(57)【要約】【課題】本発明は、半導体発光素子に関する。【解決手段】本発明は、導電性基板と、当該導電性基板上に配置されたｐ型半導体層と、当該ｐ型半導体層上に配置された活性層と、当該活性層上に配置されたｎ型半導体層と、当該ｎ型半導体層上に配置されｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）層を含むｎ側電極とを含む半導体発光素子を提供する。【選択図】図１ａ
2012146982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板と、
前記導電性基板上に配置されたｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層上に配置された活性層と、
前記活性層上に配置されたｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に配置されｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）層を含むｎ側電極と
を含む、半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｎ側電極は、前記カーボンナノチューブ層と電気的に連結されるオーミック金属層をさらに含む、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記オーミック金属層は、前記カーボンナノチューブ層上の中心領域に形成される、請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記オーミック金属層は、前記ｎ型半導体層上の一部領域上に形成され、前記カーボンナノチューブ層は、前記ｎ型半導体層上の前記オーミック金属層が形成された領域を除いた領域に形成される、請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブのｎ型不純物は、酸素Ｏ２又はアルカリ金属の少なくとも一つを含む、請求項１から４の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記ｎ型半導体層と前記ｎ側電極との間に配置された光透過性導電層をさらに含む、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブ層上に配置されたパッシベーション層をさらに含む、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記パッシベーション層は、前記カーボンナノチューブ層の面全体を覆うように形成される、請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記ｎ側電極は、前記カーボンナノチューブ層上に配置された蛍光体層をさらに含む、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記カーボンナノチューブ層は、前記ｎ型半導体層の面全体を覆うように形成される、請求項１から３および７から９の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記カーボンナノチューブ層は、当該カーボンナノチューブ層上に蒸着された酸化物層によってｎ型にドーピングされる、請求項１から１０の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記酸化物層は、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉのいずれか一つを含む、請求項１１に記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
ｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に順次形成された活性層及びｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層及び前記活性層の一部が除去されて露出された前記ｎ型半導体層上に形成されたｎ側電極と、
前記ｐ型半導体層上に形成されたｐ側電極と、
を含み、前記ｎ側電極は、ｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ）層を含む、半導体発光素子。
【請求項１４】
前記ｎ側電極は、前記ｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層と電気的に連結されるオーミック金属層をさらに含む、請求項１３に記載の半導体発光素子。
【請求項１５】
前記ｎ側電極に含まれるオーミック金属層は、前記ｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層上の中心領域に形成される、請求項１４に記載の半導体発光素子。
【請求項１６】
前記ｎ側電極に含まれるオーミック金属層は、前記ｎ型半導体層上の少なくとも一部領域上に形成され、前記ｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層は、前記ｎ側電極に含まれるオーミック金属層が形成された領域を除いた前記ｎ型半導体層上の少なくとも一部領域に形成される、請求項１４に記載の半導体発光素子。
【請求項１７】
前記ｎ型半導体層と前記ｎ側電極との間に配置された光透過性導電層をさらに含む、請求項１３から１６の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１８】
