KR20120047107A

KR20120047107A - Graphene photonic crystal light emitting device

Info

Publication number: KR20120047107A
Application number: KR1020100108798A
Authority: KR
Inventors: 황성원; 정훈재; 김정섭; 손철수
Original assignee: 삼성엘이디 주식회사
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2012-05-11

Abstract

PURPOSE: A graphene photonic crystal light emitting device is provided to improve the light extraction efficiency of a light emitting device by preventing light generated from an active layer from being totally reflected from the inside of the light emitting device. CONSTITUTION: A first conductive semiconductor layer(20) is formed on a substrate(10). An active layer(30) is formed on the first conductive semiconductor layer. A graphene layer(40) having a photonic crystal structure is formed on the active layer. The photonic crystal structure includes a plurality of graphene posts which is periodically arranged. A second conductive semiconductor layer(50) is formed on the graphene layer.

Description

Graphene photonic crystal light emitting device

그래핀 광자 결정 발광 소자에 관한 것이다. 더 상세하게는 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층을 포함하는 그래핀 광자 결정 발광 소자에 관한 것이다.It relates to a graphene photonic crystal light emitting device. More particularly, the present invention relates to a graphene photonic crystal light emitting device including a graphene layer in which a photonic crystal structure is formed.

발광 다이오드(Light emitting diode, LED)와 같은 발광 소자는 반도체의 pn 접합에서 전자와 정공의 재결합을 통해서 발광원을 구성하여, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다. 이와 같은 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 빛의 지향성이 우수하여 저전압 구동이 가능하다. 또한, 이러한 발광 소자는 충격 및 진동에 강하고, 예열 시간과 복잡한 구동이 필요하지 않으며, 다양한 형태로 패키징할 수 있어 다양한 용도로 적용이 가능하다. A light emitting device such as a light emitting diode (LED) refers to a semiconductor device capable of realizing various colors of light by forming a light emitting source through recombination of electrons and holes in a pn junction of a semiconductor. Such a light emitting device has a long lifespan, can be downsized and lightweight, and has low light driving because of excellent light directivity. In addition, the light emitting device is resistant to shock and vibration, does not require preheating time and complicated driving, and can be packaged in various forms, and thus it is applicable to various uses.

그러나, 반도체 발광 소자 특히, 질화물 반도체 발광 소자는 낮은 광 추출 효율은 보이는데, 이는 질화 갈륨(굴절률 약 2,4)과 빛이 방출되는 공기(굴절률 약 1.0) 사이의 큰 굴절률 차이에 의해서, 발광 소자에서 발생된 빛의 상당 부분이 외부로 방출되지 않고 전반사되어 소멸되기 때문이다. 따라서, 발광 소자의 광 추출 효율을 높이기 위한 연구가 진행되고 있다.However, semiconductor light emitting devices, in particular nitride semiconductor light emitting devices, exhibit low light extraction efficiency, due to the large difference in refractive index between gallium nitride (refractive index about 2,4) and the air from which light is emitted (refractive index about 1.0). This is because a large part of the light emitted from the light is totally reflected and extinguished without being emitted to the outside. Therefore, research for improving the light extraction efficiency of the light emitting device is in progress.

광자 결정 구조가 형성된 그래핀층을 포함하는 그래핀 광자 결정 발광 소자를 제공한다.Provided is a graphene photonic crystal light emitting device including a graphene layer having a photonic crystal structure formed thereon.

본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자는Graphene photonic crystal light emitting device according to an embodiment of the present invention

기판;Board;

상기 기판 상에 마련된 제1도전형 반도체층;A first conductive semiconductor layer provided on the substrate;

상기 제1도전형 반도체층 상에 마련된 활성층;An active layer provided on the first conductive semiconductor layer;

상기 활성층 상에 마련된 제2도전형 반도체층; 및A second conductive semiconductor layer provided on the active layer; And

상기 제1도전형 반도체층과 상기 활성층 사이 및 상기 활성층과 상기 제2도전형 반도체층 사이 중에서 어느 하나의 사이에 마련되고, 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층;을 포함할 수 있다.And a graphene layer provided between any one of the first conductive semiconductor layer and the active layer and between the active layer and the second conductive semiconductor layer, and having a photonic crystal structure.

상기 광자 결정 구조는 주기적으로 배열된 복수 개의 그래핀 기둥을 포함할 수 있다.The photonic crystal structure may include a plurality of graphene pillars arranged periodically.

상기 광자 결정 구조는 복수 개의 홀이 주기적으로 형성된 그래핀을 포함할 수 있다.The photonic crystal structure may include graphene in which a plurality of holes are periodically formed.

상기 광자 결정 구조는 주기적으로 배열된 복수 개의 그래핀 나노리본을 포함할 수 있다.The photonic crystal structure may include a plurality of graphene nanoribbons arranged periodically.

상기 그래핀층은 복수 개의 그래핀이 적층된 구조를 포함할 수 있다.The graphene layer may include a structure in which a plurality of graphenes are stacked.

상기 그래핀층은 2 내지 10 개의 그래핀이 적층된 구조를 포함할 수 있다.The graphene layer may include a structure in which 2 to 10 graphenes are stacked.

상기 제1도전형 반도체층은 n형 반도체층이고, 상기 제2도전형 반도체층은 p형 반도체층일 수 있다.The first conductive semiconductor layer may be an n-type semiconductor layer, and the second conductive semiconductor layer may be a p-type semiconductor layer.

상기 기판과 상기 제1도전형 반도체층 사이에 마련된 제1전극을 더 포함하고, 상기 제2도전형 반도체층 상에 마련된 제2전극을 더 포함할 수 있다.The display device may further include a first electrode provided between the substrate and the first conductive semiconductor layer, and further include a second electrode provided on the second conductive semiconductor layer.

