纳米棒发光二极管、包括其的显示装置和制造其的方法与流程

1.本公开涉及纳米棒发光二极管(led)、显示装置和制造方法。


背景技术：

2.显示装置，诸如液晶显示器(lcd)、有机发光显示装置、led显示器等，已被广泛使用。已经开发了具有增加的分辨率的显示装置，并且通过减小像素尺寸来实现其高分辨率。然而，用led配置像素增加了制造成本，因此，为了降低制造成本，已经将纳米棒led包括在像素中。此外，如果用于实现显示装置的所有rgb颜色都由led实现，则可以在没有滤色器的情况下实现颜色，因此，对纳米棒led的兴趣进一步增加。


技术实现要素：

3.提供了纳米棒发光二极管(led)，其被配置为减少由电流注入引起的波长变化。
4.通过减少由电流注入引起的波长变化，提供了具有改善的颜色再现性的显示装置。
5.提供了制造具有金字塔形结构的纳米棒led的方法。
6.附加方面将部分地在以下描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见或可以通过实施本公开的所给出的实施方式了解。
7.根据本公开的一方面，提供一种纳米棒发光二极管(led)，该纳米棒led包括：第一类型半导体层，包括主体和从主体连续提供的金字塔形结构；提供在金字塔形结构上的氮化物发光层；以及提供在氮化物发光层上的第二类型半导体层，其中第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层堆叠以形成纳米棒，并且其中纳米棒沿着第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层堆叠的方向具有恒定的直径。
8.直径可以在从约0.1μm至约1μm的范围内。
9.纳米棒的厚度可以大于该直径。
10.第二类型半导体层的最大厚度可以在20nm至2μm之间的范围内。
11.第一类型半导体层和第二类型半导体层可以包括al
x1
in
y1
ga
1-x1-y1
n(0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤(x1+y1)≤1)。
12.氮化物发光层可以包括al
x2
in
y2
ga
1-x2-y2
n(0.1≤(x2+y2)≤1，0.1《y2《0.6)。
13.第一类型半导体层可以包括掺杂剂，该掺杂剂包括si、ge和sn。
14.第二类型半导体层可以包括mg和b。
15.金字塔形结构可以包括六边形金字塔形结构或截顶六边形金字塔形结构。
16.第二类型半导体层的整个上表面可以被定位得高于氮化物发光层的最大高度。
17.第二类型半导体层的上表面可以被配置为具有平面或凹凸结构。
18.纳米棒可以被配置为具有圆形截面或六边形截面。
19.金字塔形结构可以提供有多个。
20.纳米棒led可以进一步包括直接位于氮化物发光层的一部分和第一类型半导体层
的主体的一部分之间的绝缘层。
21.纳米棒led可以进一步包括在纳米棒的侧表面上的保护层。
22.根据本公开的另一方面，提供一种显示装置，该显示装置包括：基板；公共电极，提供在基板的上表面的第一侧；多个像素电极，提供为面对公共电极并彼此间隔开；以及纳米棒发光二极管(led)，连接在公共电极和所述多个像素电极之间，其中纳米棒led包括：第一类型半导体层，包括主体和从主体连续提供的金字塔形结构；氮化物发光层，提供在金字塔形结构中；以及第二类型半导体层，提供在氮化物发光层上，其中第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层堆叠以形成纳米棒，并且其中纳米棒沿着第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层堆叠的方向具有恒定的直径。
23.根据本公开的另一方面，提供一种制造纳米棒发光二极管(led)的方法，该方法包括：在基板上提供第一类型半导体层；在第一类型半导体层上提供掩模，并在掩模上形成生长图案结构；通过基于生长图案结构生长第一类型半导体层而形成金字塔形结构；在金字塔形结构上形成氮化物发光层；在氮化物发光层上形成第二类型半导体层；蚀刻第二类型半导体层、氮化物发光层和第一类型半导体层，以形成从第二类型半导体层延伸到第一类型半导体层的下部的分离孔；以及基于分离孔分离第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层来形成纳米棒，其中纳米棒沿着第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层堆叠的方向具有恒定的直径，该直径在与第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层堆叠的方向垂直的方向上测量。
24.根据本公开的另一方面，提供一种纳米棒，该纳米棒包括：第一类型半导体层，包括主体部分和提供在主体部分上的顶部部分，顶部部分具有被配置为暴露一个或更多个半极性平面的结构；氮化物发光层，提供在第一类型半导体层的顶部部分上；以及第二类型半导体层，提供在氮化物发光层上。
25.第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层可以堆叠以形成纳米棒，并且纳米棒可以沿着第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层堆叠的方向具有恒定的直径，该直径在与第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层堆叠的方向垂直的方向上测量。
附图说明
26.通过以下结合附图进行的描述，本公开的某些实施方式的以上和其它方面、特征和优点将更加明显，其中：
27.图1是根据一示例实施方式的纳米棒发光二极管(led)的示意性截面图；
28.图2a和图2b示出了根据一示例实施方式的纳米棒led的金字塔形结构的示例；
29.图3是示出在其中在图1的纳米棒led中进一步提供保护层的一示例的视图；
30.图4示出了根据另一示例实施方式的纳米棒led；
31.图5和图6示出了其中在图3的纳米棒led中改变电极的位置的一示例；