前記ｎ側電極は、前記ｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層上に配置された蛍光体層をさらに含む、請求項１３から１７の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１９】
前記ｐ側電極は、ｐ型にドーピングされたカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）層を含む、請求項１３から１８の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項２０】
前記ｐ側電極は、前記ｐ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層と電気的に連結されるオーミック金属層を含む、請求項１９に記載の半導体発光素子。
【請求項２１】
前記ｐ側電極に含まれるオーミック金属層は、前記ｐ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層上の中心領域に形成される、請求項２０に記載の半導体発光素子。
【請求項２２】
前記ｐ側電極に含まれるオーミック金属層は、前記ｐ型半導体層上の少なくとも一部領域上に形成され、前記ｐ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層は、前記ｐ側電極に含まれるオーミック金属層が形成された領域を除いた前記ｐ型半導体層上の少なくとも一部領域に形成される、請求項２０に記載の半導体発光素子。
【請求項２３】
前記ｐ型半導体層と前記ｐ側電極との間に配置された光透過性導電層をさらに含む、請求項１９から２２の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項２４】
前記ｐ側電極は、前記ｐ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層上に配置された蛍光体層をさらに含む、請求項１９から２３の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項２５】
前記ｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層及び前記ｐ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層の少なくとも一方の面上に配置されたパッシベーション層をさらに含む、請求項１３から２４の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体光源の一種である発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電流が加えられると、ｐ型半導体とｎ型半導体との接合箇所で電子と正孔との再結合によって多様な色相の光を発生させることができる半導体装置である。このような発光ダイオードは、フィラメントに基づく光源に比べて長い寿命、低い電源、優れた初期駆動特性、高い振動抵抗等の種々の長所を有するため、その需要が持続的に増加している。特に、青色系列の短波長領域の光を発光できるIII族窒化物半導体が脚光を浴びている。
【０００３】
しかしながら、特に、このような発光ダイオードは、発光層の一部領域に電流が集中されることで発光効率が減少するという問題点があり、これにより、電流分散効果に優れると共に高い光透過性及び電気伝導性を有することができるように設計する方案が求められている。
【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、電流分散効果に優れると共に、高い光透過性及び電気伝導性を有する半導体発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記技術的課題を解決するために、本発明の一実施形態によると、
導電性基板と、当該導電性基板上に配置されたｐ型半導体層と、当該ｐ型半導体層上に配置された活性層と、当該活性層上に配置されたｎ型半導体層と、当該ｎ型半導体層上に配置されｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）層を含むｎ側電極とを含むことを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【０００６】
本発明の一実施形態において、上記ｎ側電極は、上記ｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層と電気的に連結されるオーミック金属層をさらに含むことができる。
【０００７】
この場合、上記オーミック金属層は、上記カーボンナノチューブ層の上面の中心領域に形成されることができる。
【０００８】
この場合、上記オーミック金属層は、上記ｎ型半導体層の上面の一部領域上に形成され、上記カーボンナノチューブ層は、上記ｎ型半導体層の上面のうちオーミック金属層が形成された領域を除いた領域に形成されることができる。
【０００９】
本発明の一実施形態において、上記カーボンナノチューブ層のｎ型不純物は、酸素（Ｏ２）又はアルカリ金属の少なくとも一つを含むことができる。
【００１０】
本発明の一実施形態において、上記半導体発光素子は、上記ｎ型半導体層とｎ側電極との間に配置された光透過性導電層をさらに含むことができる。
【００１１】
本発明の一実施形態において、上記半導体発光素子は、上記カーボンナノチューブ層上に配置されたパッシベーション層をさらに含むことができる。
【００１２】
この場合、上記パッシベーション層は、上記カーボンナノチューブ層の上面全体を覆うように形成されることができる。
【００１３】
