発光ダイオード
【課題】格子欠陥が発生することを防止した発光ダイオードを提供する。
【解決手段】発光ダイオード１０は、基板１００と、第一半導体層１２０と、第二半導体層１４０と、活性層１３０と、第一電極１５０と、第二電極１６０と、を含む。第一半導体層、活性層、及び第二半導体層は、基板から離れる方向に沿って、基板に順次的に積層され、第一電極は、第一半導体層に電気的に接続され、第二電極は、第二半導体層に電気的に接続され、第一半導体層の基板と隣接する表面は、複数の空隙を含むパターン化されたカーボンナノチューブ層１０２である。第一半導体層のパターン化された表面が基板に接続することによって複数のキャビティが形成される。
【解決手段】発光ダイオード１０は、基板１００と、第一半導体層１２０と、第二半導体層１４０と、活性層１３０と、第一電極１５０と、第二電極１６０と、を含む。第一半導体層、活性層、及び第二半導体層は、基板から離れる方向に沿って、基板に順次的に積層され、第一電極は、第一半導体層に電気的に接続され、第二電極は、第二半導体層に電気的に接続され、第一半導体層の基板と隣接する表面は、複数の空隙を含むパターン化されたカーボンナノチューブ層１０２である。第一半導体層のパターン化された表面が基板に接続することによって複数のキャビティが形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）を利用した半導体からなるＬＥＤは、優れた光出射率を有し、寿命が長く、また省エネルギーなどの利点を有するので、近年、ディスプレイ装置、電光掲示板、街灯、自動車などの照明素子として広く使用されている。
【０００３】
従来のＬＥＤは、一般にｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、活性層と、ｎ型電極と、ｐ型電極とを含む。前記活性層はｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に位置する。前記ｐ型電極はｐ型半導体層に設置され、前記ｎ型電極はｎ型半導体層に設置される。また、前記ｐ型電極は透明電極である。前記ＬＥＤを使用する際、前記ｐ型半導体層及び前記ｎ型半導体層に対して、正電圧及び負電圧をそれぞれ印加することにより、前記ｐ型半導体層及び前記ｎ型半導体層からの電子及び正孔は、前記活性層に移動し且つ互いに結合して可視光を放射する。
【０００４】
しかし、従来のＬＥＤの光出射率は低い。この原因は、前記ＬＥＤの半導体（窒化ガリウム）の屈折率が、大気の屈折率より大きいので、前記活性層から出射した広角度を有する光が前記ＬＥＤの半導体と大気の界面で全反射されることにより、大部分の光が前記ＬＥＤの内部に抑制され、熱に変換されて消散するからである。
【０００５】
そこで近年、ＬＥＤの低光出射率を改善するために、前記ＬＥＤの半導体の表面を粗面処理するなどの方法が開発されてきた。例えば、前記ＬＥＤの光出射面をエッチングして、該ＬＥＤの光出射面に微構造を形成する光子サイクリング方法及びサファイア基板のエッチング方法などである（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７１７３２８９号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｋａｉｌｉ Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ、“Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｙａｒｎｓ”、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来のＬＥＤの半導体の表面を粗面処理する方法は複雑であり、コストが高く、且つ前記ＬＥＤの半導体を破壊する恐れがあり、前記ＬＥＤの発光効率を下げる。
【０００９】
従って、前記課題を解決するために、本発明は光出射率が高い発光ダイオードを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光ダイオードは、基板と、第一半導体層と、第二半導体層と、活性層と、第一電極と、第二電極と、を含む。前記第一半導体層、前記活性層、及び前記第二半導体層は、前記基板から離れる方向に沿って、前記基板に順次的に積層される。前記第一電極は、前記第一半導体層に電気的に接続される。前記第二電極は、前記第二半導体層に電気的に接続され、前記第一半導体層の前記基板と隣接する表面は、複数の空隙を含むパターン化された表面であり、前記第一半導体層のパターン化された表面が前記基板に接続することによって複数のキャビティが形成される。
【００１１】
本発明の発光ダイオードは、基板と、第一半導体層と、第二半導体層と、活性層と、第一電極と、第二電極と、を含む。前記第一半導体層、前記活性層、及び前記第二半導体層は、前記基板から離れる方向に沿って、前記基板に順次的に積層される。前記第一電極は、前記第一半導体層に電気的に接続される。前記第二電極は、前記第二半導体層に電気的に接続され、前記第一半導体層の内部に複数のキャビティが形成される。
【００１２】
本発明の発光ダイオードは、更に、カーボンナノチューブ層を含み、前記カーボンナノチューブ層は、複数のカーボンナノチューブを含み、前記カーボンナノチューブ層が、前記第一半導体層と前記基板との間に、前記カーボンナノチューブ層のカーボンナノチューブが複数のキャビティ内に配置される。
【００１３】
更に、前記第二半導体層の前記活性層を離れた表面に、複数の溝が形成された第三半導体層が配置される。
【発明の効果】
【００１４】
従来の技術と比べて、本発明の発光ダイオードに、一体構造の複数の空隙を有するカーボンナノチューブ層を直接的に基板の結晶面に設置して、エピタキシャル半導体層を成長させるので、製造方法が簡単であり且つコストが低い。前記基板の結晶面の一部は、前記カーボンナノチューブ層の前記複数の空隙によって露出される。前記基板の該一部の結晶面から前記カーボンナノチューブ層の前記複数の空隙を通じて、成長結晶核を形成させた後、横方向に結晶成長させて、一体のエピタキシャル層を成長形成させるので、エピタキシャル半導体層は前記基板との接触面積が小さい。従って、前記エピタキシャル半導体層と前記基板との間の結合力を減少させることができる。また、前記カーボンナノチューブ層は、前記エピタキシャル半導体層が成長する過程において、格子欠陥が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る第一の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図２】図１中のエピタキシャル構造体の製造工程で用いる一つの成長ベースの構造を示す図である。