상기 제1도전형 반도체층 상에 상기 활성층, 상기 그래핀층 및 상기 제2도전형 반도체층과 이격되어 마련된 제1전극을 더 포함하고, 상기 제2도전형 반도체층 상에 마련된 제2전극을 더 포함할 수 있다.The semiconductor device may further include a first electrode disposed on the first conductive semiconductor layer and spaced apart from the active layer, the graphene layer, and the second conductive semiconductor layer, and further comprising a second electrode provided on the second conductive semiconductor layer. It may include.

상기 그래핀 기둥의 단면 형상은 원형 또는 다각형일 수 있다.The cross-sectional shape of the graphene pillar may be circular or polygonal.

상기 홀의 형상은 원형 또는 다각형일 수 있다.The shape of the hole may be circular or polygonal.

상기 기판 상에 마련된 방열용 그래핀을 더 포함할 수 있다.It may further include a heat dissipation graphene provided on the substrate.

상기 방열용 그래핀은 상기 기판의 표면을 둘러싸고 있을 수 있다.The heat dissipation graphene may surround the surface of the substrate.

상기 방열용 그래핀은 주기적으로 배열된 패턴을 포함할 수 있다.The heat dissipation graphene may include a pattern arranged periodically.

본 발명의 그래핀 광자 결정 발광 소자는 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층을 포함하여, 활성층에서 발생한 빛이 발광 소자의 내부에서 전반사되는 것을 방지하고, 외부로 방출되게 하여 발광 소자의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 그래핀 광자 결정 발광 소자의 활성층에서 발생한 빛은 상기 그래핀층의 계면에서 표면 플라즈몬 공명을 일으켜서, 발광 소자의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 그래핀 광자 결정 발광 소자의 기판 상에 방열용 그래핀을 구비하여 발광 소자의 방열 효과를 향상시킬 수 있다.The graphene photonic crystal light emitting device of the present invention includes a graphene layer in which a photonic crystal structure is formed, which prevents light generated from the active layer from total reflection inside the light emitting device, and is emitted to the outside to improve light extraction efficiency of the light emitting device. You can. Light generated in the active layer of the graphene photonic crystal light emitting device may cause surface plasmon resonance at the interface of the graphene layer, thereby improving efficiency of the light emitting device. In addition, by providing a graphene for heat radiation on the substrate of the graphene photonic crystal light emitting device it is possible to improve the heat radiation effect of the light emitting device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자의 그래핀층의 개략적인 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자의 전극 배치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a graphene photonic crystal light emitting device according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are schematic plan views of a graphene layer of a graphene photonic crystal light emitting device according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are schematic cross-sectional views illustrating electrode arrangement of a graphene photonic crystal light emitting device according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of a graphene photonic crystal light emitting device according to another embodiment of the present invention.
5 is a schematic cross-sectional view of a graphene photonic crystal light emitting device according to still another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자에 대해서 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서, 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a graphene photonic crystal light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail. In the following drawings, the same reference numerals refer to the same components, the size of each component in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(100)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a cross section of a graphene photonic crystal light emitting device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(100)는 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 제1도전형 반도체층(20), 제1도전형 반도체층(20) 상에 마련된 활성층(30), 활성층(30) 상에 마련된 제2도전형 반도체층(50) 및 제1도전형 반도체층(20)과 활성층(30) 사이 및 활성층(30) 및 제2도전형 반도체층(50) 사이 중에서 어느 하나의 사이에 마련되고, 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층(40)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the graphene photonic crystal light emitting device 100 according to the present exemplary embodiment may include a substrate 10, a first conductive semiconductor layer 20, and a first conductive semiconductor layer (provided on the substrate 10). 20, the second conductive semiconductor layer 50 and the first conductive semiconductor layer 20 and the active layer 30 provided between the active layer 30 and the second conductive semiconductor layer 50 provided on the active layer 30. The graphene layer 40 may be provided between any one of the conductive semiconductor layers 50 and have a photonic crystal structure.

기판(10)은 반도체 단결정 성장용 기판일 수 있으며, 예를 들어, 사파이어, Si, 유리, ZnO, GaAs, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 , GaN 등의 재료로 형성될 수 있다. 기판(10)이 사파이어로 형성된 경우, 상기 사파이어는 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 방향의 요철상수가 13.001Å, a축 방향으로는 4.765Å의 요철 간 거리를 가지며, 사파이어 면방향(orientation plane)으로는 C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이러한 사파이어 기판층(10)의 C면의 경우 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 특히, 질화물 성장용 기판으로 사용될 수 있다.The substrate 10 may be a substrate for growing a semiconductor single crystal, and may be formed of, for example, a material such as sapphire, Si, glass, ZnO, GaAs, SiC, MgAl 2 O 4, MgO, LiAlO 2, LiGaO 2, GaN, or the like. In the case where the substrate 10 is formed of sapphire, the sapphire is a crystal having hexagonal-Rhombo R3c symmetry. The sapphire orientation plane has a C (0001) plane, an A (1120) plane, an R (1102) plane, and the like. In the case of the C surface of the sapphire substrate layer 10, the growth of the nitride thin film is relatively easy and stable at a high temperature, and thus, it may be used as a nitride growth substrate.

제1도전형 반도체층(20)은 제1도전형 불순물로 도핑된 질화물 반도체로 형성될 수 있다. 즉, 제1도전형 반도체층(20)은 Al_xIn_yGa_(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 반도체 재료를 제1도전형 불순물로 도핑하여 형성될 수 있다. 제1도전형 반도체층(20)을 형성하는 상기 질화물 반도체는 예를 들어, GaN, AlGaN, InGaN 등을 포함할 수 있다. 상기 제1도전형 불순물은 n형 불순물일 수 있으며, 상기 n형 불순물은 예를 들어, Si, Ge, Se, Te 등을 포함할 수 있다. 한편, 제1도전형 반도체층(20)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 first conductive semiconductor layer 20 may be formed of a nitride semiconductor doped with the first conductive impurity. That is, the first conductive semiconductor layer 20 has an Al _x In _y Ga _(1-xy) N composition formula, where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ x + y ≦ 1. The semiconductor material may be formed by doping with a first conductive impurity. The nitride semiconductor forming the first conductive semiconductor layer 20 may include, for example, GaN, AlGaN, InGaN, or the like. The first conductive impurity may be an n-type impurity, and the n-type impurity may include, for example, Si, Ge, Se, Te, or the like. Meanwhile, the first conductive semiconductor layer 20 may include metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydrogen vapor phase epitaxy (HVPE), and molecular beam epitaxy (MBE). ) And the like.