32.图7示出了其中在图4的纳米棒led中改变电极的表面结构的一示例；
33.图8示出了其中在图5中改变第二类型半导体层的一示例；
34.图9示出了根据另一示例实施方式的纳米棒led；
35.图10示出了其中根据一示例实施方式的纳米棒led具有圆柱形结构的一示例；
36.图11示出了其中根据一示例实施方式的纳米棒led具有六边形柱结构的示例；
37.图12示出了根据一示例实施方式的显示装置；
38.图13示出了其中在图12的显示装置中改变纳米棒led的一示例；
39.图14是示出根据另一示例实施方式的显示装置的视图；
40.图15至图26是示出根据一示例实施方式的制造纳米棒led的方法的图；
41.图27是根据一示例实施方式的电子设备的示意性框图；
42.图28示出了其中根据一示例实施方式的显示装置应用于移动设备的一示例；
43.图29示出了其中根据一示例实施方式的显示装置应用于车辆显示装置的一示例；
44.图30示出了其中根据一示例实施方式的显示装置应用于增强现实眼镜的示例；
45.图31示出了其中根据一示例实施方式的显示装置应用于标牌的一示例；以及
46.图32示出了其中根据一示例实施方式的显示装置应用于可穿戴显示器的一示例。
具体实施方式
47.现在将对实施方式进行详细参照，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。就这一点而言，示例实施方式可以具有不同的形式，而不应被解释为限于在这里阐述的描述。因此，下面仅通过参照附图来描述实施方式，以说明各方面。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项目的任何和所有组合。当在一列元素列表之后时，诸如
“……
中的至少一个”的表述修饰整列元素，而不修饰列表中的单个元素。
48.在下文，将参照附图详细描述根据各种示例实施方式的纳米棒led、显示装置及其制造方法。在下面的附图中，相同的附图标记指代相同的组件，并且为了描述的清楚和方便，附图中每个组件的尺寸可能被放大。诸如第一、第二等的术语可以用来描述各种元素，但是所述元素不应受所述术语限制。所述术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开来。
49.单数表述包括复数表述，除非上下文另有明确规定。除非另有说明，当一部分“包括”一组件时，它可以表示该部分不排除另一组件，而是可以进一步包括另一组件。此外，在附图中，为了描述清楚，每个组件的尺寸或厚度可能被放大。此外，当描述预定材料层存在于基板或另一层上时，该材料层可以与基板或另一层直接接触，或者另一第三层可以存在于它们之间。此外，因为在以下实施方式中构成各层的材料是示例，所以可以使用其它材料。
50.此外，说明书中公开的术语，诸如
“……“
单元”或“模块”，表示用于处理至少一个功能或操作的单元，并且这可以通过硬件、软件或其组合来实现。
51.示例实施方式中描述的具体实施例不以任何方式限制技术范围。为了说明书的简洁，可以省略对传统电子组件、控制系统、软件和系统的其它功能方面的描述。此外，在给出的各种图中示出的连接线或连接器旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理或逻辑联接。应注意，在实际设备中可能存在许多替代的或附加的功能关系、物理连接或逻辑连接。
52.术语“一”、“一个”和“该”以及类似指示物的使用可以涵盖单数和复数两种。
53.构成方法的操作或步骤可以按任何合适的顺序进行，除非明确说明方法中的操作或步骤应按所陈述的顺序进行。此外，所有示例性术语(例如，等等)的使用仅仅是为了详细描述技术思想，并且本公开的范围不受这些术语限制，除非受到权利要求限制。
54.图1示出了根据一示例实施方式的纳米棒发光二极管(led)100。
55.纳米棒led 100包括第一类型半导体层110、提供在第一类型半导体层110上的氮化物发光层120和提供在氮化物发光层120上的第二类型半导体层130。第一类型半导体层110可以包括主体112和从主体112连续提供的金字塔形结构114。主体112可以具有在整体上具有相同直径的结构，并且金字塔形结构114可以具有其中直径变化的结构。也就是，整个主体112的直径可以是恒定的，而金字塔形结构的直径可以在远离主体112的位置减小。主体112和金字塔形结构114可以由相同的材料一体提供。参照图2a和图2b，金字塔形结构114可以具有例如六边形金字塔形结构或截顶六边形金字塔形结构。然而，金字塔形结构114不限于此。
56.第一类型半导体层110可以包括iii-v族n型半导体，例如n型氮化物半导体。第一类型半导体层110可以包括例如al
x1
in
y1
ga
1-x1-y1
n(0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤(x1+y1)≤1)。第一类型半导体层110可以包括gan、inn、aln或其组合，例如，第一类型半导体层110可以包括n-gan。第一类型半导体层110可以具有单层或多层结构。第一类型半导体层110可以包括第一类型掺杂剂。第一类型半导体层110可以包括n型掺杂剂，并且可以包括例如si、ge、sn等。
57.氮化物发光层120可以提供在第一类型半导体层110的金字塔形结构114中。金字塔形结构114可以包括半极性平面114a，氮化物发光层120可以提供在半极性平面114a上，以减小波长根据电流量的变化。与极性平面相比，半极性平面114a具有相对小的压电场，因此，可以减小在长波长处波长根据电流量的变化。例如，半极性平面114a可以具有比极性平面小的压电场，因此，可以减小在长波长处波长根据电流量的变化。长波长可以指例如600nm或更高的波长。极性平面可以表示垂直于纳米棒140的堆叠方向(y方向)的方向，半极性平面114a可以表示相对于纳米棒140的堆叠方向(y方向)具有小于90度倾角的表面。半极性平面114a可以例如相对于堆叠方向(y方向)具有大约45度的倾角。
58.当电子和空穴在氮化物发光层120中结合时，可以产生光。氮化物发光层120可以具有多量子阱(mqw)或单量子阱(sqw)结构。氮化物发光层120可以包括iii-v族半导体。氮化物发光层120可以包括al
