(57)【要約】【課題】中央に集中化された電流通路構造を有するナノロッド発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１導電型にドーピングされた第１半導体層と、第１半導体層上に配置された発光層と、発光層上に配置され、第１導電型と電気的に相反する第２導電型にドーピングされた第２半導体層と、発光層の下部表面の中心部と第１半導体層との間、または前記発光層の上部表面の中心部と第２半導体層との間に配置された導電層と、導電層の側壁を取り囲むように配置された電流遮断層と、を含むナノロッド発光素子である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型にドーピングされた第１半導体層と、
前記第１半導体層上に配置された発光層と、
前記発光層上に配置され、第１導電型と電気的に相反する第２導電型にドーピングされた第２半導体層と、
前記発光層の下部表面の中心部と前記第１半導体層との間、及び前記発光層の上部表面の中心部と前記第２半導体層との間のうち少なくとも１つの位置に配置された導電層と、
前記導電層の側壁を取り囲むように配置された電流遮断層と、を含むことを特徴とするナノロッド発光素子。
【請求項２】
前記第１半導体層は、単一組成の半導体材料からなる単一層であることを特徴とする請求項１に記載のナノロッド発光素子。
【請求項３】
前記第２半導体層は、前記第１半導体層の材料と同じ単一組成の半導体材料からなる単一層であることを特徴とする請求項２に記載のナノロッド発光素子。
【請求項４】
前記電流遮断層は、酸化物材料を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子。
【請求項５】
前記導電層は、前記発光層の下部表面の中心部と前記第１半導体層との間に配置された第１導電層、及び前記発光層の上部表面の中心部と前記第２半導体層との間に配置された第２導電層を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子。
【請求項６】
前記電流遮断層は、前記発光層の下部表面と前記第１半導体層との間で、前記第１導電層の側壁を取り囲むように配置された第１電流遮断層、及び前記発光層の上部表面と前記第２半導体層との間で、前記第２導電層の側壁を取り囲むように配置された第２電流遮断層を含むことを特徴とする請求項５に記載のナノロッド発光素子。
【請求項７】
前記発光層は、第１量子井戸構造及び第２量子井戸構造を含み、
前記導電層は、前記第１量子井戸構造と第２量子井戸構造との間の中心部に配置された第３導電層をさらに含み、
前記電流遮断層は、前記第１量子井戸構造と第２量子井戸構造との間のエッジで、前記第３導電層の側壁を取り囲むように配置された第３電流遮断層をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のナノロッド発光素子。
【請求項８】
前記第１半導体層の直径、前記電流遮断層の直径、前記発光層の直径、及び前記第２半導体層の直径が同じであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子。
【請求項９】
前記電流遮断層の外径は、０．０５μｍないし２μｍの範囲を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子。
【請求項１０】
前記導電層の直径は、０．０１μｍ以上であり、前記電流遮断層の外径よりも小さいことを特徴とする請求項９に記載のナノロッド発光素子。
【請求項１１】
前記ナノロッド発光素子の高さは、１μｍないし２０μｍの範囲を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子。
【請求項１２】
前記電流遮断層の厚みと、前記導電層の厚みとが同じであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子。
【請求項１３】
前記電流遮断層の厚みは、５ｎｍないし２００ｎｍの範囲を有することを特徴とする請求項１２に記載のナノロッド発光素子。
【請求項１４】
前記導電層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．８５）を含み、前記電流遮断層は、ＡｌＯｘを含み、前記第１及び第２半導体層は、ＡｌＧａＩｎＰを含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子。
【請求項１５】
前記電流遮断層と前記第２半導体層の側面とを取り囲むパッシベーション膜をさらに含むことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子。
【請求項１６】
前記パッシベーション膜は、ＡｌＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ及びＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．９）のうち選択された少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項１５に記載のナノロッド発光素子。
【請求項１７】
前記パッシベーション膜は、前記発光層との界面でヘテロ接合が形成されるように、前記発光層とエピタキシャル関係を有する材料からなることを特徴とする請求項１５に記載のナノロッド発光素子。
【請求項１８】
前記電流遮断層、前記発光層及び前記第２半導体層は、同じ第１直径を有し、前記第１半導体層は、第１直径よりも大きい第２直径を有することを特徴とする請求項１に記載のナノロッド発光素子。
【請求項１９】
複数の画素電極と、
前記複数の画素電極に対応する共通電極と、
それぞれの画素電極と前記共通電極との間に連結された複数のナノロッド発光素子と、を含み、
それぞれのナノロッド発光素子は、
第１導電型にドーピングされた第１半導体層と、
前記第１半導体層上に配置された発光層と、
前記発光層上に配置され、第１導電型と電気的に相反する第２導電型にドーピングされた第２半導体層と、
前記発光層の下部表面の中心部と前記第１半導体層との間、及び前記発光層の上部表面の中心部と前記第２半導体層との間のうち少なくとも１つの位置に配置された導電層と、
前記導電層の側壁を取り囲むように配置された電流遮断層と、を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２０】
半導体基板上に犠牲層を形成するステップと、
前記犠牲層上に、第１導電型にドーピングされた第１半導体層を形成するステップと、
前記第１半導体層上に発光層を形成するステップと、
前記発光層上に、第１導電型と電気的に相反する第２導電型にドーピングされた第２半導体層を形成するステップと、
前記第１半導体層を形成するステップと、前記発光層を形成するステップとの間で、前記第１半導体層上に導電層材料を形成するステップ、または、前記発光層を形成するステップと、前記第２半導体層を形成するステップとの間で、前記発光層上に導電層を形成するステップと、
前記第１半導体層、前記発光層、前記第２半導体層及び前記導電層を部分的にエッチングし、複数のナノロッド発光素子を形成するステップと、