本発明の一実施形態において、上記ｎ側電極は、上記カーボンナノチューブ層上に配置された蛍光体層をさらに含むことができる。
【００１４】
本発明の一実施形態において、上記カーボンナノチューブ層は、上記ｎ型半導体層の上面全体を覆うように形成されることができる。
【００１５】
本発明の一実施形態において、上記カーボンナノチューブ層は、当該カーボンナノチューブ層上に蒸着された酸化物層によってｎ型にドーピングされることができる。
【００１６】
本発明の一実施形態において、上記酸化物層は、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉのいずれか一つを含むことができる。
【００１７】
本発明の他の実施形態によると、
ｎ型半導体層と、上記ｎ型半導体層上に順次形成された活性層及びｐ型半導体層と、上記ｐ型半導体層及び上記活性層の一部が除去されて露出された上記ｎ型半導体層上に形成されたｎ側電極と、上記ｐ型半導体層上に形成されたｐ側電極と、を含み、上記ｎ側電極は、ｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ）層を含むことを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００１８】
本発明の他の実施形態において、上記ｎ側電極は、上記ｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層と電気的に連結されるオーミック金属層をさらに含むことができる。
【００１９】
本発明の他の実施形態において、上記オーミック金属層は、上記ｎ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層の上面の中心領域に形成されることができる。
【００２０】
本発明の他の実施形態において、上記オーミック金属層は、上記ｎ型半導体層の上面の少なくとも一部領域上に形成され、上記カーボンナノチューブ層は、上記オーミック金属層が形成された領域を除いた上記ｎ型半導体層の上面の少なくとも一部領域に形成されることができる。
【００２１】
本発明の他の実施形態において、上記半導体発光素子は、上記ｎ型半導体層とｎ側電極との間に配置された光透過性導電層をさらに含むことができる。
【００２２】
本発明の他の実施形態において、上記ｎ側電極は、上記カーボンナノチューブ層上に配置された蛍光体層をさらに含むことができる。
【００２３】
本発明の他の実施形態において、上記ｐ側電極は、ｐ型にドーピングされたカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）層を含むことができる。
【００２４】
本発明の他の実施形態において、上記ｐ側電極は、上記ｐ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層と電気的に連結されるオーミック金属層を含むことができる。
【００２５】
本発明の他の実施形態において、上記オーミック金属層は、上記ｐ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層の上面の中心領域に形成されることができる。
【００２６】
本発明の他の実施形態において、上記オーミック金属層は、上記ｐ型半導体層の上面の少なくとも一部領域上に形成され、上記カーボンナノチューブ層は、上記オーミック金属層が形成された領域を除いた上記ｐ型半導体層の上面の少なくとも一部領域に形成されることができる。
【００２７】
本発明の他の実施形態において、上記半導体発光素子は、上記ｐ型半導体層と上記ｐ側電極との間に配置された光透過性導電層をさらに含むことができる。
【００２８】
本発明の他の実施形態において、上記ｐ側電極は、上記カーボンナノチューブ層上に配置された蛍光体層をさらに含むことができる。
【００２９】
本発明の他の実施形態において、上記半導体発光素子は、上記カーボンナノチューブ層上に配置されたパッシベーション層をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明による半導体発光素子を用いる場合、電極をカーボンナノチューブ層で形成することで、電流分散効果に優れると共に高い光透過性及び電気伝導性を有する半導体発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１ａ】本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図１ｂ】本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００３３】
しかしながら、本発明の実施形態は、多様な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図における要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。なお、図上において同一の構成と機能を有する構成要素は、同一の参照符号を付して示す。
【００３４】
図１ａは、本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示し、図１ｂは、本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す平面図である。
【００３５】
図１ａ及び図１ｂを共に参照すると、本実施形態による半導体発光素子は、基板１１上にｐ型半導体層１２、活性層１３及びｎ型半導体層１４が順次積層されて発光構造物をなし、上記ｎ型半導体層１４上にｎ型不純物がドーピングされたカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）層１５と、当該カーボンナノチューブ層１５上に配置されたオーミック金属層１６とを含む構成として提供されることができる。