x2
in
y2
ga
1-x2-y2
n(0.1≤(x2+y2)≤1，0.1《y2《0.6)，并且可以包括例如gan。
59.第二类型半导体层130可以提供在氮化物发光层120的上表面上。第二类型半导体层130可以包括例如p型半导体。第二类型半导体层130可以包括iii-v族p型半导体，例如al
x1
in
y1
ga
1-x1-y1
n(0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤(x1+y1)≤1)，例如p-gan。第二类型半导体层130可以具有单层或多层结构。第二类型半导体层130的上表面131可以具有平面或凹凸结构。图1示出了其中第二类型半导体层130的上表面131是平坦的一示例。第二类型半导体层130的整个上表面131可以定位得高于氮化物发光层120的最高点h1。氮化物发光层120的最高点h1可以基于距第一类型半导体层110的下表面111的高度来定义。第二类型半导体层130的最大厚度tm可以在20nm至2μm的范围内。最大厚度tm可以被定义为距第二类型半导体层130的上表面131的最大厚度。第二类型半导体层130的厚度可以是不均匀的，并且可以配置为取决于位置而不同。
60.在其中堆叠有第一类型半导体层110、氮化物发光层120和第二类型半导体层130的纳米棒140可以被配置为在堆叠方向(y方向)上具有恒定的直径d，该直径d在与堆叠方向(y方向)垂直的方向(x方向)上测量。因此，纳米棒140可以以棒形状提供。直径d可以在0.1
至1μm的范围内。纳米棒140的厚度t可以大于直径d。
61.绝缘层150可以提供在其中氮化物发光层120与第一类型半导体层110的主体112相接的部分处。绝缘层150可以用作掩模，利用该掩模，金字塔形结构114可以从主体112生长。因此，绝缘层150可以提供在主体112和金字塔形结构114之间的边界处。
62.图3示出了其中在图1的纳米棒led中进一步提供保护层160的一示例。在图3中，使用与图1的附图标记相同的附图标记的组件具有基本相同的功能和操作，因此，在这里省略其详细描述。纳米棒led 100a可以进一步包括提供在纳米棒140的侧表面上的保护层160，在纳米棒140中堆叠有第一类型半导体层110、氮化物发光层120和第二类型半导体层130。保护层160可以保护纳米棒140免受外部环境影响，从而提高质量的可靠性。保护层160可以包括例如al2o3、sio2或sin。
63.第一电极165可以提供在第一类型半导体层110的一个表面上，第二电极167可以提供在第二类型半导体层130的一个表面上。可以通过调整第一类型半导体层110的主体112的厚度t1与第二类型半导体层130的最大厚度tm的比率来控制光效率。
64.图4示出了在其中提供了多个金字塔形结构114的一示例实施方式。在图4中，使用与图1和图3的附图标记相同的附图标记的组件具有基本相同的功能和操作，因此，在这里省略其详细描述。通过调整金字塔形结构114的数量，可以控制光效率，并且可以减少发射波长根据施加到纳米棒led的电流量的变化。
65.图5和图6示出了其中根据一示例实施方式改变电极的位置的一示例。参照图5，第一电极1651可以提供成与第一类型半导体层110和保护层160两者接触，第二电极1671可以提供成与第二类型半导体层130和保护层160两者接触。这里，图5中的第一电极1651和第二电极1671的布置与图3中的第一电极165和第二电极167的布置的不同之处在于，第一电极165和第二电极167没有提供在保护层160上。参照图6，第一电极1652可以提供成围绕第一类型半导体层110的一个表面和保护层160的一部分，第二电极1672可以提供成围绕第二类型半导体层130和保护层160的一部分。如上所述，可以通过增加第一电极1652和第二电极1672的面积来增加电流量。
66.图7示出了其中根据一示例实施方式的图4的纳米棒led中第二类型半导体层被改变的一示例。第二类型半导体层132可以具有凹凸结构133。由于第二类型半导体层132的凹凸结构133的纹理化效果，可以提高光提取效率。根据一示例实施方式，凹凸结构133可以是对应于第一类型半导体层110的金字塔形结构114的金字塔形结构。
67.第二类型半导体层132的凹凸结构133可以定位得高于氮化物发光层120的最高点h1。或者，在一些情况下，第二类型半导体层132的凹凸结构133可以混合地位于比氮化物发光层120的最高点h1更高和更低的位置。第二电极168可以在其上表面上具有凹凸结构169。图8示出了一示例实施方式，其中，第二电极168的上表面168a被配置为平坦表面，这不同于图7的纳米棒led。以这种方式，第二电极168的上表面的构造可以变化。
68.图9示出了一示例实施方式，其中从图4的纳米棒led去除绝缘层150。这样，氮化物发光层120的整个表面可以被配置为与第一类型半导体层110的主体112和金字塔形结构114直接接触。
69.图10示出了其中根据一示例实施方式的纳米棒led 210具有圆柱形结构的情况。纳米棒led 210可以具有圆形截面形状。图11示出了其中纳米棒led 220具有六边形柱结构
的情况。
70.图12示出了根据一示例实施方式的显示装置。在图12中，使用与图1和图5的附图标记相同的附图标记的组件具有基本相同的功能和操作，因此，这里省略其详细描述。
71.显示装置300可以包括基板310、提供在基板310的上表面的一侧的公共电极321、提供为面对公共电极321的像素电极322、以及连接在公共电极和像素电极322之间的纳米棒led 100a。像素电极322可以彼此间隔开。图12示出了根据一示例实施方式的显示装置300的一个像素。纳米棒led100a可以包括第一纳米棒led 101、第二纳米棒led 102和第三纳米棒led 103。纳米棒led 100a与上面参照图3描述的基本相同，因此省略其详细描述。
72.例如，第一纳米棒led 101可以发射红光，第二纳米棒led 102可以发射绿光，第三纳米棒led 103可以发射蓝光。从纳米棒led 100a发射的光的波长可以根据氮化物发光层120的材料成分而变化。