【図３】図１中のエピタキシャル構造体の製造工程で用いる他の成長ベースの構造を示す図である。
【図４】ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】図４中のカーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。
【図６】図４中のカーボンナノチューブフィルムが９０度で積層されて形成されたカーボンナノチューブ層の走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】カーボンナノチューブが配向して配置されるプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図８】綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図９】非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。
【図１０】ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。
【図１１】図１中の第一半導体層の製造工程の一つのステップを示す図である。
【図１２】本発明の実施例１に係る第一の発光ダイオードの第一半導体層及び基板の界面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１３】図１２の透過型電子顕微鏡写真である。
【図１４】本発明の実施例１に係る第一の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る第二の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図１６】本発明の実施例２に係る第二の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図１７】本発明の実施例３に係る第三の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図１８】本発明の実施例４に係る第四の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図１９】本発明の実施例４に係る第四の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２０】本発明の実施例５に係る第五の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図２１】本発明の実施例５に係る第五の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２２】図２１のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図２３】本発明の実施例６に係る第六の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２４】本発明の実施例７に係る第七の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２５】本発明の実施例７に係る第八の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２６】本発明の実施例８に係る第九の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図２７】本発明の実施例８に係る第九の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２８】本発明の実施例９に係る第十の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図２９】本発明の実施例９に係る第十の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図３０】本発明の実施例１０に係る第十一の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図３１】本発明の実施例１１に係る第十二の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図３２】本発明の実施例１１に係る第十二の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図３３】本発明の実施例１２に係る第十三の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図３４】本発明の実施例１２に係る第十三の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図３５】本発明の実施例１３に係る第十四の発光ダイオードの一つの製造工程を示す図である。
【図３６】本発明の実施例１３に係る第十四の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図３７】本発明の実施例１４に係る第十四の発光ダイオードの他の製造工程を示す図である。
【図３８】本発明の実施例１５に係る第十五の発光ダイオードの一つの製造工程を示す図である。
【図３９】本発明の実施例１５に係る第十五の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図４０】本発明の実施例１６に係る第十五の発光ダイオードの他の製造工程を示す図である。