활성층(30)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 빛을 방출하며, 인듐 함량에 따라 밴드갭 에너지가 조절되도록 In_xGa₁ _- _xN(0≤x≤1) 등의 반도체 재료로 형성될 수 있다. 또한, 활성층(30)은 양자 장벽층과 양자 우물층이 서로 교대로 적층된 다중 양자 우물(multi-quantumn well, MQW)층일 수 있다.The active layer 30 emits light having a predetermined energy by recombination of electrons and holes, and semiconductor materials such as In _x Ga ₁ _- _x N (0 ≦ _x ≦ 1) such that the band gap energy is adjusted according to the indium content. It can be formed as. In addition, the active layer 30 may be a multi-quantum well (MQW) layer in which a quantum barrier layer and a quantum well layer are alternately stacked.

제2도전형 반도체층(50)은 제2도전형 불순물로 도핑된 질화물 반도체로 형성될 수 있다. 즉, 제2도전형 반도체층(50)은 Al_xIn_yGa_(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 반도체 재료를 제2도전형 불순물로 도핑하여 형성될 수 있다. 제2도전형 반도체층(50)을 형성하는 상기 질화물 반도체는 예를 들어, GaN, AlGaN, InGaN 등을 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 불순물은 p형 불순물일 수 있으며, 상기 p형 불순물은 예를 들어, Mg, Zn, Be 등을 포함할 수 있다. 그리고, 제2도전형 반도체층(50)은 MOCVD, HVPE, MBE 등으로 성장될 수 있다. 한편, 제1 및 제2도전형 반도체층(20, 50)은 각각 n형 및 p형 반도체층이라고 설명되었으나, 이와 반대로 각각 p형 및 n형 반도체층일 수 있다.The second conductive semiconductor layer 50 may be formed of a nitride semiconductor doped with a second conductive impurity. That is, the second conductive semiconductor layer 50 has an Al _x In _y Ga _(1-xy) N composition formula, where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ x + y ≦ 1. It may be formed by doping a semiconductor material with a second conductive impurity. The nitride semiconductor forming the second conductive semiconductor layer 50 may include, for example, GaN, AlGaN, InGaN, or the like. The second conductive impurity may be a p-type impurity, and the p-type impurity may include, for example, Mg, Zn, Be, or the like. In addition, the second conductive semiconductor layer 50 may be grown by MOCVD, HVPE, MBE, or the like. Meanwhile, although the first and second conductive semiconductor layers 20 and 50 are described as n-type and p-type semiconductor layers, respectively, the first and second conductive semiconductor layers 20 and 50 may be p-type and n-type semiconductor layers, respectively.

그래핀층(40)은 제1도전형 반도체층(20)과 활성층(30) 사이 및 활성층(30)과 제2도전형 반도체층(50) 사이 중에서 적어도 어느 하나의 사이에 마련될 수 있다. 즉, 그래핀층(40)은 제1도전형 반도체층(20) 상에 마련되거나, 활성층(30) 상에 마련될 수 있다. 도 1에는 그래핀층(40)이 활성층(30)과 제2도전형 반도체층(50) 사이에 형성된 것으로 도시되었으나, 그래핀층(40)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니다. 그래핀층(40)은 제1도전형 반도체층(20) 또는 활성층(30) 상에 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 기계적 또는 화학적 박리법, 에피택시(epitaxy) 성장법 등으로 형성될 수 있다. 한편, 그래핀층(40)은 복수 개의 그래핀이 적층된 구조를 포함할 수 있다. 즉, 그래핀층(40)은 하나의 그래핀일 수 있으나, 수 내지 수십 개의 그래핀 예를 들어, 2 내지 10개의 그래핀이 적층된 구조를 포함할 수 있다.The graphene layer 40 may be provided between at least one of the first conductive semiconductor layer 20 and the active layer 30 and between the active layer 30 and the second conductive semiconductor layer 50. That is, the graphene layer 40 may be provided on the first conductive semiconductor layer 20 or on the active layer 30. Although the graphene layer 40 is illustrated as being formed between the active layer 30 and the second conductive semiconductor layer 50 in FIG. 1, the position of the graphene layer 40 is not limited thereto. The graphene layer 40 may be formed on the first conductive semiconductor layer 20 or the active layer 30 by chemical vapor deposition (CVD), mechanical or chemical exfoliation, epitaxial growth, or the like. Can be. Meanwhile, the graphene layer 40 may include a structure in which a plurality of graphenes are stacked. That is, the graphene layer 40 may be one graphene, but may include a structure in which several to tens of graphenes, for example, two to ten graphenes are stacked.

그래핀층(40)을 형성하는 그래핀(graphene)은 탄소원자들이 2차원 상에서 벌집 모양의 배열을 이루면서 원자 한 층의 두께 예를 들어, 약 0.34nm의 두께를 가지는 전도성 물질이다. 그래핀은 구조적, 화학적으로 매우 안정적이며, 우수한 전도체로서 실리콘보다 약 100배 정도 빠른 전하 이동도를 가지고, 구리보다 약 100배 정도 많은 전류를 흐르게 할 수 있다. 또한, 그래핀은 투명도가 우수한데, 종래에 투명 전극으로 사용되던 ITO(indium tin oxide)보다 높은 투명도를 갖는다.Graphene (graphene) forming the graphene layer 40 is a conductive material having a thickness of, for example, about 0.34 nm of the atomic layer of the carbon atoms in a honeycomb arrangement in two dimensions. Graphene is structurally and chemically very stable, and is a good conductor, it has a charge mobility about 100 times faster than silicon and can carry about 100 times more current than copper. In addition, graphene is excellent in transparency, and has a higher transparency than indium tin oxide (ITO), which is conventionally used as a transparent electrode.