73.纳米棒led 100a可以提供为使得纳米棒led 100a的每层的堆叠方向(y方向)平行于基板310。第一电极1651可以连接到公共电极321，第二电极1671可以连接到像素电极322。
74.图13示出了在图12所示的显示装置中改变的第三纳米棒led 301的一示例。在图13中，使用与图12的附图标记相同的附图标记的组件具有基本相同的功能和操作，因此，在这里省略其详细描述。
75.参照图13，第一纳米棒led 101和第二纳米棒led 102可以在第一类型半导体层110中包括金字塔形结构114，第三纳米棒led 301可以不包括金字塔形结构。第一纳米棒led 101可以发射红光，第二纳米棒led 102可以发射绿光，第三纳米棒led 301可以发射蓝光。利用该金字塔形结构，可以减少由于相对于具有长波长带的光的电流量的增加而导致的变化。在蓝光的情况下，与红光或绿光相比，根据电流量增加的变化相对小，因此，用于蓝光的第三纳米棒led 301可以具有提供在极性平面上的氮化物发光层332，而没有金字塔形结构。第三纳米棒led 301可以包括第一类型半导体层331、提供在第一类型半导体层331上的氮化物发光层332、和提供在氮化物发光层332上的第二类型半导体层333。第一类型半导体层331可以包括没有金字塔形结构的平面，并且氮化物发光层332可以提供在该平面上。保护层336可以提供在第一类型半导体层331的侧表面、氮化物发光层332的侧表面和第二类型半导体层333的侧表面上，第一电极可以提供在第一类型半导体层331的一个表面上，第二电极335可以提供在第二类型半导体层333的另一个表面上。
76.图14示出了根据另一示例实施方式的显示装置400。
77.显示装置400可以包括第一子像素410、第二子像素420和第三子像素430。第一子像素410可以包括多个第一纳米棒led 415，第二子像素420可以包括多个第二纳米棒led 425，第三子像素430可以包括多个第三纳米棒led 435。第一纳米棒led 415可以发射红光，第二纳米棒led 425可以发射绿光，第三纳米棒led 435可以发射蓝光。在示例实施方式中，可以在每个子像素中提供多个纳米棒led，以增加显示装置的亮度。
78.第一电极441和第二电极442可以在基板440上的第一子像素410、第二子像素420和第三子像素430的每个中平行布置。此外，在第一子像素410中，多个第一纳米棒led 415可以在第一电极441和第二电极442之间平行地布置成彼此分开。在第二子像素420中，多个第二纳米棒led 425可以在第一电极441和第二电极442之间平行地布置成彼此分开。在第
三子像素430中，多个第三纳米棒led 435可以在第一电极441和第二电极442之间平行地布置成彼此分开。
79.接下来，在图15-26中，描述了根据一示例实施方式的制造纳米棒led的方法。
80.参照图15，可以在基板510上沉积缓冲层515，可以在缓冲层515上沉积第一类型半导体层520。基板510可以包括例如蓝宝石基板、硅基板、sic基板、gan基板等。缓冲层515可以提供来帮助第一类型半导体层520的生长。缓冲层515可以被配置为具有各种成分和厚度，以减轻第一类型半导体层520和基板510之间的晶格失配，防止回熔，减少缺陷，控制翘曲。例如，缓冲层515可以包括alxga(1-x)n(0≤x≤1)。然而，根据基板510，可以省略缓冲层515。第一类型半导体层520可以包括al
x1
in
y1
ga
1-x1-y1
n(0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤(x1+y1)≤1)。第一类型半导体层520可以包括n型掺杂剂，例如si、ge、sn等。
81.参照图16，可以在第一类型半导体层520上提供掩模525。掩模525可以包括例如sin。掩模525可以通过诸如pecvd或lpcvd的非原位工艺生长，或者可以通过mocvd原位工艺生长。
82.参照图17，可以通过光刻工艺图案化掩模525来形成生长图案结构。掩模525可以包括开口527和绝缘层526。
83.参照图18，可以通过借助开口527在第一类型半导体层520上生长第一类型半导体材料来形成金字塔形结构530。金字塔形结构530可以包括半极性平面530a，诸如{1-101}、{1-102}等。参照图19，可以在金字塔形结构530上沉积氮化物发光层535。氮化物发光层535可以沉积为在半极性平面530a上具有均匀的厚度。氮化物发光层535可以形成为接触绝缘层526。当氮化物发光层535生长在半极性平面530a上时，与其中氮化物发光层535生长在极性平面上的情况相比，可以施加更少的压电场，从而可以减少由于电流注入的增加而导致的输出光的波长偏移。与蓝光相比，当增加in成分以实现绿光或红光的长波长光时，减小波长偏移的效果会显得更有效。
84.参照图20，可以在氮化物发光层535上沉积第二类型半导体层540。氮化物发光层535可以形成为单层或多量子阱层。第二类型半导体层540可以包括al
x1
in
y1
ga
1-x1-y1
n(0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤(x1+y1)≤1)。第二类型半导体层540可以包括p型掺杂剂，例如mg、b等。第二类型半导体层540可以形成为覆盖氮化物发光层535。第二类型半导体层540可以生长到高于氮化物发光层535的最大高度点h1的位置。也就是，第二类型半导体层540的整个上表面540a可以定位得高于氮化物发光层535的最大高度点h1。第二类型半导体层540可以生长为使得其上表面是平坦的，以提高可加工性。
85.参照图21，可以蚀刻第二类型半导体层540、氮化物发光层535和第一类型半导体层520，以形成从第二类型半导体层540延伸至第一类型半导体层520的下部的分离孔542。分离孔542可以用于将图20所示的堆叠结构分离成多个纳米棒led。分离孔542的深度可以决定随后要分离的纳米棒led的总厚度。分离孔542可以从第二类型半导体层540形成到第一类型半导体层520的预定深度。分离孔542可以形成为使得缓冲层515不暴露以使得缓冲层515不粘附到纳米棒led的深度。