【図４１】本発明の実施例１７に係る第十六の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図４２】本発明の実施例１７に係る第十六の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図４３】本発明の実施例１８に係る第十七の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図４４】本発明の実施例１８に係る第十七の発光ダイオードの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の発光ダイオード及びその製造方法の実施例について説明する。以下の各々の実施例において、同じ部材は同じ符号で標示する。
【００１７】
（実施例１）
図１を参照すると、実施例１に係る発光ダイオード１０の製造方法は、結晶を成長させるための成長表面１０１を有する基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、第一半導体層１２０と、活性層１３０と、第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングして、前記第一半導体層１２０の表面の一部を露出させるステップ（Ｓ４０）と、前記第一半導体層１２０の表面に第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【００１８】
前記ステップ（Ｓ１０）において、前記基板１００は、前記第一半導体層１２０に対して、結晶を成長させるための前記成長表面１０１を提供し、前記成長表面１０１は、前記第一半導体層１２０の結晶成長を支持する。前記基板１００の前記成長表面１０１は、平滑な表面であり、且つ酸素又は炭素などの不純物は含まれていない。前記基板１００は、単層構造又は多層構造を有する。前記基板１００が単層構造を有する場合、前記基板１００は単結晶構造体である。この時、前記基板１００は少なくとも一つの結晶面を含み、該結晶面は前記第一半導体層１２０の前記成長表面１０１として用いられる。前記基板１００が多層構造を有する場合、前記基板１００は、少なくとも一層の前記単結晶構造体を含み、且つ前記単結晶構造体は少なくとも一つの結晶面を含み、該結晶面は前記第一半導体層１２０の前記成長表面１０１として用いられる。前記基板１００の単結晶構造体は、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、ＳｉＣ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＬｉＧａＯ２、ＬｉＡｌＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＡｌＮ、ＧａＰ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＭｎＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＩｎＮ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ：Ｚｎ及びＧａＰ：Ｎの一種又は数種からなることができる。前記基板１００の材料は、前記製造しようとする第一半導体層１２０の材料に応じて選択可能であるが、前記第一半導体層１２０の材料と類似の格子定数及び熱膨張係数を有することが好ましい。本実施例において、前記基板１００はサファイア基板である。
【００１９】
前記ステップ（Ｓ２０）において、前記カーボンナノチューブ層１０２は、複数のカーボンナノチューブからなり、且つ該複数のカーボンナノチューブは均一に分散されている。前記複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブ層１０２の厚さは１ｎｍ〜１００μｍであり、１０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、１μｍ、１０μｍ又は５０μｍであることができる。また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、パターン化された薄膜構造体である。前記カーボンナノチューブ層１０２が前記基板１００の前記成長表面１０１に設置された場合、前記基板１００の前記成長表面１０１の、前記カーボンナノチューブ層１０２のパターン化された部分に対応した一部の表面は、前記カーボンナノチューブ層１０２のパターン化された部分を通じて露出される。従って、前記第一半導体層１２０は、前記成長表面１０１の露出された部分から成長することができる。
【００２０】
前記パターン化されたカーボンナノチューブ層１０２に、複数の空隙１０２１が形成されている。前記複数の空隙１０２１は、前記カーボンナノチューブ層１０２に均一に分布する。前記複数の空隙１０２１は、前記カーボンナノチューブ層１０２の厚さ方向に沿って、前記カーボンナノチューブ層１０２を貫通する。前記複数の空隙１０２１は、隣接する複数のカーボンナノチューブによって囲まれて形成され、微孔状である。又はカーボンナノチューブが軸方向に沿って配列して、延伸された隣接するカーボンナノチューブ同士の間にできる間隙からなり、ストリップ状である。前記複数の空隙１０２１が微孔状である場合、前記複数の空隙１０２１の平均孔径は１０ｎｍ〜５００μｍである。前記複数の空隙１０２１がストリップ状である場合、前記複数の空隙１０２１の平均幅は１０ｎｍ〜５００μｍである。また、前記複数の空隙１０２１は、一部が微孔状であり、もう一部がストリップ状であってもよい。前記複数の空隙１０２１の寸法は、前記孔径の直径又は間隙の幅を指す。また、前記複数の空隙１０２１の寸法は異なることができる。しかし、前記複数の空隙１０２１の寸法は、１０ｎｍ〜３００μｍであることが好ましく、５０ｎｍ、１００ｎｍ、５００ｎｍ、１μｍ、１０μｍ、８０μｍ又は１２０μｍであることがより好ましい。前記複数の空隙１０２１の寸法が小さいほど、前記第一半導体層１２０が成長する過程において、格子欠陥が発生する可能性は低く、高品質の前記第一半導体層１２０を得ることができる。本実施例において、前記複数の空隙１０２１の寸法は１０ｎｍ〜１０μｍである。前記カーボンナノチューブ層１０２のデューティファクター（ｄｕｔｙｆａｃｔｏｒ）は１：１００〜１００：１であるが、例えば、１：１０、１：２、１：４、４：１、２：１又は１０：１であることもできる。好ましくは、１：４〜４：１である。ここで、前記デューティファクターとは、前記カーボンナノチューブ層１０２が前記基板１００の前記成長表面１０１に被覆された後における前記基板１００の前記成長表面１０１の、前記カーボンナノチューブ層１０２で遮られた領域と、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１から露出した領域との面積比を示す。