그래핀층(40)은 광자 결정(photonic crystal) 구조를 포함할 수 있다. 상기 광자 결정 구조는 굴절률이 다른 주기적인 격자 구조를 인위적으로 만들어서 전자기파의 전달 및 발생을 제어할 수 있는 구조를 말한다. 굴절률이 다른 주기적인 격자 구조 내에서는 광자 결정의 영향으로 전파 모드가 존재하지 못하는 특정 파장 대역이 존재하게 된다. 이와 같이, 전파 모드가 존재하지 못하는 영역을, 전자 상태가 존재할 수 없는 에너지 영역과 비슷하게, 전자기적 밴드 갭(electromagentic band gap) 또는 광자 밴드 갭(photonic band gap)이라고 부르고, 이러한 밴드 갭을 갖는 구조를 광자 결정이라고 한다. 이 경우, 광자 결정의 주기가 광의 파장과 비슷한 크기를 가지면 광자 밴드 갭 구조를 갖게 된다. 이러한 광자 결정 구조를 활용하면 빛의 전파(propagation)를 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 자발 방출의 제어도 가능하여 발광 소자의 성능 향상과 소형화에 기여할 수 있다. 즉, 특정한 에너지를 갖는 광자들이 광자 밴드 갭 내에 있도록 광자 결정이 형성되면 광자들이 측면 전파되는 것을 방지할 수 있어 거의 모든 광자들이 발광 소자의 외부로 방출될 수 있으므로, 발광 소자의 광 추출 효율이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.The graphene layer 40 may include a photonic crystal structure. The photonic crystal structure refers to a structure capable of controlling the transmission and generation of electromagnetic waves by artificially creating a periodic lattice structure having different refractive indices. Within periodic grating structures with different refractive indices, there is a specific wavelength band where no propagation mode exists due to the effects of photonic crystals. As such, an area in which no propagation mode exists is called an electromagnetic band gap or photonic band gap, similar to an energy area in which an electronic state cannot exist, and has a structure having such a band gap. Is called photon crystal. In this case, if the period of the photonic crystal has a size similar to the wavelength of light, it has a photon band gap structure. By utilizing the photonic crystal structure, not only the propagation of light can be controlled, but also the spontaneous emission can be controlled, thereby contributing to performance improvement and miniaturization of the light emitting device. That is, when photonic crystals are formed such that photons having a specific energy are within the photon band gap, photons can be prevented from propagating sidewards and almost all photons can be emitted to the outside of the light emitting device, thereby improving light extraction efficiency of the light emitting device. You can expect the effect.

그래핀층(40)에 형성된 상기 광자 결정 구조는 활성층(30)에서 발생한 빛이 활성층(30)과 제1 및 제2전도형 반도체층(20, 50)간의 굴절률 차이에 의해서 전반사되어 발광 소자의 외부로 방출되지 못하는 것을 방지할 수 있다. 빛이 굴절률이 작은 물질에서 굴절률이 큰 물질로 전파되는 경우, 두 물질의 계면에서의 빛의 입사각이 임계각보다 큰 경우 빛은 굴절률이 큰 물질로 전파되지 못하고, 상기 계면에서 전부 반사될 수다. 이렇게 빛이 굴절률이 다른 물질을 투과하지 못하고, 전부 반사되는 현상을 전반사(total refelction)라고 한다. 본 실시예에 따른 발광 소자는 상기 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층(40)이 이런 전반사 현상을 방지하여, 활성층(30)에서 발생한 빛이 발광 소자의 외부로 방출되게 할 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 활성층(30)에서 발생한 빛은 그래핀층(40)을 통해서 발광 소자의 외부로 방출될 수 있다.In the photonic crystal structure formed on the graphene layer 40, the light generated in the active layer 30 is totally reflected by the difference in refractive index between the active layer 30 and the first and second conductive semiconductor layers 20 and 50 so that the outside of the light emitting device Can be prevented from being released. When light propagates from a material having a small refractive index to a material having a large refractive index, when the incident angle of light at an interface between two materials is greater than a critical angle, the light may not propagate to the material having a large refractive index and may be totally reflected at the interface. The phenomenon in which light does not penetrate materials having different refractive indices and is totally reflected is called total refelction. In the light emitting device according to the present embodiment, the graphene layer 40 having the photonic crystal structure may prevent the total reflection phenomenon such that light generated in the active layer 30 may be emitted to the outside of the light emitting device. That is, as shown in FIG. 1, light generated in the active layer 30 may be emitted to the outside of the light emitting device through the graphene layer 40.