86.参照图22，可以通过向图21所示的结构施加力(诸如超声波)以从该结构去除缓冲层515和基板510而形成纳米棒led 550。纳米棒led 550的直径w可以由分离孔542的位置决定。因为纳米棒led 550通过蚀刻形成，所以纳米棒led 550可以形成为在整体结构中具有
相同直径w的棒形状。提供在纳米棒led 550中的金字塔形结构530的数量可以根据分离孔542的位置进行调整。在将缓冲层515与基板510分离之前，可以在纳米棒结构的侧表面上形成保护层(图3中的160)、第一电极(图3中的165)和第二电极(图3中的167)。
87.图23示出了另一种制造方法，其中可以从图18所示的结构去除绝缘层526。可以在绝缘层526被去除的位置形成凹槽561。参照图24，可以用第一类型半导体材料562填充凹槽561。以这种方式，通过去除绝缘层526，可以减少当氮化物发光层在掩模上生长时可能发生的多晶型氮化物生长。
88.参照图25，在图24所示的结构中，可以在金字塔形结构530的半极性平面530a上堆叠氮化物发光层570。在这种情况下，氮化物发光层570可以在金字塔形结构530和金字塔形结构530之间不连续地隔离，并且氮化物发光层570可以不提供于在其中金字塔形结构530和金字塔形结构530相接的区域中。
89.参照图26，可以在氮化物发光层570上形成第二类型半导体层580。对于图26所示的结构，可以使用与上面参照图21和图22描述的制造操作相同的制造操作来形成纳米棒led。
90.如上所述，在根据实施方式的制造方法中，可以通过生长和蚀刻工艺容易地制造具有金字塔形结构的纳米棒led。
91.根据一示例实施方式的纳米棒led可以发射高效的长波长光，并且可以应用于显示装置以提供高质量图像。氮化物半导体可以用于各种光电子器件，并且其利用率已经提高。根据一示例实施方式的显示装置可以在一个像素中包括至少一个纳米棒led，以显示高质量图像。不管显示装置的形状或尺寸如何，大多数显示装置可以通过减小像素尺寸来实现高分辨率。如果用于实现显示装置的所有rgb颜色都用纳米棒led实现，则可以在没有滤色器的情况下实现颜色。
92.制造纳米棒led的方法包括选择性生长方法和蚀刻方法。使用选择性生长方法制造的纳米棒通常具有核-壳结构，在这种情况下，暴露出几个平面，诸如半极性平面和非极性平面，这里，生长厚度和极化程度根据平面而不同，导致从量子阱发射的光的不均匀波长以及大的半峰全宽(fwhm)。
93.此外，当通过蚀刻工艺制造纳米棒时，泄漏电流可能通过在纳米棒的侧表面上暴露的量子阱增加，从而降低发光效率。此外，当具有高in成分的ingan生长在诸如基板的平面(即，c平面)上以实现绿色或红色波长时，可能发生蓝移现象，其中波长由于在ingan量子阱中形成的高的压电场而根据电流注入缩短。
94.相反，根据一示例实施方式的纳米棒led的氮化物发光层可以通过选择性生长形成，且纳米棒可以通过蚀刻工艺形成。在生长为第一类型半导体层之后，使用掩模阻挡除了选择性生长区域之外的区域，并且通过选择性生长形成由第一类型半导体形成的金字塔形结构。金字塔形结构暴露出半极性平面，诸如{1-101}、{1-102}等。氮化物发光层生长在金字塔形结构的半极性平面上，第二类型半导体层可以堆叠在氮化物发光层上，然后可以执行蚀刻工艺以形成具有半极性发光层的纳米棒结构。在一示例实施方式中，因为氮化物发光层仅形成在金字塔形结构的半极性平面上，所以可以减少作为现有生长方法中的问题的波长不均匀性和大的fwhm，并且可以减少由于相关技术的蚀刻工艺中的大的压电场导致的问题，从而增加电子和空穴的波函数的叠加，以减少由于电流注入导致的波长变化。因此，
根据一示例实施方式的显示装置可以显示高分辨率图像和具有优异颜色再现性的图像。
95.此外，通过在纳米棒结构中配置多个金字塔形结构并减小金字塔形结构的尺寸以减小半极性平面的截面长度，氮化物发光层的in成分和厚度均匀性可以增加以改善波长分散。
96.图27是包括根据一示例实施方式的显示装置的电子设备8201的框图。
97.参照图27，可以在网络环境8200中提供电子设备8201。在网络环境8200中，电子设备8201可以通过第一网络8298(短程无线通信网络等)与另一电子设备8202通信，或者可以通过第二网络8299(远程无线通信网络等)与另一电子设备8204和/或服务器8208通信。电子设备8201可以通过服务器8208与电子设备8204通信。电子设备8201可以包括处理器8220、存储器8230、输入器件8250、音频输出器件8255、显示装置8260、音频模块8270、传感器模块8276、接口8277、触觉模块8279、相机模块8280、电力管理模块8288、电池8289、通信模块8290、用户识别模块8296和/或天线模块。电子设备8201的这些组件中的一些可以被省略，或者其它组件可以被添加到电子设备8201。这些组件中的一些可以实现为一个集成电路。例如，传感器模块8276(指纹传感器、虹膜传感器、照度传感器等)可以被包括在显示装置8260(显示器等)中。
98.处理器8220可以执行软件(程序8240等)来控制连接到处理器8220的电子设备8201当中的一个或多个其它组件(硬件、软件组件等)并执行各种数据处理或操作。作为数据处理或操作的一部分，处理器8220可以将从其它组件(传感器模块8276、通信模块8290等)接收的指令和/或数据加载到易失性存储器8232中，处理存储在易失性存储器8232中的指令和/或数据，并将结果数据存储在非易失性存储器8234中。非易失性存储器8234可以包括内部存储器8236和可拆卸的外部存储器8238。处理器8220可以包括主处理器8221(中央处理单元、应用处理器等)和辅助处理器8223(图形处理单元、图像信号处理器、传感器集线器处理器、通信处理器等)，其可以独立操作或者与主处理器8221一起操作。辅助处理器8223可以使用比主处理器8221更少的功率，并且可以执行专门的功能。