【００３６】
この場合、上記基板上に発光構造物を積層する工程は、公知のものを利用することができる。例えば、サファイア等の窒化物単結晶の成長用基板（図示せず）上にｎ型半導体層１４、活性層１３及びｐ型半導体層１２を順次成長させた後、支持基板に該当する導電性基板１１をｐ型半導体層１２上に形成し、サファイア基板を除去する。これにより、活性層１３から発生した光は、主にｎ型半導体層１４の方に放出されることができる。その後、ｎ型不純物がドーピングされたカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）層１５を形成する工程が提供される。
【００３７】
以下、半導体発光素子を構成する構成要素を図１ａ及び図１ｂを参照して詳述する。
【００３８】
上記導電性基板１１は、単結晶の成長用基板の除去等の工程を行う上で、相対的に薄い厚さの発光構造物を支持し、実施形態に応じて導電性接着層（図示せず）によってＰＣＢ基板等とのボンディング領域として提供されてｐ側電極として機能することができる。また、上記導電性基板１１は、メッキやウエハボンディング方式により上記発光構造物と結合して形成されることができ、電気伝導性と熱伝導度が良好なものである。なお、高い熱伝導度は、動作中に発生する熱を容易に放出して素子の信頼性と寿命を増大させる。
【００３９】
導電性基板１１は、上記成長用基板を除去するためのレーザーリフトオフ等の工程において、上記発光構造物を支持する支持体の役割を行うと共に、ｐ型半導体層１２に電気信号を伝達する機能も行うことができる。このため、導電性基板１１は、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｉ、Ｓｅ及びＧａＡｓのいずれか一つを含む物質、例えば、Ｓｉ基板にＡｌがドーピングされた物質からなることができる。本実施形態による導電性基板１１は、導電性接着層（図示せず）によって発光構造物と接合されるか又はメッキによって形成されることができる。
【００４０】
上記ｎ型及びｐ型窒化物半導体層１４、１２は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎの組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を有するｎ型不純物及びｐ型不純物がドーピングされた半導体物質からなることができ、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮを用いることができる。また、ｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ又はＣ等を用い、ｐ型不純物としては、Ｍｇ、Ｚｎ又はＢｅ等を用いることができる。
【００４１】
上記活性層１３は、単一又は多重量子井戸構造を有するアンドープの窒化物半導体層からなり、電子と正孔との再結合によって所定のエネルギーを有する光を放出することができる。
【００４２】
この場合、上述したようなｎ型及びｐ型窒化物半導体層１４、１２と活性層１３は、半導体単結晶の成長工程、特に、窒化物単結晶の成長工程として公知の有機金属気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、分子ビーム成長法（ＭＢＥ）及びハイブリッド気相蒸着法（ＨＶＰＥ）等の方法で成長させることができる。
【００４３】
上記ｎ側電極１５、１６は、ｎ型不純物でドーピングされたカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）層１５を含み、当該カーボンナノチューブ層１５上にｎ側オーミック金属層１６が配置されることができる。
【００４４】
ここで、カーボンナノチューブは、一つの炭素が他の炭素原子と六角形の蜂の巣状に結合されて巻かれたチューブ状を有するものであり、チューブの直径が数〜数十ナノメートルに達する。また、カーボンナノチューブは、電気伝導度及び熱伝導度が高く、ダイアモンドより高い剛性を有するもので、先端電子産業の素材としてはもちろん、日常生活の素材としても広く用いられる見込みである。
【００４５】
一方、カーボンナノチューブは、一つのチューブからなる単一壁カーボンナノチューブ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ、ＳＷＮＴｓ）、2つのチューブが重なっている二重壁カーボンナノチューブ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ、ＤＷＮＴｓ）、及び多重壁カーボンナノチューブ（Ｍｕｌｔｉ  Ｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ、ＭＷＮＴｓ）の構造を有することができる。また、カーボンナノチューブとしては、メタル−カーボンナノチューブ、高分子−カーボンナノチューブ及び液状−カーボンナノチューブのいずれか一種を用いることができる。このようなカーボンナノチューブは、プラズマ−化学気相蒸着法（Ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）を利用して合成されることができる。プラズマ−化学気相蒸着法は、相対的に低い温度でカーボンナノチューブを合成させることができ、選択的な成長が可能であり、支持体上にカーボンナノチューブを直接成長させるのに適したものである。プラズマ−化学気相蒸着法の具体的な方法では、まず、チャンバー内にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の金属をスパッタリング法等で蒸着して触媒金属層（図示せず）を形成する。