酸化工程を通じて、前記導電層の側壁を酸化させ、前記導電層の側壁を取り囲む電流遮断層を形成するステップと、を含むことを特徴とするナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記第１半導体層は、単一組成の半導体材料からなり、第２半導体層は、前記第１半導体層の材料と同じ単一組成の半導体材料からなることを特徴とする請求項２０に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項２２】
前記第１半導体層の直径、前記電流遮断層の直径、前記発光層の直径、及び前記第２半導体層の直径が同じであることを特徴とする請求項２０または２１に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項２３】
前記電流遮断層の外径は、０．０５μｍないし２μｍの範囲を有することを特徴とする請求項２０から２２のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項２４】
前記導電層の直径は、０．０１μｍ以上であり、前記電流遮断層の外径よりも小さいことを特徴とする請求項２３に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項２５】
前記ナノロッド発光素子の高さは、１μｍないし２０μｍの範囲を有することを特徴とする請求項２０から２４のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項２６】
前記電流遮断層の厚みは、５ｎｍないし２００ｎｍの範囲を有することを特徴とする請求項２０から２５のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項２７】
前記導電層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．８５）を含み、前記電流遮断層は、ＡｌＯｘを含み、前記第１及び第２半導体層は、ＡｌＧａＩｎＰを含むことを特徴とする請求項２０から２６のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項２８】
前記電流遮断層と前記発光層の側面とを取り囲むパッシベーション膜を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２０から２７のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項２９】
前記パッシベーション膜は、ＡｌＯｘ、ＨｆＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ及びＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．９）のうち選択された少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項２８に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項３０】
前記パッシベーション膜は、前記発光層との界面でヘテロ接合が形成されるように、前記発光層とエピタキシャル関係を有する材料からなることを特徴とする請求項２８に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【請求項３１】
前記犠牲層を除去し、前記複数のナノロッド発光素子を分離することを特徴とする請求項２０から３０のいずれか一項に記載のナノロッド発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノロッド発光素子及びその製造方法に係り、より詳しくは、ナノロッドの表面に電流が流れることを防止し、ナノロッドの中心部に電流が流れるようにする、中央に集中化された電流通路構造を有するナノロッド発光素子及びその製造方法また、該ナノロッド発光素子を含むディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）は、従来の光源に比べて、長い寿命、低い消費電力、速い応答速度、環境親和性などの長所を有する次世代光源として知られており、そのような長所によって、産業的な需要が増大している。該ＬＥＤは、通常、照明装置及びディスプレイ装置のバックライトなど、多様な製品に適用されて使用されている。
【０００３】
近年、ＩＩ−ＶＩ族またはＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体を利用した、マイクロ単位またはナノ単位の超小型ＬＥＤが開発されている。また、当該超小型ＬＥＤがディスプレイ画素の発光要素として直接適用されたマイクロＬＥＤディスプレイが開発されている。しかし、ＬＥＤをそのようにマイクロ単位またはナノ単位に小型化する場合、表面欠陥によってＬＥＤの発光効率が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、中央に集中化された電流通路構造を有するナノロッド発光素子及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態によれば、第１導電型にドーピングされた第１半導体層と、前記第１半導体層上に配置された発光層と、前記発光層上に配置され、第１導電型と電気的に相反する第２導電型にドーピングされた第２半導体層と、前記発光層の下部表面の中心部と前記第１半導体層との間、または前記発光層の上部表面の中心部と前記第２半導体層との間に配置された導電層と、前記導電層の側壁を取り囲むように配置された電流遮断層と、を含むナノロッド発光素子が提供される。
【０００６】
前記第１半導体層は、単一組成の半導体材料からなる単一層でもある。
前記第２半導体層は、前記第１半導体層の材料と同じ単一組成の半導体材料からなる単一層でもある。
【０００７】
前記電流遮断層は、酸化物材料を含むことができる。
前記導電層は、前記発光層の下部表面の中心部と前記第１半導体層との間に配置された第１導電層、及び前記発光層の上部表面の中心部と前記第２半導体層との間に配置された第２導電層を含むことができる。
【０００８】
前記電流遮断層は、前記発光層の下部表面と前記第１半導体層との間で、前記第１導電層の側壁を取り囲むように配置された第１電流遮断層、及び前記発光層の上部表面と前記第２半導体層との間で、前記第２導電層の側壁を取り囲むように配置された第２電流遮断層を含むことができる。
【０００９】
前記導電層は、前記発光層の内部の中心部に配置された第３導電層をさらに含み、前記電流遮断層は、前記発光層の内部で、前記第３導電層の側壁を取り囲むように配置された第３電流遮断層をさらに含んでもよい。
【００１０】
前記発光層は、第１量子井戸構造及び第２量子井戸構造を含み、前記第３導電層は、前記第１量子井戸構造と第２量子井戸構造との間の中心部に配置され、前記第３電流遮断層は、前記第１量子井戸構造と第２量子井戸構造との間のエッジに配置されることが可能である。
【００１１】
前記ナノロッド発光素子は、前記第２半導体層の上部表面に配置されたコンタクト層をさらに含んでもよい。
【００１２】
前記第１半導体層の直径、前記電流遮断層の直径、前記発光層の直径、及び前記第２半導体層の直径が同じである。
【００１３】
例えば、前記電流遮断層の外径は、０．０５μｍないし２μｍの範囲を有することができる。
【００１４】
例えば、前記導電層の直径は、０．０１μｍ以上であり、前記電流遮断層の外径よりも小さい。
【００１５】
例えば、前記ナノロッド発光素子の高さは、１μｍないし２０μｍの範囲を有することができる。
【００１６】
前記電流遮断層の厚みと、前記導電層の厚みとが同じである。