99.辅助处理器8223可以在主处理器8221是不活动的(睡眠状态)时代替主处理器8221来控制与电子设备8201的组件中的一些(显示装置8260、传感器模块8276、通信模块8290等)相关的功能和/或状态，或者在主处理器8221是活动的(应用执行状态)时与主处理器8221一起控制与电子设备8201的组件中的一些(显示装置8260、传感器模块8276、通信模块8290等)相关的功能和/或状态。辅助处理器8223(图像信号处理器、通信处理器等)可以被实现为其它功能相关组件(相机模块8280、通信模块8290等)的一部分。
100.存储器8230可以存储电子设备8201的组件(处理器8220、传感器模块8276等)所需的各种数据。数据可以包括例如软件(程序8240等)和与之相关的命令的输入数据和/或输出数据。存储器8230可以包括易失性存储器8232和/或非易失性存储器8234。
101.程序8240可以作为软件存储在存储器8230中，并可以包括操作系统8242、中间件8244和/或应用8246。
102.输入器件8250可以接收将由来自电子设备8201的外部(用户等)的组件(电子设备8201的处理器8220等)使用的命令和/或数据。输入器件8250可以包括遥控器、麦克风、鼠标、键盘和/或数字笔(例如手写笔)。
103.音频输出器件8255可以向电子设备8201的外部输出音频信号。音频输出器件8255
可以包括扬声器和/或接收器。扬声器可以用于一般目的，诸如多媒体回放或录音回放，而接收器可以用于接收来电。接收器可以被组合为扬声器的一部分，或者可以被实现为独立的分离设备。
104.显示装置8260可以向电子设备8201的外部在视觉上提供信息。显示装置8260可以包括显示器、全息设备或投影仪、以及用于控制相应设备的控制电路。显示装置8260可以包括包含上面参照图1至图28描述的纳米棒led的显示装置。显示装置8260可以包括被配置为检测触摸的触摸电路和/或被配置为测量由该触摸产生的力的强度的传感器电路(压力传感器等)。
105.音频模块8270可以将声音转换为电信号，或相反，可以将电信号转换为声音。音频模块8270可以通过输入器件8250获取声音，并通过直接或无线地连接到音频输出器件8255和/或电子设备8201的另一电子设备(电子设备8202等)的扬声器和/或耳机输出声音。
106.传感器模块8276可以检测电子设备8201的运行状态(功率、温度等)或外部环境状态(用户状态等)，并产生对应于检测到的状态的电信号和/或数据值。传感器模块8276可以包括手势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(ir)传感器、生物传感器、温度传感器、湿度传感器和/或照度传感器。
107.接口8277可以支持一种或更多种指定协议，所述协议可以用于电子设备8201以直接或无线地连接至另一电子设备(例如，电子设备8202)。接口8277可以包括高清晰度多媒体接口(hdmi)、通用串行总线(usb)接口、sd卡接口和/或音频接口。
108.连接端8278可以包括连接器，通过该连接器，电子设备8201可以物理连接至另一电子设备(诸如电子设备8202)。连接端8278可以包括hdmi连接器、usb连接器、sd卡连接器和/或音频连接器(诸如耳机连接器)。
109.触觉模块8279可以将电信号转化为机械刺激(振动、运动等)或者用户可通过触觉或运动感觉感知的电刺激。触觉模块8279可以包括马达、压电元件和/或电刺激器件。
110.相机模块8280可以捕捉静止图像和视频。相机模块8280可以包括透镜组件，该透镜组件包括一个或更多个透镜、图像传感器、图像信号处理器和/或闪光灯。包括在相机模块8280中的透镜组件可以收集从要成像的对象发出的光。
111.电力管理模块8288可以管理供应至电子设备8201的电力。电力管理模块8288可以被实现为电力管理集成电路(pmic)的一部分。
112.电池8289可以为电子设备8201的组件供电。电池8289可以包括不可充电的原电池、可充电的二次电池和/或燃料电池。
113.通信模块8290可以在电子设备8201和其它电子设备(电子设备8202、电子设备8204、服务器8208等)之间建立直接(有线)通信信道和/或无线通信信道，并通过已建立的通信信道支持通信。通信模块8290可以包括独立于处理器8220(应用处理器等)操作并支持直接通信和/或无线通信的一个或更多个通信处理器。通信模块8290可以包括无线通信模块8292(蜂窝通信模块、短程无线通信模块、全球导航卫星系统(gnss)通信模块等)和/或有线通信模块8294(局域网(lan)通信模块、电力线通信模块等)。在这些通信模块当中，相应的通信模块可以通过第一网络8298(诸如蓝牙、wifi直连或红外数据协会(irda)的短程通信网络)或第二网络8299(诸如蜂窝网络、互联网或计算机网络(lan)、wan等的电信网络)与
另一电子设备通信。这些不同类型的通信模块可以集成到一个组件(单个芯片等)中或者可以被实现为彼此分离的多个组件(多个芯片)。无线通信模块8292可以使用存储在用户识别模块8296中的用户信息(国际移动用户标识符(imsi)等)来验证和认证诸如第一网络8298和/或第二网络8299的通信网络中的电子设备8201。
114.天线模块8297可以向外部(诸如其它电子设备)发送信号和/或电力，或从外部接收信号和/或电力。天线可以包括辐射器，该辐射器包括形成在板(印刷电路板(pcb)等)上的导电图案。天线模块8297可以包括一个或多个天线。当包括多个天线时，通信模块8290可以从所述多个天线当中选择适合于在诸如第一网络8298和/或第二网络8299的通信网络中使用的通信方法的天线。信号和/或电力可以通过所选择的天线在通信模块8290和其它电子设备之间发送或接收。除了天线之外的组件(rfic等)可以被包括作为天线模块8297的一部分。
115.一些组件可以通过通信方法(总线、通用输入输出(bpio)、串行外围接口(spi)、移动工业处理器接口(mipi))彼此连接，并彼此交换信号(命令、数据等)。
116.可以通过连接至第二网络8299的服务器8208在电子设备8201和电子设备8204之间发送或接收命令或数据。其它电子设备8202和8204可以是与电子设备8201相同或不同类型的设备。由电子设备8201执行的所有或一些操作可以由一个或更多个其它电子设备8202、8204和8208执行。例如，当电子设备8201需要执行功能或服务时，电子设备8201可以请求一个或更多个其它电子设备执行功能或服务的一部分或全部，而不是自己执行该功能或服务。在接收到该请求时，一个或更多个其它电子设备可以执行与该请求相关的附加功能或服务，并将执行结果发送到电子设备8201。为此，可以使用云计算、分布式计算和/或客户端-服务器计算技术。