【００２１】
前記カーボンナノチューブ層１０２が、パターン化を保持できる場合、前記カーボンナノチューブ層１０２に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに設置され、前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ層１０２は、非配向型のカーボンナノチューブ層１０２及び配向型のカーボンナノチューブ層１０２の二種に分類される。本実施例において、非配向型のカーボンナノチューブ層１０２は、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って延伸している又は絡み合っており、配向型のカーボンナノチューブ層１０２は、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。或いは、配向型のカーボンナノチューブ層１０２が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。
【００２２】
一つの例として、高光透過率及び優れたパターン化を有する前記カーボンナノチューブ層１０２を得るために、前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブの長軸は、前記カーボンナノチューブ層１０２の表面に平行するように配列されることが好ましい。この場合、前記カーボンナノチューブ層１０２が、前記基板１００の前記成長表面１０１に被覆された後、前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブの長軸は、前記成長表面１０１に平行する。図２を参照すると、前記カーボンナノチューブ層１０２における大部分のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って設置されている。図３を参照すると、前記カーボンナノチューブ層１０２における一部のカーボンナノチューブは第一方向に沿って設置され、もう一部のカーボンナノチューブは第二方向に沿って設置されている。前記第一方向は第二方向に垂直である。好ましくは、前記基板１００の前記成長表面１０１に被覆された前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブは、前記基板１００の結晶方位に沿って延伸して配列され、又は、前記基板１００の結晶方位と所定の角度をなす方向に沿って延伸して配列される。
【００２３】
前記カーボンナノチューブ層１０２は、化学蒸着法（ＣＶＤ）によって直接的に前記基板１００の前記成長表面１０１に形成されるか又はあらかじめ形成されたカーボンナノチューブフィルムを前記基板１００の前記成長表面１０１に設置して形成されるか又はカーボンナノチューブ懸濁液を濾過した後、前記基板１００の前記成長表面１０１に堆積させて形成される。しかし、前記の方法は、全て支持面を必要とする。
【００２４】
また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、自立構造である薄膜の形状に形成することもできる。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ層１０２を独立して利用することができる形態のことである。すなわち、前記カーボンナノチューブ層１０２を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ層１０２の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ層１０２を懸架させることができることを意味する。従って、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００の前記成長表面１０１に直接的に設置することが容易である。
【００２５】
また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、複数のカーボンナノチューブからなる純カーボンナノチューブ構造体であることもできる。前記純カーボンナノチューブ構造体における前記カーボンナノチューブ層１０２を形成する工程の中で、カーボンナノチューブの表面には修飾及び酸化処理は行われず、また化学的官能基も含まない。また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、複数のカーボンナノチューブ及び添加材料からなるカーボンナノチューブ複合構造体であることもできる。この場合、前記カーボンナノチューブ複合構造体におけるカーボンナノチューブは、主要な材料として利用される。前記添加材料は、グラフェン、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ダイヤモンド、アモルファスカーボン、グラファイトなどの一種又は数種からなることができるが、金属炭化物、金属酸化物及び金属窒化物などの一種又は数種からなることもできる。前記添加材料は、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブの表面に被覆され、又は前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１に充填される。これにより、前記カーボンナノチューブ層１０２における大きな直径を持つ前記複数の空隙１０２１の直径を、小さくすることができるが、好ましくは、前記添加材料は、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブの表面に被覆される。この場合、前記添加材料は、化学蒸着法、物理気相成長法（ＰＶＤ）又はマグネトロンスパッタリング法などによって、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブの表面に堆積される。
【００２６】