그리고, 상기 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층(40) 및 이와 접하고 있는 활성층(30), 제1도전형 반도체층(20) 및 제2도전형 반도체층(50) 중에서 적어도 하나의 층과의 계면에서는 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)이 일어날 수 있다. 표면 플라즈몬 파(surface plasmon wave)란 전도체와 유전체의 경계 면을 따라 진행하는 전자기파의 일종이다. 특정 파장의 광을 평편한 전도체에 조사하는 경우, 대배분의 광 에너지가 자유 전자로 전이되는 공명 현상이 일어날 수 있으며, 이를 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)이라고 한다. 특히, 나노 크기의 전도체 구조에서 발생한 표면 플라즈몬을 국소 표면 플라즈몬 공명(localized surface plasmon resonance)이라고 한다. 이렇게 표면 플라즈몬 공명이 일어나기 위한 조건으로는 입사광의 파장, 전도체와 접하고 있는 물질의 굴절률 등이 있으며, 활성층(30)과 그래핀층(40) 간의 거리가 중요할 수 있다. 활성층(30)에서 방출된 광은 그래핀층(40)의 표면 플라즈몬을 여기시켜, 활성층(30)에서 발생하는 빛의 양을 증가시킬 수 있으며, 활성층(30)의 내부 양자 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 그래핀층(40)에 형성된 상기 광자 결정 구조는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 더 상세하게 설명하기로 한다.In addition, at an interface with at least one of the graphene layer 40 having the photonic crystal structure and the active layer 30, the first conductive semiconductor layer 20, and the second conductive semiconductor layer 50 in contact therewith, Surface plasmon resonance can occur. Surface plasmon waves are a type of electromagnetic waves that travel along the interface between a conductor and a dielectric. When irradiating light of a certain wavelength onto a flat conductor, resonance may occur, in which large amounts of light energy are transferred to free electrons, which is called surface plasmon resonance. In particular, surface plasmons that occur in nanoscale conductor structures are called localized surface plasmon resonances. Such conditions for surface plasmon resonance may include the wavelength of incident light, the refractive index of the material in contact with the conductor, and the distance between the active layer 30 and the graphene layer 40 may be important. Light emitted from the active layer 30 may excite the surface plasmon of the graphene layer 40 to increase the amount of light generated in the active layer 30, and may improve the internal quantum efficiency of the active layer 30. . Meanwhile, the photonic crystal structure formed on the graphene layer 40 may have various shapes, which will be described in more detail with reference to FIGS. 2A to 2C.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(100)의 다양한 그래핀층의 평면도를 개략적으로 도시한 것이다.2A to 2C schematically show plan views of various graphene layers of the graphene photonic crystal light emitting device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(100)의 그래핀층(도 1의 40)은 주기적으로 배열된 복수 개의 그래핀 기둥(41)을 포함할 수 있다. 여기에서, 그래핀 기둥(41)은 그래핀을 부분적으로 에칭하여 형성할 수 있다. 복수 개의 그래핀 기둥(41)은 예를 들어, 활성층(30) 상에 마련될 수 있다. 복수 개의 그래핀 기둥(41)은 소정 간격 이격되어 규칙적으로 배열될 수 있으며, 그래핀 기둥(41) 사이의 상기 소정 간격은 그래핀층(40)의 광자 결정 구조의 광자 밴드 갭에 따라서 결정될 수 있다. 그리고, 그래핀 기둥(41)의 크기도 상기 광자 밴드 갭을 제어하기 위해서 선택될 수 있다. 또한, 그래핀 기둥(41)의 단면 형상은 원형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 정사각형, 오각형, 육각형 등의 다각형일 수 있다. 한편, 그래핀 기둥(41)은 복수 개의 그래핀이 적층된 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들어 2 내지 10개의 그래핀이 적층된 구조를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2A, the graphene layer (40 in FIG. 1) of the graphene photonic crystal light emitting device 100 according to the present exemplary embodiment may include a plurality of graphene pillars 41 arranged periodically. Here, the graphene pillars 41 may be formed by partially etching the graphene. The plurality of graphene pillars 41 may be provided, for example, on the active layer 30. The plurality of graphene pillars 41 may be regularly arranged at predetermined intervals, and the predetermined interval between the graphene pillars 41 may be determined according to the photon band gap of the photonic crystal structure of the graphene layer 40. . In addition, the size of the graphene pillar 41 may also be selected to control the photon band gap. In addition, the cross-sectional shape of the graphene pillar 41 is illustrated as a circle, but is not limited thereto, and may be a polygon such as a square, a pentagon, or a hexagon. Meanwhile, the graphene pillar 41 may include a structure in which a plurality of graphenes are stacked, for example, a structure in which 2 to 10 graphenes are stacked.

도 2b를 참조하면, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(100)의 그래핀층(도 1의 40)은 복수 개의 홀(45)이 주기적으로 형성된 그래핀(43)을 포함할 수 있다. 즉, 그래핀(43)은 그래핀 나노메쉬 형태일 수 있다. 여기에서, 홀(45)은 그래핀을 부분적으로 에칭하여 형성할 수 있다. 복수 개의 홀(45)은 예를 들어, 활성층(30) 상에 마련될 수 있다. 복수 개의 홀(45)은 그래핀(43)에 소정 간격 이격되어 규칙적으로 형성될 수 있으며, 홀(45) 사이의 상기 소정 간격은 그래핀층(40)의 광자 결정 구조의 광자 밴드 갭에 따라서 결정될 수 있다. 그리고, 홀(45)의 크기도 상기 광자 밴드 갭에 따라서 선택될 수 있다. 또한, 홀(45)의 단면 형상은 원형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 정사각형, 오각형, 육각형 등의 다각형일 수 있다. 한편, 그래핀(43)은 복수 개의 그래핀이 적층된 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들어 2 내지 10개의 그래핀이 적층된 구조를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2B, the graphene layer (40 in FIG. 1) of the graphene photonic crystal light emitting diode 100 according to the present exemplary embodiment may include graphene 43 in which a plurality of holes 45 are periodically formed. . That is, the graphene 43 may be in the form of graphene nanomesh. Here, the hole 45 may be formed by partially etching the graphene. The plurality of holes 45 may be provided on the active layer 30, for example. The plurality of holes 45 may be regularly spaced apart from the graphene 43 by a predetermined interval, and the predetermined interval between the holes 45 may be determined according to the photon band gap of the photonic crystal structure of the graphene layer 40. Can be. In addition, the size of the hole 45 may be selected according to the photon band gap. In addition, the cross-sectional shape of the hole 45 is illustrated as a circle, but is not limited thereto, and may be a polygon such as a square, a pentagon, or a hexagon. Meanwhile, the graphene 43 may include a structure in which a plurality of graphenes are stacked, for example, a structure in which 2 to 10 graphenes are stacked.

