KR20080098364A

Engineered structure for solid-state light emitters

Abstract

The design structure of the light emitting device includes multiple layers of alternating active and buffer materials disposed between AC or DC electrodes that generate an electric field. The active layers contain light emitting centers, eg group IV semiconductor nanocrystals, in a dielectric material or in a host matrix, eg a wide bandgap semiconductor or silicon dioxide or silicon nitride. Buffer layers contain a wide bandgap semiconductor or dielectric material, applied to a thickness to ensure that electrons passing therethrough obtain sufficient energy to excite light emitting centers in an adjacent active layer at an excitation energy to efficiently emit light at the desired wavelength. It is designed to have the direction of the electric field.Light emitting element, active layer, light emitting center, group IV semiconductor, nanocrystal, buffer layer

KR20080098364A, drawing sheet 1
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Term

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23 claims: 1 independent, 22 dependent

  1. 1
    제1 파장에서 빛을 방출하기 위한 소정의 농도의 발광 센터를 포함하는 제1 활성층;상기 제1 활성층에 인접한 제1 유전층;및 상기 제1 활성층 및 상기 제1 유전층에 전기장을 인가하기 위한 전극 세트;를 포함하되, 상기 제1 파장에서 빛을 방출하기 위한 여기 에너지에서 충격 이온화(impact ionization) 또는 충격 여기(impact excitation)를 통하여 상기 제1 활성층 안의 상기 발광 센터들을 여기시키기 위하여 상기 제1 유전층은 전자들이 상기 제1 유전층을 통과하여 지날 때 상기 전기장으로부터 충분한 에너지를 얻기 위한 두께를 갖는 발광 구조.
  2. 2
    제1 항에 있어서, 복수의 부가적인 제1 활성층들;및 복수의 부가적인 제1 유전층들을 더 포함하되, 상기 전극 세트의 사이에서 상기 제1 활성층들과 상기 제1 유전층들이 번갈아서 교대되어 제1 스택을 형성하는 발광 구조.
  3. 3
    제2 항에 있어서, 상기 전극 세트는 교류 전력 전원에 의하여 전력이 공급되고, 상기 전기장이 방향을 바꿀 때 모든 상기 제1 활성층들 안의 상기 발광 센터들이 여기되는 것을 보장하기 위하여 상기 제1 유전층들의 하나는 상기 제1 스택의 각 끝단에 배치되는 발광 구조.
  4. 4
    제2 항에 있어서, 상기 제1 파장과 다른 제2 파장에서 발광하기 위하여 각각이 소정의 농도의 발광 센터를 갖는 복수의 제2 활성층들;및 복수의 제2 유전층들의 각각의 하나가 상기 복수의 제2 활성층들의 하나에 인접하여 제2 스택을 형성하는 상기 복수의 제2 유전층들을 더 포함하되, 상기 제2 파장에서 빛을 방출하기 위한 여기 에너지에서 충격 이온화 또는 충격 여기를 통하여 상기 제2 활성층들 안의 상기 발광 센터들을 여기시키기 위하여 상기 제2 유전층들의 각각은 전자들이 상기 제2 유전층들을 통과하여 지날 때 상기 전기장으로부터 충분한 에너지를 얻기 위한 두께를 갖는 발광 구조.
  5. 5