117.图28示出了其中根据一示例实施方式的电子设备应用于移动设备9100的一示例。移动设备9100可以包括显示装置9110，并且显示装置9110可以具有可折叠结构，例如多重可折叠结构。
118.图29示出了其中根据一示例实施方式的显示装置应用于车辆的一示例。显示装置可以是用于车辆的平视显示装置9200，并且可以包括提供在车辆的一区域中的显示器9210和用于改变光的路径的光路改变构件9220，使得驾驶员可以看到由显示器9210产生的图像。
119.图30示出了其中根据一示例实施方式的显示装置应用于增强现实(ar)眼镜或虚拟现实(vr)眼镜的一示例。ar眼镜9300可以包括形成图像的投影系统9310和将图像从投影系统9310引导到用户眼睛的元件9320。
120.图31示出了其中根据一示例实施方式的显示装置应用于大型标牌的一示例。标牌9400可以用于使用数字信息显示器的户外广告，并且可以通过通信网络控制广告内容等。标牌9400可以例如通过上面参照图27描述的电子设备来实现。
121.图32示出了其中根据一示例实施方式的显示装置应用于可穿戴显示器9500的一示例。可穿戴显示器9500可以包括显示装置，该显示装置包括根据一示例实施方式的纳米棒led，并且可以通过上面参照图27描述的电子设备实现。
122.根据一示例实施方式的显示装置可以应用于各种产品，诸如可卷曲tv、可拉伸显示器等。
123.上述实施方式仅是示例，本领域技术人员可做出各种修改和等同的其它实施方式。因此，根据该实施方式的真实技术保护范围应由所附权利要求中描述的技术思想确定。
124.根据一示例实施方式的纳米棒led可以包括具有金字塔形结构的发光层，以减少由于电流增加引起的波长变化。根据一示例实施方式的显示装置可以包括纳米棒led，以实现高分辨率并提高颜色再现性。
125.根据一示例实施方式的用于制造纳米棒led的方法可以容易地制造包括具有金字塔形结构的发光层的纳米棒led。
126.应理解，在这里描述的实施方式应仅在描述性意义上被考虑，而非用于限制目的。每个实施方式内的特征或方面的描述通常应该被认为可用于其它实施方式中的其它类似特征或方面。虽然已经参照附图描述了一个或更多个实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。
127.本技术基于2022年1月25日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0011026号韩国专利申请，并要求该韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体合并于此。

技术特征：
1.一种纳米棒发光二极管，包括：第一类型半导体层，包括主体和从所述主体连续提供的金字塔形结构；氮化物发光层，提供在所述金字塔形结构上；以及第二类型半导体层，提供在所述氮化物发光层上，其中所述第一类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第二类型半导体层堆叠以形成纳米棒，并且其中所述纳米棒沿着所述第一类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第二类型半导体层堆叠的方向具有恒定的直径。2.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述直径在从0.1μm至1μm的范围内。3.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述纳米棒的厚度大于所述直径。4.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述第二类型半导体层的最大厚度在20nm至2μm之间的范围内。5.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述第一类型半导体层和所述第二类型半导体层包括al
x1
in
y1
ga
1-x1-y1
n(0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤(x1+y1)≤1)。6.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述氮化物发光层包括al
x2
in
y2
ga
1-x2-y2
n(0.1≤(x2+y2)≤1，0.1<y2<0.6)。7.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述第一类型半导体层包括掺杂剂，所述掺杂剂包括si、ge和sn。8.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述第二类型半导体层包括mg和b。9.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述金字塔形结构包括六边形金字塔形结构或截顶六边形金字塔形结构。10.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述第二类型半导体层的整个上表面被定位得高于所述氮化物发光层的最大高度。11.根据权利要求10所述的纳米棒发光二极管，其中所述第二类型半导体层的上表面被配置为具有平面或凹凸结构。12.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述纳米棒被配置为具有圆形截面或六边形截面。13.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述金字塔形结构提供有多个。14.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，其中所述纳米棒发光二极管进一步包括直接位于所述氮化物发光层的一部分和所述第一类型半导体层的所述主体的一部分之间的绝缘层。15.根据权利要求1所述的纳米棒发光二极管，进一步包括在所述纳米棒的侧表面上的保护层。16.一种显示装置，包括：基板；公共电极，提供在所述基板的上表面的第一侧；多个像素电极，提供为面对所述公共电极并彼此间隔开；以及纳米棒发光二极管，连接在所述公共电极和所述多个像素电极之间，其中所述纳米棒发光二极管包括：第一类型半导体层，包括主体和从所述主体连续提供的金字塔形结构；