前記カーボンナノチューブ層１０２を、前記基板１００の前記成長表面１０１に被覆させた後、さらに有機溶剤で処理する。これにより、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００の前記成長表面１０１に更に緊密に接続することができる。前記有機溶剤で処理する方法は、ピペットによって、前記有機溶剤を前記カーボンナノチューブ層１０２の表面に滴下し、該有機溶剤を前記カーボンナノチューブ層１０２に浸漬させる方法と、前記カーボンナノチューブ層１０２と前記基板１００の全体を、前記有機溶剤が入っている容器に入れて浸漬させる方法とがある。前記有機溶剤は、エタノール、メタノール、アセトン、ジクロロエタン及びクロロホルムなどの揮発性有機溶剤の一種又は数種からなる。本実施例において、前記有機溶剤はエタノールである。
【００２７】
前記カーボンナノチューブ層１０２は、少なくとも一枚の、厚さが０．５ｎｍ〜１０μｍであるカーボンナノチューブフィルム、若しくは少なくとも一本の、直径が０．５ｎｍ〜１０μｍであるカーボンナノチューブワイヤからなる。或いは、前記カーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブワイヤが組み合わさって形成される。前記カーボンナノチューブ層１０２が、複数のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、前記複数のカーボンナノチューブワイヤは、間隔を開けて平行して設置されるか又は互いに交叉して設置される。或いは、互いに編むようにして網状構造体を形成する。この場合、前記カーボンナノチューブ層１０２において、間隔を開けて設置された隣接するカーボンナノチューブワイヤ間の距離は０．１μｍ〜２００μｍであるが、１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。また、この時、前記カーボンナノチューブワイヤ間の間隙は前記複数の空隙１０２１として定義される。従って、前記カーボンナノチューブ層１０２における前記複数の空隙１０２１の幅は、前記間隔を開けて平行して設置されたカーボンナノチューブワイヤ間の距離を制御することによって制御することができる。また、前記複数の空隙１０２１の長さは、前記間隔を開けて平行して設置されたカーボンナノチューブワイヤの長さと等しくすることができる。
【００２８】
前記カーボンナノチューブ層１０２が、複数のカーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、並列して一層に配列するか又は積層されて多層に配列する。この場合、隣接するカーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。前記カーボンナノチューブ層１０２が、積層された複数のカーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記カーボンナノチューブフィルムの積層された数を制御することにより、前記カーボンナノチューブ層１０２の厚さを制御することができる。前記カーボンナノチューブ層１０２において、積層されたカーボンナノチューブフィルムの層数は２層〜１００層であるが、好ましくは、１０層、３０層又は５０層である。
【００２９】
本発明の前記カーボンナノチューブ層１０２の種類として、以下の（一）〜（四）のものが挙げられる。
【００３０】
（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ層１０２は、超配列カーボンナノチューブアレイ（非特許文献１を参照）から引き出して得られたドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、長さ方向に沿って分子間力で端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。また、前記複数のカーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブフィルムの表面に平行して配列されている。図４及び図５を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３を含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３は、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。各々のカーボンナノチューブセグメント１４３は、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント１４３において、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の各々の長さは同じである。
【００３１】
前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、カーボンナノチューブアレイを提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす第二ステップと、を含む。
【００３２】
前記カーボンナノチューブ層１０２が、積層された複数の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む場合、隣接する前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。好ましくは、９０°の角度で交差している（図６参照）。
【００３３】
前記カーボンナノチューブ膜の厚さを薄くするために、前記カーボンナノチューブ膜を加熱処理することができる。加熱処理する工程において、前記カーボンナノチューブ膜が破壊されることを防止するために、各々の前記カーボンナノチューブ膜の一部に対して加熱処理する。その方法として、レーザー又はマイクロ波によって、前記カーボンナノチューブ膜の一部を加熱して、該一部のカーボンナノチューブを酸化させることで、前記カーボンナノチューブ膜の厚さを薄くする。本実施例において、前記カーボンナノチューブ膜は、酸素を含む雰囲気の中で、レーザー装置によって照射される。レーザーのパワー密度は０．１×１０４Ｗ／ｍ２より大きい。前記レーザーを、前記カーボンナノチューブ膜に対して均一な速度で移動させて、前記カーボンナノチューブ膜を加熱する。前記レーザーのスポットの直径は１ｍｍ〜５ｍｍである。また、前記レーザーは、炭酸ガスレーザー装置により提供されることが好ましい。前記炭酸ガスレーザー装置の電力は３０Ｗであり、レーザーの波長は１０．６μｍであり、レーザースポットの直径は３ｍｍである。