例えば、前記電流遮断層の厚みは、５ｎｍないし２００ｎｍの範囲を有することができる。
【００１７】
前記導電層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．８５）を含み、前記電流遮断層は、ＡｌＯｘを含み、前記第１及び第２半導体層は、ＡｌＧａＩｎＰを含むことができる。
【００１８】
前記ナノロッド発光素子は、前記第１半導体層、前記電流遮断層、前記発光層及び前記第２半導体層の側面を取り囲むパッシベーション膜をさらに含んでもよい。
【００１９】
例えば、前記パッシベーション膜は、ＡｌＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ及びＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．９）のうち選択された少なくとも１つの材料を含むことができる。
【００２０】
前記パッシベーション膜は、前記発光層との界面でヘテロ接合が形成されるように、前記発光層とエピタキシャル関係を有する材料からもなる。
【００２１】
前記電流遮断層、前記発光層及び前記第２半導体層は、同じ第１直径を有し、前記第１半導体層は、第１直径よりも大きい第２直径を有することができる。
【００２２】
他の実施形態によれば、複数の画素電極と、前記複数の画素電極に対応する共通電極と、それぞれの画素電極と前記共通電極との間に連結された、上述の実施形態による複数のナノロッド発光素子と、を含むディスプレイ装置が提供される。
【００２３】
さらに他の実施形態によれば、半導体基板上に犠牲層を形成するステップ；前記犠牲層上に、第１導電型にドーピングされた第１半導体層を形成するステップ；前記第１半導体層上に発光層を形成するステップ；前記発光層上に、第１導電型と電気的に相反する第２導電型にドーピングされた第２半導体層を形成するステップ；前記第１半導体層を形成するステップと、前記発光層を形成するステップとの間で、前記第１半導体層上に導電層材料を形成するステップ、または、前記発光層を形成するステップと、前記第２半導体層を形成するステップとの間で、前記発光層上に導電層を形成するステップ；前記第１半導体層、前記発光層、前記第２半導体層及び前記導電層を部分的にエッチングし、複数のナノロッド発光素子を形成するステップ；及び酸化工程を通じて、前記導電層の側壁を酸化させ、前記導電層の側壁を取り囲む電流遮断層を形成するステップ；を含むナノロッド発光素子の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態によるナノロッド発光素子の概略的な構成を示す断面図である。
【図２Ａ】一実施形態によるナノロッド発光素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【図２Ｂ】一実施形態によるナノロッド発光素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【図２Ｃ】一実施形態によるナノロッド発光素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【図２Ｄ】一実施形態によるナノロッド発光素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【図２Ｅ】一実施形態によるナノロッド発光素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【図３】図２Ａないし図２Ｅに示された方法によって製造された１つのナノロッド発光素子の概略的な構成を示す断面図である。
【図４】他の実施形態によるナノロッド発光素子の概略的な構成を示す断面図である。
【図５】さらに他の実施形態によるナノロッド発光素子の概略的な構成を示す断面図である。
【図６】さらに他の実施形態によるナノロッド発光素子の概略的な構成を示す断面図である。
【図７】ナノロッド発光素子を利用した、一実施形態によるディスプレイ装置の構成を概略的に示す概念図である。
【図８Ａ】図７に示されたディスプレイ装置の作製のために、複数のナノロッド発光素子を、画素電極と共通電極との間に配置する過程を例示的に示す図面である。
【図８Ｂ】図７に示されたディスプレイ装置の作製のために、複数のナノロッド発光素子を、画素電極と共通電極との間に配置する過程を例示的に示す図面である。
【図８Ｃ】図７に示されたディスプレイ装置の作製のために、複数のナノロッド発光素子を、画素電極と共通電極との間に配置する過程を例示的に示す図面である。
【図９】さらに他の実施形態によるナノロッド発光素子の概略的な構成を示す断面図である。
【図１０】一実施形態によるナノロッド発光素子が適用されたディスプレイ装置の一例を示す図面である。
【図１１】一実施形態によるナノロッド発光素子が適用されたディスプレイ装置の他の例を示す図面である。
【図１２】一実施形態によるナノロッド発光素子が適用されたディスプレイ装置のさらに他の例を示す図面である。
【図１３】一実施形態によるナノロッド発光素子が適用されたディスプレイ装置のさらに他の例を示す図面である。
【図１４】一実施形態によるナノロッド発光素子が適用されたディスプレイ装置のさらに他の例を示す図面である。
【図１５】一実施形態によるナノロッド発光素子が適用されたディスプレイ装置のさらに他の例を示す図面である。
【図１６】一実施形態によるナノロッド発光素子が適用されたディスプレイ装置のさらに他の例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付された図面を参照して、中央に集中化された電流通路構造を有するナノロッド発光素子及びその製造方法について詳細に説明する。以下の図面において、同じ参照符号は、同じ構成要素を指し、図面上で、各構成要素の大きさは、説明の明瞭性及び便宜上、誇張されうる。また、以下に述べられる実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、それらの実施形態から多様な変形が可能である。
【００２６】
以下で、「上部」や「上」と記載されたものは、接触して真上にあるものだけでなく、非接触で上にあるものも含む。単数の表現は、文脈上明白に取り立てて意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特に逆の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことを意味する。
【００２７】
「前記」の用語、及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数の両方に該当するものである。方法を構成する段階について、明白に順序を記載するか、または反する記載がなければ、当該段階は、適当な順序で行われてもよく、必ずしも記載された順序に限定されるものではない。
【００２８】
また、明細書に記載された「…部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、それは、ハードウェアまたはソフトウェアにより具現されたり、ハードウェアとソフトウェアとの結合により具現されたりする。
【００２９】
図面に示した構成要素間の線の連結または連結部材は、機能的な連結、及び／または物理的または回路的連結を例示的に表すものであり、実際の装置では、代替可能であったり追加されたりする多様な機能的な連結、物理的な連結、または回路的な連結として表される。
【００３０】