氮化物发光层，提供在所述金字塔形结构上；以及第二类型半导体层，提供在所述氮化物发光层上，其中所述第一类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第二类型半导体层堆叠以形成纳米棒，并且其中所述纳米棒沿着所述第一类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第二类型半导体层堆叠的方向具有恒定的直径。17.根据权利要求16所述的显示装置，其中所述直径在从0.1μm至1μm的范围内。18.根据权利要求16所述的显示装置，其中所述纳米棒的厚度大于所述直径。19.根据权利要求16所述的显示装置，其中所述第二类型半导体层的最大厚度在20nm至2μm之间的范围内。20.根据权利要求16所述的显示装置，其中所述第一类型半导体层和所述第二类型半导体层包括al
x1
in
y1
ga
1-x1-y1
n(0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤(x1+y1)≤1)。21.根据权利要求16所述的显示装置，其中所述氮化物发光层包括al
x2
in
y2
ga
1-x2-y2
n(0.1≤(x2+y2)≤1，0.1<y2<0.6)。22.根据权利要求16所述的显示装置，其中所述纳米棒发光二极管的堆叠方向平行于所述基板。23.根据权利要求16所述的显示装置，其中所述第二类型半导体层的整个上表面被定位得高于所述氮化物发光层的最大高度点。24.根据权利要求23所述的显示装置，其中所述第二类型半导体层的上表面被配置为具有平面或凹凸结构。25.根据权利要求16所述的显示装置，其中所述纳米棒被配置为具有圆形截面或六边形截面。26.根据权利要求16所述的显示装置，其中所述金字塔形结构提供有多个。27.根据权利要求16所述的显示装置，进一步包括直接位于所述氮化物发光层的一部分和所述第一类型半导体层的所述主体的一部分之间的绝缘层。28.根据权利要求16所述的显示装置，进一步包括在所述纳米棒的侧表面上的保护层。29.一种制造纳米棒发光二极管的方法，所述方法包括：在基板上提供第一类型半导体层；在所述第一类型半导体层上提供掩模，并在所述掩模上形成生长图案结构；通过基于所述生长图案结构生长所述第一类型半导体层，形成金字塔形结构；在所述金字塔形结构上形成氮化物发光层；在所述氮化物发光层上形成第二类型半导体层；蚀刻所述第二类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第一类型半导体层，以形成从所述第二类型半导体层延伸到所述第一类型半导体层的下部的分离孔；以及基于所述分离孔分离所述第一类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第二类型半导体层来形成纳米棒，其中所述纳米棒沿着所述第一类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第二类型半导体层堆叠的方向具有恒定的直径，所述直径在与所述第一类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第二类型半导体层堆叠的方向垂直的方向上测量。30.根据权利要求29所述的方法，其中所述直径在从0.1μm至1μm的范围内。
31.根据权利要求29所述的方法，其中所述纳米棒的厚度大于所述直径。32.根据权利要求29所述的方法，其中所述第二类型半导体层的最大厚度在20nm至2μm之间的范围内。33.根据权利要求29所述的方法，其中所述第一类型半导体层和所述第二类型半导体层包括al
x1
in
y1
ga
1-x1-y1
n(0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤(x1+y1)≤1)。34.根据权利要求29所述的方法，其中所述氮化物发光层包括al
x2
in
y2
ga
1-x2-y2
n(0.1≤(x2+y2)≤1，0.1<y2<0.6)。35.根据权利要求29所述的方法，其中所述纳米棒包括多个所述金字塔形结构。36.一种纳米棒，包括：第一类型半导体层，包括主体部分和提供在所述主体部分上的顶部部分，所述顶部部分具有被配置为暴露一个或更多个半极性平面的结构；氮化物发光层，提供在所述第一类型半导体层的所述顶部部分上；以及第二类型半导体层，提供在所述氮化物发光层上。37.根据权利要求36所述的纳米棒，其中所述第一类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第二类型半导体层堆叠以形成所述纳米棒，以及其中所述纳米棒沿着所述第一类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第二类型半导体层堆叠的方向具有恒定的直径，所述直径在与所述第一类型半导体层、所述氮化物发光层和所述第二类型半导体层堆叠的方向垂直的方向上测量。

技术总结
提供了纳米棒发光二极管(LED)、显示装置及其制造方法。纳米棒LED包括第一类型半导体层、氮化物发光层和第二类型半导体层，第一类型半导体层包括主体和从主体连续提供的金字塔形结构，氮化物发光层提供在金字塔形结构上，第二类型半导体层提供在氮化物发光层中。第二类型半导体层提供在氮化物发光层中。第二类型半导体层提供在氮化物发光层中。


技术研发人员：朴永焕 金柱成 申东澈 崔浚熙
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/8/1