【００３４】
（二）カーボンナノチューブワイヤ
図９を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は１μｍ〜１ｃｍである。また、図１０を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、ねじることで、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、又はこれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
【００３５】
前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出して形成されるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する方法と、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮し、カーボンナノチューブワイヤを形成する方法と、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸加工）して、ねじれカーボンナノチューブワイヤを形成する方法がある。前記紡糸加工において、具体的に、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定した後、前記紡糸装置を作動させて、前記カーボンナノチューブフィルムを回転させる。これにより、ねじれカーボンナノチューブワイヤが形成される。
【００３６】
（三）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ層１０２は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブが、等方的に配列されているか又は所定の方向に沿って配列されている。或いは異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
【００３７】
図７を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列された場合、該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押すと、基本的に同じ方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押すと、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００３８】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜角は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する（即ち、角度αは０°である）。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜角は大きくなる。また、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかける圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが高くなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが低くなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかける圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは小さくなる。
【００３９】
（四）綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。図８を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが絡み合い且つ等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体において、前記複数のカーボンナノチューブは均一に分布され、配向せずに設置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは１００ｎｍ以上であるが、１００ｎｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造とは、支持体を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができる形態のことである。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合い、カーボンナノチューブネット状に形成される。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに設置されて、多くの微小な穴が形成される。ここで、単一の前記微小な穴の直径は１０μｍ以下である。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って設置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができるため、用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは０．５ｎｍ〜１ｍｍである。
【００４０】
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、下記のステップを含む。
【００４１】
第一ステップでは、まず、カーボンナノチューブ原料（綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの素になるカーボンナノチューブ）を提供し、ナイフのような工具でカーボンナノチューブを基材から剥離し、カーボンナノチューブ原料を形成する。この時、前記カーボンナノチューブは、ある程度互いに絡み合っている。前記カーボンナノチューブの原料において、該カーボンナノチューブの長さは１０マイクロメートル以上であり、１００マイクロメートル以上であることが好ましい。