全ての例または例示的な用語の使用は、単に技術的思想を詳細に説明するためのものであり、特許請求の範囲により限定されない限り、当該例または例示的な用語によって範囲が限定されるものではない。
【００３１】
図１は、一実施形態によるナノロッド発光素子の概略的な構成を示す断面図である。図１を参照すれば、一実施形態によるナノロッド発光素子１００は、第１半導体層１０３、第１半導体層１０３上に配置された発光層１０５、発光層１０５上に配置された第２半導体層１０７、第１半導体層１０３と発光層１０５との間に配置された第１電流通路層１０４、及び発光層１０５と第２半導体層１０７との間に配置された第２電流通路層１０６を含む。
【００３２】
第１半導体層１０３は、基板１０１上に配置され、基板１０１と第１半導体層１０３との間に、バッファ層または犠牲層１０２がさらに配置されてもよい。例えば、基板１０１上に犠牲層１０２が配置され、犠牲層１０２上に第１半導体層１０３が配置されてもよい。基板１０１は、ＩＩ−ＶＩ族またはＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体材料からもなる。例えば、基板１０１は、ＧａＡｓからなる。ナノロッド発光素子１００は、基板１０１と犠牲層１０２とを含む状態でも使用可能であるが、ナノロッド発光素子１００を製造した後、基板１０１と犠牲層１０２とを除去した状態でも使用可能である。
【００３３】
第１半導体層１０３と第２半導体層１０７は、ＩＩ−ＶＩ族またはＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体材料からもなる。第１半導体層１０３と第２半導体層１０７は、発光層１０５に電子と正孔を提供する役割を行う。そのために、第１半導体層１０３は、ｎ型またはｐ型にドーピングされ、第２半導体層１０７は、第１半導体層１０３と電気的に相反する導電型にドーピングされる。例えば、第１半導体層１０３がｎ型にドーピングされ、第２半導体層１０７がｐ型にドーピングされるか、あるいは第１半導体層１０３がｐ型にドーピングされ、第２半導体層１０７がｎ型にドーピングされる。第１半導体層１０３または第２半導体層１０７をｎ型にドーピングする場合に、例えば、シリコン（Ｓｉ）をドーパントとして使用することができ、ｐ型にドーピングする場合に、例えば、亜鉛（Ｚｎ）をドーパントとして使用することができる。ｎ型にドーピングされた第１半導体層１０３または第２半導体層１０７は、発光層１０５に電子を提供し、ｐ型にドーピングされた第２半導体層１０７または第１半導体層１０３は、発光層１０５に正孔を提供することができる。
【００３４】
基板１０１と犠牲層１０２は、その上にある第１半導体層１０３と同じ導電型にドーピングされることが可能である。例えば、第１半導体層１０３がｎ型にドーピングされる場合、基板１０１と犠牲層１０２は、ｎ−ＧａＡｓからなる。基板１０１は、犠牲層１０２よりも低い濃度でドーピングされ、犠牲層１０２は、基板１０１よりも高い濃度でドーピングされる。図１に示していないが、第１半導体層１０３と犠牲層１０２との間には、オーミックコンタクトのためのコンタクト層がさらに配置されてもよい。第１半導体層１０３と犠牲層１０２との間に配置されるコンタクト層も、第１半導体層１０３と同じ導電型にドーピングされ、第１半導体層１０３と犠牲層１０２とのドーピング濃度よりも高い濃度でドーピングされる。
【００３５】
発光層１０５は、障壁間に量子井戸が配置された構造を有する。第１半導体層１０３及び第２半導体層１０７から提供された電子と正孔が発光層１０５内の量子井戸内で再結合されつつ、光が発生しうる。発光層１０５内の量子井戸を構成する材料のバンドギャップによっても、発光層１０５で発生する光の波長が決定される。発光層１０５は、１つの量子井戸のみを有してもよく、複数の量子井戸と複数の障壁とが交互に配置された多重量子井戸（ＭＱＷ；ｍｕｌｔｉ−ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ）構造を有してもよい。発光層１０５の厚み、または発光層１０５内の量子井戸の個数は、ナノロッド発光素子１００の駆動電圧と発光効率などを考慮して適宜選択可能である。例えば、発光層１０５の厚みは、ナノロッド発光素子１００の外径Ｄ１の２倍以下に選択される。
【００３６】
また、ナノロッド発光素子１００は、第２半導体層１０７上に配置され、オーミックコンタクトを提供するコンタクト層１０８をさらに含んでもよい。コンタクト層１０８は、第２半導体層１０７と同じ導電型にドーピングされる。例えば、第２半導体層１０７がｐ型にドーピングされた場合、コンタクト層１０８もｐ型にドーピングされる。コンタクト層１０８は、例えば、ＧａＩｎＰ、ＧａＡｓからなる。
【００３７】
本実施形態によるナノロッド発光素子１００は、ナノ規模またはマイクロ規模の非常に小さい大きさを有するナノロッドの形態を有することができる。例えば、ナノロッド発光素子１００は、ほぼ０．０５μｍないし２μｍの範囲の外径Ｄ１を有する。ナノロッドの形態を有するナノロッド発光素子１００は、長手方向に沿ってほぼ均一な外径を有することができる。例えば、第１半導体層１０３、発光層１０５、第２半導体層１０７及びコンタクト層１０８の外径がほぼ同じである。また、第１半導体層１０３の下部表面と第２半導体層１０７の上部表面との長さ、または第１半導体層１０３の下部表面とコンタクト層１０８の上部表面との長さをナノロッド発光素子１００の高さＨとするとき、当該ナノロッド発光素子１００の高さＨは、ほぼ１μｍないし２０μｍの範囲を有することができる。また、ナノロッド発光素子１００は、例えば、５以上の大きい縦横比を有することができる。一般的に、ナノロッド発光素子１００の外径Ｄ１は約６００ｎｍ、高さＨは約５μｍと選択可能である。その場合、ナノロッド発光素子１００の縦横比は８よりも若干大きい。
【００３８】
しかし、そのように小さい大きさで、大きい縦横比のナノロッド発光素子１００を作製すれば、表面積対体積比（ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｏ  ｖｏｌｕｍｅ  ｒａｔｉｏ）が大きくなりつつ、発光層１０５の表面欠陥が増加する。言い換えれば、発光層１０５の外側表面では、不飽和結合（ｄａｎｇｌｉｎｇ  ｂｏｎｄ）による表面欠陥が発生するが、表面積対体積比が大きくなるにつれて、不飽和結合も増加し、それによって、表面欠陥も増加することになる。当該表面欠陥は、電流のフローを妨害し、発光層１０５の発光効率を低下させる要因となる。
【００３９】
発光層１０５の下部表面と上部表面にそれぞれ配置された第１電流通路層１０４と第２電流通路層１０６は、表面欠陥がほとんどない発光層１０５の中心部に電流を集中させ、発光層１０５の発光効率を向上させる役割を行う。そのために、第１電流通路層１０４は、発光層１０５の下部表面のエッジと、第１半導体層１０３の上部表面のエッジとの間に配置された第１電流遮断層１０４ａ、及び発光層１０５の下部表面の中心部と、第１半導体層１０３の上部表面の中心部との間に配置された第１導電層１０４ｂを含む。したがって、第１電流遮断層１０４ａは、第１導電層１０４ｂと同一層で第１導電層１０４ｂの側壁を取り囲むリング状を有する。また、第２電流通路層１０６は、発光層１０５の上部表面のエッジと、第２半導体層１０７の下部表面のエッジとの間に配置された第２電流遮断層１０６ａ、及び発光層１０５の上部表面の中心部と、第２半導体層１０７の下部表面の中心部との間に配置された第２導電層１０６ｂを含む。第２電流遮断層１０６ａは、第２導電層１０６ｂと同一層で第２導電層１０６ｂの側壁を取り囲むリング状を有する。また、第１電流遮断層１０４ａの厚みｔと、第１導電層１０４ｂの厚みとは同じであり、第２電流遮断層１０６ａの厚みと、第２導電層１０６ｂの厚みとが同じでもある。例えば、第１電流遮断層１０４ａと第２電流遮断層１０６ａとの厚みｔは、約５ｎｍないし２００ｎｍの範囲を有することができる。