그리고, 도 2c를 참조하면, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(100)의 그래핀층(도 1의 40)은 주기적으로 배열된 복수 개의 그래핀 나노리본(47)을 포함할 수 있다. 여기에서, 그래핀 나노리본(47)은 그래핀 띠 모양을 말하며, 그래핀을 부분적으로 에칭하여 형성할 수 있다. 복수 개의 그래핀 나노리본(47)은 예를 들어, 활성층(30) 상에 마련될 수 있다. 복수 개의 그래핀 나노리본(47)은 소정 간격 이격되어, 서로 나란하게 규칙적으로 형성될 수 있으며, 그래핀 나노리본(47) 사이의 상기 소정 간격은 그래핀층(40)의 광자 결정 구조의 광자 밴드 갭에 따라서 선택될 수 있다. 그리고, 그래핀 나노리본(47)의 크기 즉, 너비도 상기 광자 밴드 갭에 따라서 선택될 수 있다. 한편, 그래핀 나노리본(47)은 복수 개의 그래핀이 적층된 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들어 2 내지 10개의 그래핀이 적층된 구조를 포함할 수 있다.2C, the graphene layer 40 of FIG. 1 of the graphene photonic crystal light emitting diode 100 according to the present exemplary embodiment may include a plurality of graphene nanoribbons 47 periodically arranged. . Here, the graphene nanoribbons 47 refer to graphene strips, and may be formed by partially etching the graphene. The plurality of graphene nanoribbons 47 may be provided, for example, on the active layer 30. The plurality of graphene nanoribbons 47 may be regularly spaced apart from each other, and may be regularly formed in parallel with each other. The predetermined spacing between the graphene nanoribbons 47 may be a photon band of a photonic crystal structure of the graphene layer 40. It can be selected according to the gap. In addition, the size, that is, width, of the graphene nanoribbons 47 may also be selected according to the photon band gap. Meanwhile, the graphene nanoribbons 47 may include a structure in which a plurality of graphenes are stacked, for example, a structure in which 2 to 10 graphenes are stacked.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(110, 120)의 전극 배치 관계를 도시한 개략적인 단면도이다.3A and 3B are schematic cross-sectional views illustrating electrode arrangement relationships of graphene photonic crystal light emitting devices 110 and 120 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(110)는 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 제1도전형 반도체층(20), 제1도전형 반도체층(20) 상에 마련된 활성층(30), 활성층(30) 상에 마련된 제2도전형 반도체층(50) 및 제1도전형 반도체층(20)과 활성층(30) 사이 및 활성층(30) 및 제2도전형 반도체층(50) 사이 중에서 어느 하나의 사이에 마련되고, 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층(40)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3A, the graphene photonic crystal light emitting device 110 according to the present exemplary embodiment may include a substrate 10, a first conductive semiconductor layer 20 and a first conductive semiconductor layer provided on the substrate 10. 20, the second conductive semiconductor layer 50 and the first conductive semiconductor layer 20 and the active layer 30 provided between the active layer 30 and the second conductive semiconductor layer 50 provided on the active layer 30. The graphene layer 40 may be provided between any one of the conductive semiconductor layers 50 and have a photonic crystal structure.

그리고, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(110)는 기판(10) 상에 마련된 제1전극(60)과 제2도전형 반도체층(50) 상에 마련된 제2전극(70)을 포함할 수 있다. 제1전극(60) 또는 제2전극(70)은 그래핀으로 형성될 수 있으며, 특히 활성층(30)에서 발생하는 빛이 방출되는 방향에 마련된 제1전극(60) 또는 제2전극(70)은 그래핀으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 활성층(30)에서 발생한 빛이 제2전극(70) 방향으로 방출되는 경우, 제2전극(70)이 그래핀으로 형성될 수 있다. 그래핀은 종래 투명 전극으로 사용되던 ITO(indium tin oxide)보다 투명도, 전기 전도도와 열 전도도가 더 높기 때문에, 발광 소자의 효율이 향상될 수 있다. 또한, 그래핀은 ITO보다 더 유연(flexible)하기 때문에, 플렉서블 디스플레이 소자에 더 적합할 수 있다.In addition, the graphene photonic crystal light emitting device 110 according to the present exemplary embodiment may include the first electrode 60 provided on the substrate 10 and the second electrode 70 provided on the second conductive semiconductor layer 50. It may include. The first electrode 60 or the second electrode 70 may be formed of graphene, and in particular, the first electrode 60 or the second electrode 70 provided in a direction in which light generated from the active layer 30 is emitted. May be formed of graphene. For example, when light generated in the active layer 30 is emitted toward the second electrode 70, the second electrode 70 may be formed of graphene. Since graphene has higher transparency, electrical conductivity, and thermal conductivity than indium tin oxide (ITO), which is used as a transparent electrode, the efficiency of the light emitting device can be improved. In addition, graphene may be more suitable for flexible display devices because it is more flexible than ITO.

도 3b를 참조하면, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(120)는 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 제1도전형 반도체층(20), 제1도전형 반도체층(20) 상에 마련된 활성층(30), 활성층(30) 상에 마련된 제2도전형 반도체층(50) 및 제1도전형 반도체층(20)과 활성층(30) 사이 및 활성층(30) 및 제2도전형 반도체층(50) 사이 중에서 어느 하나의 사이에 마련되고, 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층(40)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3B, the graphene photonic crystal light emitting device 120 according to the present exemplary embodiment may include a substrate 10, a first conductive semiconductor layer 20 and a first conductive semiconductor layer (eg, provided on the substrate 10). 20, the second conductive semiconductor layer 50 and the first conductive semiconductor layer 20 and the active layer 30 provided between the active layer 30 and the second conductive semiconductor layer 50 provided on the active layer 30. The graphene layer 40 may be provided between any one of the conductive semiconductor layers 50 and have a photonic crystal structure.