【００４２】
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブ原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブ原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する。
【００４３】
具体的に、前記カーボンナノチューブ原料を前記溶剤に浸漬した後、超音波式分散、又は高強度撹拌又は振動などの方法により、前記カーボンナノチューブを綿毛構造に形成させる。ここで、前記溶剤は、水又は揮発性有機溶剤である。超音波式分散方法の場合、カーボンナノチューブを含む溶剤を１０〜３０分間超音波分散処理する。これにより、カーボンナノチューブは大きな比表面積を有し、カーボンナノチューブの間に大きな分子間力が生じるので、前記カーボンナノチューブは互いにもつれて、綿毛構造に形成される。
【００４４】
第三ステップでは、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液を濾過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す。
【００４５】
具体的に、まず、濾紙が置かれたファネルを提供する。前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を、濾紙が置かれたファネルに注ぎ込んだ後、暫く放置して、乾燥させると、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤から、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が分離する。その後、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが互いに絡み合って、不規則的な綿毛構造となる。
【００４６】
分離した前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を容器に置き、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を所定の形状に展開させた後、該展開した前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に所定の圧力を加え、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に残留した溶剤を加熱するか、或いは、該溶剤を自然に蒸発させると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００４７】
前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体の展開する面積によって、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度を制御できる。即ち、一定の体積を有する前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体は、展開される面積が大きくなるほど、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度は小さくなる。
【００４８】
また、微多孔膜とエアーポンプファネル（Ａｉｒ−ｐｕｍｐｉｎｇ Ｆｕｎｎｅｌ）を利用して、前記綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムを形成することができる。具体的に、まず、微多孔膜とエアーポンプファネルを提供し、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を、前記微多孔膜を通して前記エアーポンプファネルに注ぎ込み、該エアーポンプファネルを抽気して、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記微多孔膜は平滑な表面を有するので、前記カーボンナノチューブフィルムは、容易に前記微多孔膜から剥落することができる。また、前記微多孔膜における単一の微小孔の直径は０．２２マイクロメートルである。さらに、前記エアーポンプファネルを利用することにより、前記綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムに空気圧をかけることができるため、均一な綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムを形成することができる。
【００４９】
また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０を成長させる際の保護膜として使用することができる。即ち、前記カーボンナノチューブ層１０２を利用して、前記基板１００の前記成長表面１０１を被覆した後、前記基板１００の前記成長表面１０１の一部は、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブによって遮られ、他の部分は前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１によって露出される。前記第一半導体層１２０は、前記複数の空隙１０２１によって露出された前記基板１００の前記成長表面１０１の部分のみから成長する。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記複数の空隙１０２１を有するので、前記カーボンナノチューブ層１０２を、前記基板１００の前記成長表面１０１をパターン化する際の保護膜として利用することができる。従って、従来のリソグラフィやエッチングに比べて、前記カーボンナノチューブ層１０２の製造工程は簡単で、コストが低く且つ前記基板１００の前記成長表面１０１は汚染されない。
【００５０】