【００４０】
第１電流遮断層１０４ａと第２電流遮断層１０６ａとの外径は、ナノロッド発光素子１００の外径Ｄ１と同一の約０．０５μｍないし約２μｍの範囲を有することができる。したがって、第１半導体層１０３の直径、第１電流遮断層１０４ａの直径、発光層１０５の直径、第２電流遮断層１０６ａの直径、及び第２半導体層１０７の直径が同じでもある。第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂとの直径Ｄ２は、約０．０１μｍ以上であり、第１電流遮断層１０４ａと第２電流遮断層１０６ａとの外径よりも小さい。
【００４１】
そのような構造において、第１電流遮断層１０４ａと第２電流遮断層１０６ａは、表面欠陥が存在する発光層１０５の表面付近に電流が流れることを防止し、第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂとを介して、表面欠陥がほとんどない発光層１０５の中心部にのみ電流が供給される。したがって、ナノロッド発光素子１００は、大きさが小さく、縦横比が大きい形態を有しつつも、高い発光効率を達成することができる。
【００４２】
図１には、第１電流通路層１０４と第２電流通路層１０６が発光層１０５の下部表面と上部表面にいずれも配置されたものと示されているが、必ずしもそれに限定されるものではない。例えば、ナノロッド発光素子１００は、発光層１０５の下部表面に配置された第１電流通路層１０４と、発光層１０５の上部表面に配置された第２電流通路層１０６のうちいずれか１層のみを含むこともできる。
【００４３】
図２Ａないし図２Ｅは、一実施形態によるナノロッド発光素子１００の製造方法を概略的に示す断面図である。以下、図２Ａないし図２Ｅを参照して、一実施形態によるナノロッド発光素子１００の製造方法について説明する。
【００４４】
まず、図２Ａを参照すれば、基板１０１上に、犠牲層１０２、第１半導体層１０３、第１導電層１０４ｂ、発光層１０５、第２導電層１０６ｂ及び第２半導体層１０７を順次に成長させる。基板１０１の上部表面の広い面積にわたって犠牲層１０２が配置され、犠牲層１０２の全体の上部表面上に第１半導体層１０３が成長され、第１半導体層１０３の全体の上部表面上に第１導電層１０４ｂが成長される。また、発光層１０５、第２導電層１０６ｂ及び第２半導体層１０７それぞれは、その下方にある層の全体の上部表面上にわたって配置されるように成長される。図２Ａないし図２Ｅに示されていないが、第２半導体層１０７の上部表面上にコンタクト層１０８をさらに形成してもよい。
【００４５】
基板１０１と犠牲層１０２は、例えば、ｎ−ＧａＡｓでもある。ナノロッド発光素子１００が赤色光を発生させる発光素子である場合に、第１半導体層１０３は、例えば、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなり、第２半導体層１０７は、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰからなる。したがって、第１半導体層１０３は、単一組成の半導体材料からなる単一層であり、第２半導体層１０７も、第１半導体層１０３と同じ半導体材料からなる単一層であり、第１半導体層１０３と第２半導体層１０７は、相反するタイプにドーピングされる。例えば、第１半導体層１０３は、Ｓｉでドーピングされ、第２半導体層１０７は、Ｚｎでドーピングされる。また、コンタクト層１０８がさらに形成される場合、コンタクト層１０８は、例えば、ｐ−ＧａＩｎＰまたはｐ−ＧａＡｓからなってもよく、ｐ−ＧａＩｎＰとｐ−ＧａＡｓをいずれも含んでもよい。
【００４６】
発光層１０５は、赤色光を発生させる場合に、例えば、ＡｌＧａＩｎＰからなる。発光層１０５のＡｌＧａＩｎＰはドーピングされない。発光層１０５は、障壁と量子井戸を含むが、そのために、ＡｌＧａＩｎＰでのＡｌの含量が変わりうる。例えば、障壁は、量子井戸よりもＡｌＧａＩｎＰでのＡｌの含量が多い。また、第１及び第２半導体層１０３、１０７と比較する時、第１及び第２半導体層１０３、１０７でＡｌの含量が最も多く、次に発光層１０５内の障壁でＡｌの含量が多く、発光層１０５内の量子井戸でＡｌの含量が最も少ない。それにより、伝導帯で第１及び第２半導体層１０３、１０７のエネルギー準位が最も高く、発光層１０５内の障壁のエネルギー準位が次に高く、発光層１０５内の量子井戸のエネルギー準位が最も低い。
【００４７】
第２半導体層１０７を形成した後には、第２半導体層１０７上に一定の間隔でハードマスク１２０を形成する。あるいは、第２半導体層１０７上にコンタクト層１０８を形成した場合には、コンタクト層１０８上に一定の間隔で配列された複数の開口を有するハードマスク１２０を形成することもできる。例えば、ハードマスク１２０の材料を、第２半導体層１０７またはコンタクト層１０８の上部表面上に全体的に形成した後、リソグラフィ方式を利用して、一定の間隔で配列された複数の開口を有するように、ハードマスク１２０の材料をパターニングすることにより、ハードマスク１２０を形成する。ハードマスク１２０は、例えば、ＳｉＯ２単一層またはＳｉＯ２／Ａｌ二重層によって形成可能である。図２Ａの断面図には明示されていないが、上部から見る時、ハードマスク１２０は、二次元に配列された複数の開口を有してもよい。
【００４８】
図２Ｂを参照すれば、ハードマスク１２０で覆われていない領域をドライエッチング方式によってエッチングして除去する。例えば、ハードマスク１２０の開口下にある第２半導体層１０７、第２導電層１０６ｂ、発光層１０５、第１導電層１０４ｂ及び第１半導体層１０３を、犠牲層１０２が露出されるまで順次にエッチングすることによって除去する。それにより、図２Ｂに示されたように、第１半導体層１０３、第１導電層１０４ｂ、発光層１０５、第２導電層１０６ｂ及び第２半導体層１０７をそれぞれ含む複数のナノロッドが、基板１０１及び犠牲層１０２上に形成可能である。
【００４９】
次いで、図２Ｃを参照すれば、第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂとの側壁を酸化させ、第１導電層１０４ｂの側壁を取り囲む第１電流遮断層１０４ａと、第２導電層１０６ｂの側壁を取り囲む第２電流遮断層１０６ａとを形成する。そのために、第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂは、第１及び第２半導体層１０３、１０７並びに発光層１０５と結晶構造が類似しており、酸化されやすい半導体材料からなる。例えば、第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂは、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓを含む材料からなり、ドーピングされない。第１導電層１０４ｂ及び第２導電層１０６ｂとしてＡｌｘＧａ１−ｘＡｓを使用する場合、アルミニウム（Ａｌ）の含量が増加するほど、ナノロッド発光素子１００の光出力が増加し、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓの酸化が容易である。また、第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂとの厚みが薄いほど、酸化速度が遅い。したがって、第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂとの厚み、及びＡｌｘＧａ１−ｘＡｓのｘ値を適宜調節することができる。例えば、第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂとの厚みは、約５ｎｍないし２００ｎｍの範囲を有し、ｘは、ｘ≧０．８５と選択可能である。