    제4 항에 있어서, 상기 전극 세트는 교류 전력 전원에 의하여 전력이 공급되고, 상기 전기장이 방향을 바꿀 때 모든 상기 제1 활성층들 및 상기 제2 활성층들 안의 상기 발광 센터들이 여기되는 것을 보장하도록 상기 제1 유전층들의 하나는 상기 제1 스택의 바깥쪽 끝단에 배치되고, 상기 제2 유전층들의 하나는 상기 제2 스택의 바깥쪽 깥단에 배치되고, 상기 제1 유전층들 또는 상기 제2 유전층들의 하나는, 어느 것이든 더 큰 것이, 상기 제1 스택 및 상기 제2 스택들 사이에 배치되는발광 구조.
  6. 6
    제1 항에 있어서, 상기 제1 활성층과 다른, 제2 파장에서 발광하기 위하여 소정의 농도의 발광 센터를 갖는 제2 활성층;및 상기 제2 활성층과 인접한 제2 유전층;을 더 포함하되, 상기 제2 파장에서 빛을 방출하기 위한 여기 에너지에서 충격 이온화 또는 충격 여기를 통하여 상기 제2 활성층 안의 상기 발광 센터들을 여기시키기 위하여 상기 제2 유전층은 전자들이 상기 제2 유전층을 통과하여 지날 때 상기 전기장으로부터 충분한 에너지를 얻기 위한 두께를 갖는 발광 구조.
  7. 7
    제4 항 또는 제5 항 또는 제6 항에 있어서, 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장은 백색광을 형성하기 위하여 부가적인 파장들과 결합되거나 결합되지 않는 발광 구조.
  8. 8
    제1 항 내지 제7 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 활성층은 반도체 호스트 매트릭스 안에 분산된 반도체 나노입자들을 포함하며, 상기 나노입자들의 각각은 상기 제1 활성층의 두께와 실질적으로 동일한 직경을 갖는 발광 구조.
  9. 9
    제8 항에 있어서, 상기 반도체 나노입자들의 상기 직경은 상기 제1 파장에 대응되는 상기 반도체 나노입자들의 여기 에너지에 대응되는 발광 구조.
  10. 10
    제9 항에 있어서, 반도체 호스트 매트릭스 안에 분산된 반도체 나노입자들을 포함하는 제2 활성층이되, 상기 나노입자들의 각각은 상기 제2 활성층의 두께와 실질적으로 동일한 직경을 갖는 상기 제2 활성층;및 상기 제2 활성층에 인접한 제2 유전층이되, 상기 제1 파장과 다른 제2 파장에서 빛을 방출하기 위한 여기 에너지에서 상기 제2 활성층 안의 상기 반도체 나노입자들을 여기시키기 위하여 상기 전기장으로부터 전자가 충분한 에너지를 얻기 위한 두께를 갖는 상기 제2 유전층;을 더 포함하되, 상기 제2 활성층 안의 상기 반도체 나노입자들의 상기 직경은 상기 제2 파장에 대응되는 상기 제2 활성층 안의 상기 반도체 나노입자들의 여기 에너지에 대응되는 발광 구조.
  11. 11
    제10 항에 있어서, 복수의 부가적인 제1 활성층들;상기 전극 세트 사이에서 상기 제1 활성층들과 번갈아 교대되면서 제1 스택을 형성하는 복수의 부가적인 제1 유전층들;복수의 부가적인 제2 활성층들;및 상기 전극 세트 사이에서 상기 제2 활성층들과 번갈아 교대되면서 제2 스택을 형성하는 복수의 부가적인 제2 유전층들;을 더 포함하는 발광 구조.
  12. 12
    제11 항에 있어서, 복수의 제3 활성층들이되, 상기 제3 활성층들의 각각은 제3 두께에 의하여 한정되는 호스트 매트릭스 안의 반도체 나노입자들을 갖고, 상기 제3 활성층들 안의 상기 반도체 나노입자들의 각각은 상기 제3 두께와 실질적으로 동일한 직경을 갖고, 상기 제3 활성층 안의 상기 반도체 나노입자들의 직경은 소망하는 상기 제1 및 상기 제2 파장과 다른 제3 파장에 대응하는 상기 반도체 나노입자들의 여기 에너지에 대응하는 상기 제3 활성층들;및 상기 복수의 제3 활성층들의 각각을 서로 분리하는 복수의 제3 유전체 버퍼층들이되, 상기 제3 유전체 버퍼층들의 각각은 상기 제3 파장에서 빛을 방출하기 위한 여기 에너지에서 상기 제3 활성층 안의 상기 반도체 나노입자들을 여기시키기 위하여 전자가 상기 제3 유전체 버퍼층들을 지날 때 상기 전기장으로부터 충분한 에너지를 얻기 위한 두께를 갖는 상기 복수의 제3 유전체 버퍼층들;을 더 포함하는 발광 구조.
  13. 13
    제8 항에 있어서, 상기 제1 활성층은 상기 제1 활성층 안의 상기 나노입자들의 여기 에너지에 맞는 파장에서 방사하도록 선택된 제1 희토류 물질로 도핑되고, 이에 의하여 에너지가 상기 제1 희토류 물질로 전달되어 상기 제1 파장에서 빛을 방출하는 발광 구조.
