전류 성분 분석을 사용한 근자외선 발광 다이오드의 매우 큰 파장 의존성 분석

Abstract

이 논문은 근자외선 발광 다이오드 특성의 파장 의존성에 대해 정량적으로 분석하기 위하여 전류 성분 분석 방법을 이용하였다. 분석에 사용한 소자는 371nm, 374nm, 376nm 소자이며 같은 웨이퍼에서 제작된 소자이다. 이 소자들의 중심 파장 차이는 작지만 온도 의존성이나 효율 등 소자 자체의 특성에는 큰 차이를 보였다. 각 소자는 정공 터널링 전류, 전자 터널링 전류, 비발광성 재결합 전류, 두 분자 주입 전류 성분으로 분석되었다. 이때 두 분자 주입 전류 성분에는 실제로 발광에 사용된 전류 성분인 발광성 전류와 발광에 사용되지 않는 손실 전류로 나뉘게 된다. 따라서 손실 전류가 나타나는 높은 전류대역에서는 내부 양자 효율이 감소하는 모습이 나타난다. 하지만 위의 소자들에서는 비발광성 전류가 높은 비율을 차지해서 손실 전류에 의한 효율 하락이 보이지 않았다. 하지만 높은 전류 대역에서 손실 전류가 있어서 효율이 하락하는 것을 확인하였다. 각 소자에서 분석한 값으로부터 소자별 상대적 추출효율을 계산할 수 있었다. 추출 효율과 내부효율의 상대적 비교를 바탕으로 효율 사이의 관계를 살펴보면 30℃에서 추출 효율과 IQE의 값이 교차하게 되는데 이는 30℃보다 낮은 온도에서는 파장에 따른 추출 효율의 차이가 특성에 영향을 주고, 30℃보다 높은 온도에서는 IQE의 차이가 LED 특성에 더 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 따라서 파장의 변화에 따른 온도 의존성과 특성의 변화를 최소화하기 위해서는 추출효율을 개선할 뿐만 아니라 내부 양자 효율도 개선해야 함을 알아냈으며 이를 정량적으로 분석할 수 있었다.