【００５０】
第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂとの酸化工程は、酸素（Ｏ２）雰囲気で超純水（ＤＩ  ｗａｔｅｒ）を流しつつ、約４００℃以上の温度に昇温させて遂行される。それにより、第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂとの最も外側壁からＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ内にあるＡｌが酸化されつつ、第１電流遮断層１０４ａと第２電流遮断層１０６ａが形成される。したがって、第１電流遮断層１０４ａと第２電流遮断層１０６ａは、第１導電層１０４ｂと第２導電層１０６ｂとの側面を酸化させて形成された酸化物材料を含むことができる。例えば、第１電流遮断層１０４ａと第２電流遮断層１０６ａは、Ａｌの酸化物であるＡｌＯｘを含む。また、第１電流遮断層１０４ａと第２電流遮断層１０６ａは、酸化されずに残ったＡｌ、Ｇａ、Ａｓなどの成分を部分的に含むこともできる。ＡｌＯｘが電気的に高抵抗を有するので、第１電流遮断層１０４ａと第２電流遮断層１０６ａは、発光層１０５の外側壁に電流が流れることを防止することができる。
【００５１】
図２Ｃに示されたステップで、第２半導体層１０７上またはコンタクト層１０８上に残っているハードマスク１２０を除去すれば、図１に示されたナノロッド発光素子１００が完成される。図２Ａないし図２Ｃに示された工程を通じて、複数のナノロッド発光素子１００が一度に形成可能である。
【００５２】
しかし、ナノロッド発光素子１００の更なる性能改善のために、図２Ｄに示されたパッシベーション工程をさらに遂行してもよい。図２Ｄを参照すれば、複数のナノロッド発光素子１００と犠牲層１０２との表面に沿って一定の厚みにパッシベーション膜１１０を形成する。それにより、それぞれのナノロッド発光素子１００の第１半導体層１０３、第１電流遮断層１０４ａ、発光層１０５、第２電流遮断層１０６ａ及び第２半導体層１０７の側壁がパッシベーション膜１１０によって取り囲まれることになる。パッシベーション膜１１０は、例えば、金属・有機化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ；ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または原子層蒸着（ＡＬＤ；ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの方式を利用して形成することができる。
【００５３】
当該パッシベーション膜１１０は、例えば、ＡｌＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘのように、電気的に高抵抗であり、かつバンドギャップが大きい材料からなる。また、パッシベーション膜１１０は、自動酸化が可能な材料からもなる。例えば、パッシベーション膜１１０は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．９）を含むこともできる。ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓでのｘの含量が高いほど、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓが酸化されやすい。したがって、ｘを０．９以上に大きく選択することにより、特別な処理工程なしにＡｌｘＧａ１−ｘＡｓを自然酸化させ、パッシベーション膜１１０を形成することができる。その場合、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓの酸化後に、パッシベーション膜１１０は、ＡｌＯｘ成分を主に含むことになる。
【００５４】
特に、発光層１０５と類似した結晶構造を有する材料を結晶成長させ、パッシベーション膜１１０を形成する場合に、パッシベーション膜１１０が発光層１０５とエピタキシャル関係を有することができる。言い換えれば、パッシベーション膜１１０と発光層１０５との界面でヘテロ接合が形成される。それにより、発光層１０５の外側表面にある不飽和結合が除去されるので、発光層１０５の外側表面に発生する表面欠陥が減少することができる。したがって、発光層１０５の表面欠陥が回復し、ナノロッド発光素子１００の発光効率がさらに向上する。例えば、ＡｌＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴｉＯｘ、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．９）などをＭＯＣＶＤまたはＡＬＤなどの方式で成長させて形成されたパッシベーション膜１１０は、発光層１０５とエピタキシャル関係を有することができる。
【００５５】
最後に、図２Ｅを参照すれば、犠牲層１０２上に残ったパッシベーション膜１１０の材料と、第２半導体層１０７上またはコンタクト層１０８上に残っているハードマスク１２０とを除去する。それにより、基板１０１上及び犠牲層１０２上に複数のナノロッド発光素子１００が一度に形成可能である。その後、犠牲層１０２を除去し、複数のナノロッド発光素子１００をそれぞれ個別的に分離することができる。あるいは、基板１０１と犠牲層１０２を縦方向に切断し、それぞれのナノロッド発光素子１００に、基板１０１と犠牲層１０２とが付着されている状態で、それぞれのナノロッド発光素子１００を使用することもできる。あるいは、２以上のナノロッド発光素子１００が残っているように、基板１０１と犠牲層１０２を縦方向に切断し、２つ以上のナノロッド発光素子１００を共に使用することもできる。
【００５６】
図３は、図２Ａないし図２Ｅに示された方法によって製造された１つのナノロッド発光素子１００の概略的な構成を示す断面図である。図３を参照すれば、ナノロッド発光素子１００は、第１半導体層１０３、第１半導体層１０３上に配置された第１電流通路層１０４、第１電流通路層１０４上に配置された発光層１０５、発光層１０５上に配置された第２電流通路層１０６、第２電流通路層１０６上に配置された第２半導体層１０７、及びそれら層の側面を取り囲むパッシベーション膜１１０を含む。また、第１電流通路層１０４は、第１電流遮断層１０４ａと第１導電層１０４ｂとを含み、第２電流通路層１０６は、第２電流遮断層１０６ａと第１導電層１０６ｂとを含む。さらに、必要に応じて、第１半導体層１０３の下部表面と第２半導体層１０７の上部表面には、オーミックコンタクトのためのコンタクト層がさらに配置されてもよい。前述のように、第１半導体層１０３、第１電流通路層１０４、発光層１０５、第２電流通路層１０６及び第２半導体層１０７は、同じ直径を有し、共にナノロッドの形態で構成される。
【００５７】