その後、アンモニア、水素ガス等を利用して当該触媒金属層をエッチングしてナノサイズの微細パターンを有する触媒金属層を形成する。この場合、エッチング時間を調節することで、触媒金属層の粒子サイズ及び密度を調節することができる。その後、カーボンナノチューブを合成するために、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、メタン（ＣＨ４）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）及び一酸化炭素（ＣＯ）の少なくとも一つからなる反応気体をチャンバー内に供給した状態で高周波電源を印加することによって、微細パターンの触媒金属層上にカーボンナノチューブが垂直整列して成長されることができるようにする。この場合、工程時間を調節することで、カーボンナノチューブにより形成されるパターンのサイズを制御することができるようになる。
【００４６】
また、上記カーボンナノチューブ層は、プラズマ−化学気相蒸着法の他にも、例えば、ペースト（ｐａｓｔｅ）を利用したスクリーンプリンティング（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）法又はスプレー（ｓｐｒａｙ）法等の多様な方法を利用して形成されることができる。上記スプレー法は、カーボンナノチューブをエタノール等の溶媒に分散させて分散溶液を製造し、当該分散溶液を、例えば、シリコン基板上に噴霧した後、後続工程で簡単な熱処理（例えば、８０℃程度での熱処理）を行うことで、容易にカーボンナノチューブ層を形成できる利点がある。
【００４７】
このように形成されたカーボンナノチューブ層は、自然にｐ型半導体の特性を有し、必ずしもこれに限定されるものではないが、酸素（Ｏ２）又はアルカリ金属、例えば、カリウム（Ｋ）をドーピングすると、ｎ型カーボンナノチューブ層１５が得られる。
【００４８】
また、上記ｐ型半導体の特性を有するカーボンナノチューブ層上に酸化層を蒸着することでｎ型カーボンナノチューブ層１５を得ることもできる。上記酸化層は、３００℃でＢＴＳＯ（Ｂｉｓｍｕｔｈ  ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ）をＡＬＤ（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程で蒸着することができる。この場合、酸素のソースとしては、水蒸気を用いることができる。このようにビスマス層を蒸着すると、当該ビスマス層の電子がカーボンナノチューブの表面に吸着されながら当該カーボンナノチューブをｎ型にドーピングさせる。これにより、ｎ型ドーピング工程が単純化し、容易になるという長所がある。
【００４９】
一方、上記では、酸化層として酸化物層を形成したが、必ずしもこれに限定されるものではない。上記酸化層は、５族元素であるＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉのいずれか一つの原子層を含む層として形成されることができる。
【００５０】
この場合、上記カーボンナノチューブ層１５は、上記ｎ型半導体層１４の上面全体を覆うように形成され、上記オーミック金属層１６は、上記カーボンナノチューブ層１５の中心部に形成されることができる。このように上記オーミック金属層１６を配置することで、図示されているように、上記発光構造物を横切る電流の流れＣが半導体発光素子の全体にわたって均一になるようにし、電流分散がより効果的になされることができる。
【００５１】
なお、図示されてはいないが、導電性基板１１上に、ｐ側電極として高反射性オーミックコンタクト層が形成されることができ、ｐ型半導体層１２とのオーミックコンタクトを形成し、好ましくは７０％以上の反射率を有するように形成されることができる。また、このような高反射性オーミックコンタクト層は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ及びその組み合わせからなる群から選択された物質からなる少なくとも一つの層で形成されることができる。好ましくは、高反射性オーミックコンタクト層は、Ｎｉ／Ａｇ、Ｚｎ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａｌ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｚｎ／Ａｌ、Ｐｄ／Ａｇ、Ｐｄ／Ａｌ、Ｉｒ／Ａｇ、Ｉｒ／Ａｕ、Ｐｔ／Ａｇ、Ｐｔ／Ａｌ又はＮｉ／Ａｇ／Ｐｔで形成されることができる。しかしながら、上記高反射性オーミックコンタクト層は、本発明で必須の要素ではなく、実施形態に応じてその構成の採用有無を選択して実施するか又は変形して実施することができる。
【００５２】
図２は、本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【００５３】
図２を参照すると、本実施形態による半導体発光素子は、図１に示される半導体発光素子と比較して、オーミック金属層２６がカーボンナノチューブ層２５上に形成されることなく、ｎ型半導体層２４上に直接形成されている点で差がある。即ち、上記オーミック金属層２６は、上記ｎ型半導体層２４の上面の一部領域上に形成され、上記カーボンナノチューブ層２５は、上記ｎ型半導体層２４の上面のうち上記オーミック金属層２６が形成された領域を除いた領域に形成される形態として提供されることができる。
【００５４】