그리고, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(120)는 제1도전형 반도체층(20) 상에 활성층(30), 그래핀층(40) 및 제2도전형 반도체층(50)과 이격되어 마련된 제1전극(65)을 포함할 수 있다. 즉, 제1전극(65)은 활성층(30), 그래핀층(40) 및 제2도전형 반도체층(50)을 메사 에칭하고, 상기 메사 에칭에 의해서 노출된 제1도전형 반도체층(20) 상에 마련될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(120)는 제2도전형 반도체층(50) 상에 마련된 제2전극(75)을 포함할 수 있다. 제1전극(65) 및 제2전극(75) 중에서 적어도 하나의 전극은 그래핀으로 형성될 수 있다. 그래핀은 종래 투명 전극으로 사용되던 ITO(indium tin oxide)보다 투명도, 전기 전도도 및 열 전도도가 더 높기 때문에, 발광 소자의 효율이 향상될 수 있다.In addition, the graphene photonic crystal light emitting device 120 according to the present embodiment is spaced apart from the active layer 30, the graphene layer 40, and the second conductive semiconductor layer 50 on the first conductive semiconductor layer 20. The first electrode 65 may be provided. That is, the first electrode 65 mesa-etches the active layer 30, the graphene layer 40, and the second conductive semiconductor layer 50, and exposes the first conductive semiconductor layer 20 exposed by the mesa etching. It may be provided on. In addition, the graphene photonic crystal light emitting device 120 according to the present exemplary embodiment may include a second electrode 75 provided on the second conductive semiconductor layer 50. At least one of the first electrode 65 and the second electrode 75 may be formed of graphene. Since graphene has higher transparency, electrical conductivity, and thermal conductivity than indium tin oxide (ITO), which is conventionally used as a transparent electrode, efficiency of the light emitting device can be improved.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(200)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 앞서 설명한 그래핀 광자 결정 발광 소자(100, 110, 120)와의 차이점을 위주로 상세하게 설명하도록 한다.4 is a schematic cross-sectional view of a graphene photonic crystal light emitting device 200 according to another embodiment of the present invention. The difference from the above-described graphene photonic crystal light emitting devices 100, 110, and 120 will be described in detail.

본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(200)는 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 제1도전형 반도체층(20), 제1도전형 반도체층(20) 상에 마련되고, 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층(40), 그래핀층(40) 상에 마련된 활성층(30), 활성층(30) 상에 마련된 제2도전형 반도체층(50)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(200)는 활성층(30)에서 발생한 빛이 그래핀층(40)을 통해서 기판(10) 쪽으로 방출될 수 있다. 그리고, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(200)는 기판(10) 상에 마련된 방열용 그래핀(80)을 더 포함할 수 있다. 그래핀은 전기 전도도뿐만 아니라, 열 전도도도 우수하기 때문에, 기판(10) 상에 마련된 방열용 그래핀(80)은 발광 소자에서 발생한 열을 더 효율적으로 분산시키고, 발광 소자의 외부로 방출시킬 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(200)는 도 3a 또는 도 3b에 도시된 바와 같이 배치된 전극들을 더 포함할 수 있다.The graphene photonic crystal light emitting device 200 according to the present exemplary embodiment is provided on the substrate 10, the first conductive semiconductor layer 20, and the first conductive semiconductor layer 20 provided on the substrate 10. The photonic crystal structure may include a graphene layer 40, an active layer 30 provided on the graphene layer 40, and a second conductive semiconductor layer 50 provided on the active layer 30. In the graphene photonic crystal light emitting device 200 according to the present exemplary embodiment, light generated in the active layer 30 may be emitted toward the substrate 10 through the graphene layer 40. In addition, the graphene photonic crystal light emitting device 200 according to the present exemplary embodiment may further include a heat dissipation graphene 80 provided on the substrate 10. Since graphene is excellent in electrical conductivity as well as thermal conductivity, the heat radiation graphene 80 provided on the substrate 10 can more efficiently dissipate heat generated from the light emitting device and release it to the outside of the light emitting device. have. Meanwhile, the graphene photonic crystal light emitting device 200 according to the present exemplary embodiment may further include electrodes disposed as shown in FIG. 3A or 3B.