図３には、パッシベーション膜１１０が第１半導体層１０３、第１電流通路層１０４、発光層１０５、第２電流通路層１０６及び第２半導体層１０７の側壁をいずれも取り囲むものと示しているが、必ずしもそれに限定されるものではない。例えば、図４は、他の実施形態によるナノロッド発光素子１００ａの概略的な構成を示す断面図である。図４を参照すれば、パッシベーション膜１１０は、発光層１０５のみを取り囲むか、または少なくとも発光層１０５を含むナノロッド発光素子１００ａの一部側壁のみを取り囲むように形成されることも可能である。
【００５８】
また、これまでは、ナノロッド発光素子１００、１００ａが、発光層１０５の下部表面と上部表面にそれぞれ配置された第１電流通路層１０４と第２電流通路層１０６を含むものと説明したが、電流通路層の位置及び個数は、必ずしもそれに限定されるものではない。例えば、図５及び図６は、それぞれさらに他の実施形態によるナノロッド発光素子の概略的な構成を示す断面図である。
【００５９】
図５を参照すれば、ナノロッド発光素子１００ｂは、発光層１０５の内部に配置された第３電流通路層１１１をさらに含んでもよい。発光層１０５は、第１電流通路層１０４と第３電流通路層１１１との間に配置された第１量子井戸構造１０５ａ、及び第３電流通路層１１１と第２電流通路層１０６との間に配置された第２量子井戸構造１０５ｂを含む。第２量子井戸構造１０５ｂは、ナノロッド発光素子１００ｂの厚み方向に沿って、第１量子井戸構造１０５ａ上に配置される。
【００６０】
第３電流通路層１１１は、第１量子井戸構造１０５ａと第２量子井戸構造１０５ｂとの間のエッジに配置された第３電流遮断層１１１ａ、及び第１量子井戸構造１０５ａと第２量子井戸構造１０５ｂとの間の中心部に配置された第３導電層１１１ｂを含む。第３電流遮断層１１１ａは、リング状を有し、発光層１０５の内部で第３導電層１１１ｂの側壁を取り囲むように配置される。第１導電層１０４ｂ、第２導電層１０６ｂ及び第３導電層１１１ｂの直径は同じである。それにより、発光層１０５の全体領域において、発光層１０５の中心部に電流が均一に集中される。
【００６１】
また、図６を参照すれば、ナノロッド発光素子１００ｃは、発光層１０５の内部に配置された第３電流通路層１１１と第４電流通路層１１２とをさらに含んでもよい。発光層１０５は、第１電流通路層１０４と第３電流通路層１１１との間に配置された第１量子井戸構造１０５ａ、第３電流通路層１１１と第４電流通路層１１２との間に配置された第２量子井戸構造１０５ｂ、及び第４電流通路層１１２と第２電流通路層１０６との間に配置された第３量子井戸構造１０５ｃを含む。第１量子井戸構造１０５ａ、第２量子井戸構造１０５ｂ及び第３量子井戸構造１０５ｃは、ナノロッド発光素子１００ｃの厚み方向に沿って順次に積層される。
【００６２】
第３電流通路層１１１は、第１量子井戸構造１０５ａと第２量子井戸構造１０５ｂとの間のエッジに配置された第３電流遮断層１１１ａ、及び第１量子井戸構造１０５ａと第２量子井戸構造１０５ｂとの間の中心部に配置された第３導電層１１１ｂを含む。第４電流通路層１１２は、第２量子井戸構造１０５ｂと第３量子井戸構造１０５ｃとの間のエッジに配置された第４電流遮断層１１２ａ、及び第２量子井戸構造１０５ｂと第３量子井戸構造１０５ｃとの間の中心部に配置された第４導電層１１２ｂを含む。第３電流遮断層１１１ａは、第３導電層１１１ｂの側壁を取り囲むように配置され、第４電流遮断層１１２ａは、リング状を有し、第４導電層１１２ｂの側壁を取り囲むように配置される。第１導電層１０４ｂ、第２導電層１０６ｂ、第３導電層１１１ｂ及び第４導電層１１２ｂの直径は同じである。
【００６３】
発光層１０５の内部の量子井戸の個数が増加するにつれて、そのような方式によって電流通路層をさらに追加してもよい。例えば、発光層１０５の内部の量子井戸の個数が増加するにつれて、発光層１０５内で複数の多重量子井戸（ＭＱＷ）構造と複数の電流通路層とを交互に配置することができる。その場合、２つの電流通路層間に配置された１つの多重量子井戸構造は、例えば、１個ないし約１０個の量子井戸を含む。
【００６４】
当該ナノロッド発光素子１００は、多様な応用が可能である。特に、ナノロッド発光素子１００は、次世代ディスプレイ装置の画素の発光要素として使用可能である。例えば、図７は、ナノロッド発光素子１００を利用した、一実施形態によるディスプレイ装置の構成を概略的に示す概念図である。図７を参照すれば、ディスプレイ装置２００は、複数の第１画素電極２０２Ｂ、複数の第１画素電極２０２Ｂに対応する第１共通電極２０３Ｂ、複数の第２画素電極２０２Ｇ、複数の第２画素電極２０２Ｇに対応する第２共通電極２０３Ｇ、複数の第３画素電極２０２Ｒ、複数の第３画素電極２０２Ｒに対応する第３共通電極２０３Ｒ、それぞれの第１画素電極２０２Ｂと第１共通電極２０３Ｂとの間に連結された複数の第１ナノロッド発光素子１００Ｂ、それぞれの第２画素電極２０２Ｇと第２共通電極２０３Ｇとの間に連結された複数の第２ナノロッド発光素子１００Ｇ、及びそれぞれの第３画素電極２０２Ｒと第３共通電極２０３Ｒとの間に連結された複数の第３ナノロッド発光素子１００Ｒを含む。
【００６５】
例えば、第１ナノロッド発光素子１００Ｂは、青色光を放出するように構成され、第２ナノロッド発光素子１００Ｇは、緑色光を放出するように構成され、第３ナノロッド発光素子１００Ｒは、赤色光を放出するように構成される。また、１つの第１画素電極２０２Ｂは、第１共通電極２０３Ｂと共に１つの青色サブ画素を構成し、１つの第２画素電極２０２Ｇは、第２共通電極２０３Ｇと共に１つの緑色サブ画素を構成し、１つの第３画素電極２０２Ｒは、第３共通電極２０３Ｒと共に１つの赤色サブ画素を構成する。
【００６６】
図８Ａないし図８Ｃは、図７に示されたディスプレイ装置２００の作製のために、複数の第１ナノロッド発光素子１００Ｂを、第１画素電極２０２Ｂと第１共通電極２０３Ｂとの間に配置する過程を例示的に示す。
【００６７】
まず、図８Ａを参照すれば、基板２０１上に、第１画素電極２０２Ｂ、第１共通電極２０３Ｂ、第２画素電極２０２Ｇ、第２共通電極２０３Ｇ、第３画素電極２０２Ｒ及び第３共通電極２０３Ｒを形成する。図８Ａに示していないが、基板２０１上に、または基板２０１の内部には、第１画素電極２０２Ｂ、第１共通電極２０３Ｂ、第２画素電極２０２Ｇ、第２共通電極２０３Ｇ、第３画素電極２０２Ｒ及び第３共通電極２０３Ｒと連結され、第１ないし第３ナノロッド発光素子１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒの点灯動作を制御する駆動回路がさらに配置されてもよい。その後、第１画素電極２０２Ｂと第１共通電極２０３Ｂとの間の領域に、複数の第１ナノロッド発光素子１００Ｂを含む溶液１０を散布させる。溶液１０の散布は、インクジェットプリント方式が利用されるが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００６８】
そして、図８Ｂを参照すれば、第１画素電極２０２Ｂと第１共通電極２０３Ｂとの間に電界を印加する。それにより、複数の第１ナノロッド発光素子１００Ｂは、電界によって、第１画素電極２０２Ｂと第１共通電極２０３Ｂとの間に自己整列が可能である。ここで、溶液１０の散布及び電界の印加は、その順序が互いに変わることもできる。例えば、第１画素電極２０２Ｂと第１共通電極２０３Ｂとの間に電界を印加した状態で、複数の第１ナノロッド発光素子１００Ｂを含む溶液１０を、第１画素電極２０２Ｂと第１共通電極２０３Ｂとの間の領域に散布させることもできる。
【００６９】