このように、ｎ側電極の形態は、図１に示されるような形態に必ずしも限定されるものではなく、多様な形態にオーミック金属層２６及びカーボンナノチューブ層２５を変形して各実施形態に適するように変形実施されることができる。
【００５５】
図３は、本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。図３に示される実施形態による半導体発光素子は、基板３１上にｎ型半導体層３４、活性層３３及びｐ型半導体層３２が順次積層されて発光構造物をなし、上記ｐ型半導体層３２上にｐ型にドーピングされたカーボンナノチューブ層３５と、当該カーボンナノチューブ層３５上に配置されたオーミック金属層３７とを含む構成として提供される。カーボンナノチューブ層３５及びオーミック金属層３７はｐ型電極として機能する。
【００５６】
図３を参照すると、本実施形態による半導体発光素子は、発光構造物の一部が除去されてｎ型半導体層３４が外部に露出され、当該露出されたｎ型半導体層３４にｎ側オーミック金属層３６を形成して、最終的には、ｎ側及びｐ側電極が同じ方向に向き、水平方向において異なる位置に配置される形態として提供されることができる。
【００５７】
このように、電極の形態は、図１に示されるような形態に必ずしも限定されるものではなく、電流の流れが垂直方向ではなく水平方向に行われる半導体発光素子の構造にも適用されることができる。
【００５８】
また、上記ｎ側及びｐ側電極の少なくとも一つは、それぞれｎ型及びｐ型にドーピングされた上記カーボンナノチューブ層と電気的に連結されるオーミック金属層を含む形態として提供されることができ、この場合、上記オーミック金属層は、上記カーボンナノチューブ層の上面の中心領域に形成されるか又は上記ｎ型及びｐ型半導体層の上面の一部領域上に形成され、上記カーボンナノチューブ層は、上記ｎ型及びｐ型半導体層の上面のオーミック金属層が形成された領域を除いた領域に形成される形態として提供されることができる。
【００５９】
また、上記ｎ型半導体層と上記ｎ側電極との間及び上記ｐ型半導体層と上記ｐ側電極との間に光透過性導電層が配置されるか、上記カーボンナノチューブ層上にパッシベーション層を含むか又は上記カーボンナノチューブ層上に蛍光体層が配置された構成として提供されることができる。
【００６０】
この場合、上述したようにカーボンナノチューブ層は、自然にｐ型半導体の特性を有するため、このようなｐ型カーボンナノチューブ層を利用してｐ側電極３７を形成することができる。
【００６１】
図４は、本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【００６２】
図４を参照すると、ｎ型半導体層４４とカーボンナノチューブ層４５との間に光透過性導電層４７が形成されている。この場合、上記光透過性導電層５７は、必ずしもこれに限定されるものではないが、光透過率の高い酸化物、好ましくは、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）で形成されることができる。
【００６３】
図５及び図６は、本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【００６４】
図５及び図６を参照すると、カーボンナノチューブ層５５、６５とｎ型オーミック金属層５６、６６との間に、パッシベーション層５７又は蛍光体層６７の少なくとも一つが形成されている形態として提供されることができる。
【００６５】
上記パッシベーション層５７は、発光構造物の保護機能を行うためのものであり、化学的な表面処理によってカーボンナノチューブ層５５上に形成され、好ましくは、その上面全体に形成されることができる。また、上記パッシベーション層５７は、例えば、セレニウム（Ｓｅｌｅｎｉｕｍ）を含有した収容液を利用してカーボンナノチューブ層５５の表面にセレニウム化合物層として形成されることができ、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉｘＮｙ等のシリコン酸化物、シリコン窒化物からなることができ、その厚さは０．１〜２μｍ程度が好ましい。
【００６６】
なお、上記蛍光体層６７は、好ましくは、赤色、緑色及び黄色蛍光体の一つ以上を含んで樹脂内部に分散される形態として提供されて活性層６３から発生した光の色度を変換させ、好ましくは、白色光を放出するようにすることができる。
【００６７】
本発明は、上述した実施形態及び添付図面によって限定されることなく、添付の特許請求の範囲によって限定される。したがって、特許請求の範囲に記載の本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であることは、当技術分野における通常の知識を有する者に自明のことであり、これもまた添付の特許請求の範囲に記載の技術的思想に属する。
【符号の説明】
【００６８】
１１、２１、３１、５１、５１、６１  導電性基板
１２、２２、３２、５２、５２、６２  ｐ型半導体層
１３、２３、３３、５３、５３、６３  活性層
１４、２４、３４、５４、５４、６４  ｎ型半導体層
１５、２５、３５、５５、５５、６５  カーボンナノチューブ層
１６、２６、３６、５６、５６、６６  ｎ側オーミック金属層
３７  ｐ側オーミック金属層
４７  光透過性導電層
５７  パッシベーション層
６７  蛍光層
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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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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