性層１３０への電流注入のための第１電極１７０及び第２電極１８０は、それぞれ第１半導体層１２０の一部露出された領域及び透明電極層１６０の上面の一側に設けられる。このような構造で、ナノ構造物１５０は、電流注入の通路として使われないため、ドーピングされる必要がなく、アンドーピング半導体物質で形成される。図面では、第２電極１８０が一部ナノ構造物１５０を覆う形態からなっているが、これは、例示的なものであり、第２電極１８０に対向する透明電極層１６０上の位置には、ナノ構造物１５０が形成されないように構成されることもある。前述した実施形態のように、ナノ構造物１５０がｐ型にドーピングされた場合、光効率の低下をもたらすことがあるが、本実施形態では、ナノ構造物１５０がドーピングされないので、さらに高い再発光効率が期待できる。

【0043】

図５は、本発明の他の実施形態による白色ＬＥＤの概略的な構成を示す。本実施形態は、垂直型構造を有する点で図４の実施形態と差がある。すなわち、第１電極１７０は、第１半導体層１２０の下面に形成されている。

【0044】

図３ないし図５で例示した白色ＬＥＤ２００，３００，４００に採用されるナノ構造物１５０は、図２Ａないし図２Ｄで例示した構造を有し、活性層１３０で生成された光の一部は、ナノ構造物１５０によって波長変換され、一部は、そのまま放出されることによって、白色光を具現する。

【0045】

このような本発明の白色ＬＥＤは、理解を助けるために、図面に示された実施形態を参照して説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明は、ＬＥＤ関連の技術分野に好適に適用可能である。

【符号の説明】

【0047】

１００ 白色ＬＥＤ
１１０ 基板
１２０ 第１半導体層
１３０ 活性層
１４０ 第２半導体層
１５０ ナノ構造物
１６０ 透明電極層
１７０ 第１電極
１８０ 第２電極

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3】

【図4】

【図5】