複数の第１ナノロッド発光素子１００Ｂが自己整列されれば、図８Ｃに示されたように、第１画素電極２０２Ｂ上には、第１ナノロッド発光素子１００Ｂを電気的及び／または物理的に安定して連結するための第１コンタクト電極２０５を形成し、第１共通電極２０３Ｂ上にも、第１ナノロッド発光素子１００Ｂを電気的及び／または物理的に安定して連結するための第２コンタクト電極２０６を形成することができる。
【００７０】
図８Ａないし図８Ｃに示された過程は、第２ナノロッド発光素子１００Ｇを、第２画素電極２０２Ｇと第２共通電極２０３Ｇとの間に配置する過程、及び第３ナノロッド発光素子１００Ｒを、第３画素電極２０２Ｒと第３共通電極２０３Ｒとの間に配置する過程にも同様に適用可能である。
【００７１】
図９は、さらに他の実施形態によるナノロッド発光素子の概略的な構成を示す断面図である。図９を参照すれば、さらに他の実施形態によるナノロッド発光素子１００ｄは、基板１０１、犠牲層１０２、第１半導体層１０３’、第１電流通路層１０４、発光層１０５、第２電流通路層１０６、第２半導体層１０７、コンタクト層１０８及びパッシベーション膜１１０を含む。第１電流通路層１０４は、第１電流遮断層１０４ａと第１導電層１０４ｂとを含み、第２電流通路層１０６は、第２電流遮断層１０６ａと第２導電層１０６ｂとを含む。
【００７２】
図９に示されたナノロッド発光素子１００ｄにおいて、基板１０１、犠牲層１０２及び第１半導体層１０３’の幅または直径は、他の層の幅または直径よりも大きい。言い換えれば、第１電流通路層１０４、発光層１０５、第２電流通路層１０６、第２半導体層１０７及びコンタクト層１０８の幅または直径は、基板１０１、犠牲層１０２及び第１半導体層１０３′の幅または直径よりも小さい。例えば、第１半導体層１０３’の上部表面の一部が露出されるように、コンタクト層１０８、第２半導体層１０７、第２電流通路層１０６、発光層１０５及び第１電流通路層１０４を部分的にエッチングして除去する。露出された第１半導体層１０３’の上部表面上には、第１電極１２２をさらに配置することができ、コンタクト層１０８の上部表面上に第２電極１２１をさらに配置することができる。
【００７３】
図９に示されたように、基板１０１、犠牲層１０２、第１半導体層１０３’、第１電流通路層１０４、発光層１０５、第２電流通路層１０６、第２半導体層１０７及びコンタクト層１０８の第１側壁は、垂直方向に沿って同一平面上に位置する。そして、第１側壁の反対側にある、基板１０１、犠牲層１０２及び第１半導体層１０３’の第２側壁は、第１電流通路層１０４、発光層１０５、第２電流通路層１０６、第２半導体層１０７及びコンタクト層１０８の第２側壁よりも水平方向にさらに突出するのである。
【００７４】
その場合、パッシベーション膜１１０は、第１半導体層１０３’、第１電流通路層１０４、発光層１０５、第２電流通路層１０６、第２半導体層１０７及びコンタクト層１０８の第１側壁を取り囲み、第１電流通路層１０４、発光層１０５、第２電流通路層１０６、第２半導体層１０７及びコンタクト層１０８の第２側壁を取り囲むように配置される。あるいは、パッシベーション膜１１０は、図４に示されたように、少なくとも発光層１０５を含む一部領域のみを取り囲むように配置されることも可能である。
【００７５】
図１、図３、図４、図５及び図６に示されたナノロッド発光素子１００、１００ａ、１００ｃ、１００ｄの場合、図７に示されたように、基板上に横たえられて配置され、基板の同一平面上に配置された２つの電極に連結される。一方、図９に示されたナノロッド発光素子１００ｄは、基板上に垂直に立てられて配置される。そのために、図９に示されたナノロッド発光素子１００ｄの基板１０１、犠牲層１０２及び第１半導体層１０３’の幅または直径は、例えば、約３０μｍまたはそれ以上でもある。
【００７６】
上述の実施形態によるナノロッド発光素子は、多様な大きさ及び多様な用途のディスプレイ装置に制限なしに適用可能である。例えば、図１０ないし図１６は、一実施形態によるナノロッド発光素子が適用された多様なディスプレイ装置の例を示す。図１０に示されたように、該ナノロッド発光素子は、モバイルフォンまたはスマートフォン３００のディスプレイパネルに適用可能であり、図１１に示されたように、タブレットまたはスマートタブレット４００のディスプレイパネルに適用可能である。また、一実施形態によるナノロッド発光素子は、図１２に示されたように、ノート型パソコン５００のディスプレイパネルに適用可能であり、図１３に示されたように、テレビまたはスマートテレビ６００のディスプレイパネルに適用可能である。また、図１４及び図１５に示されたように、該ナノロッド発光素子は、ヘッド装着型ディスプレイ（ＨＭＤ；ｈｅａｄ  ｍｏｕｎｔｅｄ  ｄｉｓｐｌａｙ）７００、メガネ型ディスプレイ（ｇｌａｓｓｅｓ−ｔｙｐｅ  ｄｉｓｐｌａｙ）またはゴーグル型ディスプレイ（ｇｏｇｇｌｅ−ｔｙｐｅ  ｄｉｓｐｌａｙ）８００などで使用される小型ディスプレイパネルに適用可能である。さらに、該ナノロッド発光素子は、図１６に示されたようなサイネージ９００、大型電光板、劇場スクリーンなどで使用される大型ディスプレイパネルにも適用可能である。
【００７７】
上述の中央に集中化された電流通路構造を有するナノロッド発光素子及びその製造方法は、図面に示された実施形態を参照して述べられたが、それは例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者ならば、それら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点を理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されなければならない。権利範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に表されており、それと同等な範囲内にある全ての相違点は権利範囲に含まれたものと解釈されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、例えば、ディスプレイ関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１００    ナノロッド発光素子
１０１    基板
１０２    犠牲層
１０３    第１半導体層
１０４    第１電流通路層
１０４ａ    第１電流遮断層
１０４ｂ    第１導電層
１０５    発光層
１０５ａ    第１量子井戸構造
１０５ｂ    第２量子井戸構造
１０５ｃ    第３量子井戸構造
１０６    第２電流通路層
１０６ａ    第２電流遮断層
１０６ｂ    第２導電層
１０７    第２半導体層
１０８    コンタクト層
１１０    パッシベーション膜
１１１    第３電流通路層
１１１ａ    第３電流遮断層
１１１ｂ    第３導電層
１１２    第４電流通路層
１１２ａ    第４電流遮断層
１１２ｂ    第４導電層
１２０    ハードマスク
１２１    第２電極
１２２    第１電極
２００    ディスプレイ装置
２０２Ｂ    第１画素電極
２０２Ｇ    第２画素電極
２０２Ｒ    第３画素電極
２０３Ｂ    第１共通電極
２０３Ｇ    第２共通電極
２０３Ｒ    第３共通電極
２０５    第１コンタクト電極
２０６    第２コンタクト電極
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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