또한, 방열용 그래핀(80)은 발광 소자의 방열 효과를 극대화하기 위해서, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층(40)과 같은 형상을 포함할 수 있다. 즉, 방열용 그래핀(80)은 주기적으로 배열된 패턴을 포함할 수 있다. 상기 패턴은 예를 들어, 주기적으로 배열된 복수 개의 그래핀 기둥, 복수 개의 홀이 주기적으로 형성된 그래핀 또는 주기적으로 나란하게 배열된 복수 개의 그래핀 나노리본을 포함할 수 있다. 상기 패턴의 배열 주기와 크기는 발광 소자의 방열 효과를 극대화하기 위해서 선택될 수 있다. In addition, the graphene 80 for heat radiation may include the same shape as the graphene layer 40 in which the photonic crystal structure shown in FIGS. 2A to 2C is formed in order to maximize the heat radiation effect of the light emitting device. That is, the heat dissipation graphene 80 may include a pattern arranged periodically. The pattern may include, for example, a plurality of graphene pillars periodically arranged, graphene periodically formed with a plurality of holes, or a plurality of graphene nanoribbons periodically arranged side by side. The arrangement period and the size of the pattern may be selected to maximize the heat radiation effect of the light emitting device.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(210)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.5 is a schematic cross-sectional view of a graphene photonic crystal light emitting device 210 according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(210)는 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 제1도전형 반도체층(20), 제1도전형 반도체층(20) 상에 마련되고, 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층(40), 그래핀층(40) 상에 마련된 활성층(30), 활성층(30) 상에 마련된 제2도전형 반도체층(50)을 포함할 수 있다. 그리고, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(210)는 기판(10)을 둘러싸도록 마련된 방열용 그래핀(85)을 더 포함할 수 있다. 즉, 방열용 그래핀(85)은 기판(10)의 표면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 그래핀은 전기 전도도뿐만 아니라, 열 전도도가 우수하기 때문에, 기판(10)을 둘러싸고 있는 방열용 그래핀(85)은 발광 소자에서 발생한 열을 더 효율적으로 분산시키고, 외부로 방출시킬 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 그래핀 광자 결정 발광 소자(210)는 도 3a 또는 도 3b에 도시된 바와 같이 배치된 전극들을 더 포함할 수 있다.The graphene photonic crystal light emitting device 210 according to the present exemplary embodiment is provided on the substrate 10, the first conductive semiconductor layer 20 and the first conductive semiconductor layer 20 provided on the substrate 10. The photonic crystal structure may include a graphene layer 40, an active layer 30 provided on the graphene layer 40, and a second conductive semiconductor layer 50 provided on the active layer 30. In addition, the graphene photonic crystal light emitting device 210 according to the present exemplary embodiment may further include a heat dissipation graphene 85 provided to surround the substrate 10. That is, the heat dissipation graphene 85 may be formed to surround the surface of the substrate 10. Since graphene is excellent in electrical conductivity as well as thermal conductivity, the heat radiation graphene 85 surrounding the substrate 10 can more efficiently dissipate heat generated in the light emitting device and release it to the outside. Meanwhile, the graphene photonic crystal light emitting device 210 according to the present exemplary embodiment may further include electrodes disposed as shown in FIG. 3A or 3B.

또한, 방열용 그래핀(85)은 발광 소자의 방열 효과를 극대화하기 위해서, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 광자 결정 구조가 형성된 그래핀층(40)과 같은 형상을 포함할 수 있다. 즉, 방열용 그래핀(80)은 주기적으로 배열된 패턴을 포함할 수 있다. 상기 패턴은 예를 들어, 주기적으로 배열된 복수 개의 그래핀 기둥, 복수 개의 홀이 주기적으로 형성된 그래핀 또는 주기적으로 나란하게 배열된 복수 개의 그래핀 나노리본을 포함할 수 있다. 상기 패턴의 배열 주기와 크기는 발광 소자의 방열 효과를 극대화하기 위해서 선택될 수 있다. In addition, the graphene 85 for heat radiation may include the same shape as the graphene layer 40 in which the photonic crystal structure shown in FIGS. 2A to 2C is formed in order to maximize the heat radiation effect of the light emitting device. That is, the heat dissipation graphene 80 may include a pattern arranged periodically. The pattern may include, for example, a plurality of graphene pillars periodically arranged, graphene periodically formed with a plurality of holes, or a plurality of graphene nanoribbons periodically arranged side by side. The arrangement period and the size of the pattern may be selected to maximize the heat radiation effect of the light emitting device.

이러한 본 발명인 그래핀 광자 결정 발광 소자는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Such a graphene photonic crystal light emitting device of the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings for clarity, but this is merely illustrative, and those skilled in the art may have various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

10: 기판 20: 제1도전형 반도체층
30: 활성층 40: 그래핀층
50: 제2도전형 반도체층 60, 65: 제1전극
70, 75: 제2전극 80, 85: 방열용 그래핀10: substrate 20: first conductive semiconductor layer
30: active layer 40: graphene layer
50: second conductive semiconductor layer 60, 65: first electrode
70, 75: second electrode 80, 85: heat dissipation graphene

Claims

Board;
A first conductive semiconductor layer provided on the substrate;
An active layer provided on the first conductive semiconductor layer;
A second conductive semiconductor layer provided on the active layer; And
And a graphene layer provided between any one of the first conductive semiconductor layer and the active layer and between the active layer and the second conductive semiconductor layer and having a photonic crystal structure.

The method of claim 1,
The photonic crystal structure is a graphene photonic crystal light emitting device comprising a plurality of graphene pillars arranged periodically.

The method of claim 1,
The photonic crystal structure includes a graphene photonic crystal light emitting device comprising a graphene formed with a plurality of holes periodically.

The method of claim 1,
The photonic crystal structure is a graphene photonic crystal light emitting device comprising a plurality of graphene nanoribbons arranged periodically.

The method of claim 1,
The graphene layer is a graphene photonic crystal light emitting device comprising a structure in which a plurality of graphene is stacked.

The method of claim 5, wherein
The graphene layer is a graphene photonic crystal light emitting device comprising a structure in which 2 to 10 graphene is stacked.

The method of claim 1,
And the first conductive semiconductor layer is an n-type semiconductor layer, and the second conductive semiconductor layer is a p-type semiconductor layer.

The method of claim 1,
And a second electrode provided between the substrate and the first conductive semiconductor layer, and further comprising a second electrode provided on the second conductive semiconductor layer.

The method of claim 1,
Further comprising a first electrode on the first conductive semiconductor layer spaced apart from the active layer, the graphene layer and the second conductive semiconductor layer, further comprising a second electrode provided on the second conductive semiconductor layer Graphene photonic crystal light emitting device comprising.

The method of claim 2,
A graphene photonic crystal light emitting device having a cross-sectional shape of the graphene pillar is circular or polygonal.

The method of claim 3, wherein
Graphene photonic crystal light emitting device of the shape of the hole is circular or polygonal.

The method of claim 1,
Graphene photonic crystal light emitting device further comprising a graphene for heat radiation on the substrate.

The method of claim 12,
The graphene for heat dissipation is a graphene photonic crystal light emitting device surrounding the surface of the substrate.

The method of claim 12,
The graphene photonic crystal light emitting device including the heat dissipation pattern is arranged periodically.