  14. 14
    제13 항에 있어서, 반도체 호스트 매트릭스 안에 분산된 반도체 나노입자들을 포함하고, 상기 나노입자들의 각각은 제2 활성층의 두께와 실질적으로 동일한 직경을 갖는 상기 제2 활성층을 더 포함하되, 상기 제2 활성층은 상기 제1 희토류 물질과 다른, 상기 제2 활성층 안의 상기 나노입자들의 상기 여기 에너지에 맞는 파장에서 방사하도록 선택된 제2 희토류 물질로 도핑되고, 이에 의하여 에너지가 상기 제2 희토류 물질로 전달되어 상기 제2 파장에서 빛을 방출하는 발광 구조.
  15. 15
    제14 항에 있어서, 복수의 부가적인 제1 활성층들;상기 제1 활성층들과 번갈아 교대되면서 제1 스택을 형성하는 복수의 부가적인 제1 유전층들;복수의 부가적인 제2 활성층들;및 상기 제2 활성층들과 번갈아 교대되면서 제2 스택을 형성하는 복수의 부가적인 제2 유전층들;을 더 포함하는 발광 구조.
  16. 16
    제15 항에 있어서, 복수의 제3 활성층들이되, 상기 제3 활성층들의 각각은 제3 두께에 의하여 한정되는 호스트 매트릭스 안의 반도체 나노입자들을 갖고, 상기 제3 활성층들 안의 상기 반도체 나노입자들의 각각은 상기 제3 두께와 실질적으로 동일한 직경을 갖고, 상기 제3 활성층 안의 상기 반도체 나노입자들의 직경은 소망하는 상기 제1 및 상기 제2 파장과 다른 제3 파장에 대응하는 상기 반도체 나노입자들의 여기 에너지에 대응하는 상기 제3 활성층들;및 상기 복수의 제3 활성층들의 각각을 서로 분리하는 복수의 제3 유전체 버퍼층들이되, 상기 제3 유전체 버퍼층들의 각각은 상기 제3 파장에서 빛을 방출하기 위한 여기 에너지에서 상기 제3 활성층 안의 상기 반도체 나노입자들을 여기시키기 위하여 상기 전기장으로부터 상기 제3 유전체 버퍼층들을 지날 때 전자가 충분한 에너지를 얻기 위한 두께를 갖는 상기 복수의 제3 유전체 버퍼층들;을 더 포함하는 발광 구조.
  17. 17
    제12 항 또는 제16 항에 있어서, 소망하는 상기 제1 파장은 적색 파장의 범위에 있고, 소망하는 상기 제2 파장은 녹색 파장의 범위에 있고, 소망하는 상기 제3 파장은 청색 파장의 범위에 있고, 그에 의하여 실질적으로 백색광이 소망하는 상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장의 조합으로부터 방출되는 발광 구조.
  18. 18
    제17 항에 있어서, 상기 전극 세트는 제1 투명 전극 및 제2 기저(base) 전극을 포함하되, 상기 발광 구조는 상기 제2 기저 전극과 상기 제1 투명 전극 사이에 상기 제1 투명 전극을 통하여 빛을 뒤로 반사하기 위한 반사층을 더 포함하는 발광 구조.
  19. 19
    제18 항에 있어서, 가장 긴 파장에서 빛을 방출하는 상기 복수의 활성층들이 상기 반사층에 가장 가깝게 배치되고, 가장 짧은 파장에서 빛을 방출하는 상기 활성층들이 상기 제1 투명 전극에 가장 가깝게 배치되는 발광 구조.
  20. 20
    제1 항 내지 제19 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 활성층은 실리콘 이산화물 매트릭스 호스트 안의 Ⅳ 그룹 나노입자들을 포함하는 발광 구조.
  21. 21
    제1 항 내지 제19 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 활성층은 실리콘 질화물 매트릭스 호스트 안의 Ⅳ 그룹 나노입자들을 포함하는 발광 구조.
  22. 22
    제1 항 내지 제7 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 활성층은 희토류의 산화물을 포함하는 발광 구조.
  23. 23
    제1 항 내지 제7 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 세트는 제1 투명 전극 및 제2 기저 전극을 포함하되, 상기 발광 구조는 상기 제2 기저 전극과 상기 제1 투명 전극 사이에 상기 제1 투명 전극을 통하여 빛을 뒤로 반사하기 위한 반사층을 더 포함하는 발광 구조.
Independent claims23