図２及び図３を参照すると、前記ステップ（Ｓ２０）において、前記カーボンナノチューブ層１０２を前記基板１００の前記成長表面１０１に設置して、前記第一半導体層１２０を成長させるためのベース１００ａを形成する。
【００５１】
前記ステップ（Ｓ３０）において、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前期第二半導体層１４０は、それぞれ分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、化学ビームエピタキシー法（ＣＢＥ）、減圧エピタキシャル成長法、低温エピタキシー法、液相エピタキシー法（ＬＰＥ）、選択エピタキシー法、有機金属気相エピタキシー法（ＭＯＶＰＥ）、超高真空化学蒸着法（ＵＨＶＣＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシー法（ＨＶＰＥ）及び有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などの一種又は数種の方法によって結晶を成長させることができる。
【００５２】
成長過程において、格子欠陥が発生することを防止するために、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０は同じ半導体材料からなることが好ましい。本実施例において、真性半導体エピタキシャル層を成長させるための原料ガスに、ドーピング要素を含むガスを導入することにより、直接的にドープされた半導体エピタキシャル層を成長させることができる。また、該ドーピング要素を変更し、成長時間を制御することにより、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させることができる。
【００５３】
前記第一半導体層１２０の成長するその厚さは０．５ｎｍ〜５μｍであることが好ましいが、１０ｎｍ、１００ｎｍ、１μｍ、２μｍ又は３μｍであることがより好ましい。本実施例において、前記第一半導体層１２０の厚さは２μｍである。前記第一半導体層１２０はＮ型半導体層又はＰ型半導体層である。前記Ｎ型半導体層は、Ｎ型ＧａＮ、Ｎ型ＧａＡｓ及びＮ型ＣｕＰの一種からなり、前記Ｐ型半導体層は、Ｐ型ＧａＮ、Ｐ型ＧａＡｓ及びＰ型ＣｕＰの一種からなる。前記Ｎ型半導体層は電子を提供し、前記Ｐ型半導体層は正孔を提供する。本実施例において、前記第一半導体層１２０は、珪素（Ｓｉ）がドープされたＮ型ＧａＮである。
【００５４】
前記活性層１３０の厚さは０．０１μｍ〜０．６μｍである。前記活性層１３０は、単層の量子井戸構造（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）又は多層の量子井戸構造を有する。各層の量子井戸は、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＧａＳｎ、ＡｌＧａＳｎ、ＧａＩｎＰ及びＧａＩｎＳｎなどからなる。本実施例において、前記活性層１３０は厚さが０．３μｍのＩｎＧａＮ／ＧａＮの複合構造体である。
【００５５】
前記第二半導体層１４０の厚さは０．１μｍ〜３μｍである。前記第二半導体層１４０は、Ｎ型半導体層又はＰ型半導体層である。前記第一半導体層１２０及び前記第二半導体層１４０は、異なる種類の半導体層である。前記第二半導体層１４０の前記基板１００の反対側の表面は、前記発光ダイオード１０の光出射面である。本実施例において、前記第二半導体層１４０は厚さが０．３μｍのマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたＰ型ＧａＮである。
【００５６】
本実施例において、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を、前記有機金属気相成長法によって、前記基板１００の前記成長表面１０１に成長させる。ここで、高純度アンモニア（ＮＨ３）を窒素源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）をガリウム（Ｇａ）の原料ガスとして、窒素（Ｎ２）又は水素（Ｈ２）又はそれらの混合気体をキャリヤーガスとして、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）をインジウム（Ｉｎ）の原料ガスとして、シラン（ＳｉＨ４）を珪素の原料ガスとして、フェロセンマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）をマグネシウム（Ｍｇ）の原料ガスとして用いる。
【００５７】
本実施例において、前記第一半導体層１２０の成長方法は、カーボンナノチューブ膜が設置されたサファイア基板を真空反応室に設置し、前記反応室を１１００℃〜１２００℃まで加熱し、キャリヤーガス及び窒素源ガスを反応室に導入し、前記サファイア基板を２００秒〜１０００秒にわたって焼成するステップ（Ｓ３０１）と、キャリヤーガスの雰囲気で、前記反応室の温度を５００℃〜６５０℃まで下げ、前記反応室のガス圧を５００トル〜６００トルに維持し、同時にガリウムの原料ガス及び窒素源ガスを反応室に導入して、１０ｎｍ〜５０ｎｍの低温ＧａＮバッファ層（図示せず）を成長させるステップ（Ｓ３０２）と、ガリウムの原料ガスの導入を停止し、キャリヤーガス及び窒素源ガスの導入を維持し、前記反応室の温度を１１１０℃〜１２００℃まで昇温し、前記反応室のガス圧を１１００トル〜１２００トルに維持して、３０秒〜３００秒にわたってアニーリング処理するステップ（Ｓ３０３）と、前記反応室の温度を１０００℃〜１１００℃に維持し、前記反応室のガス圧を１００トル〜３００トルに維持し、ガリウムの原料ガスを再び導入すると同時に、珪素の原料ガスを導入して、３μｍの珪素がドープされたＮ型のＧａＮエピタキシャル層１２３を成長させるステップ（Ｓ３０４）と、を含む。
【００５８】
また、前記ステップ（Ｓ３０１）の後、前記ステップ（Ｓ３０２）の前に、前記反応室の温度を１１１０℃〜１２００℃に保持し、ガリウムの原料ガスを反応室に導入することにより、前記低温ＧａＮバッファ層に真性半導体層１２１を成長させる。該真性半導体層は、前記第一半導体層１２０の格子不整合を更に低減させることができる。
【００５９】
図１１を参照すると、前記第一半導体層１２０の成長工程は、前記基板１００の前記成長表面１０１の露出部分に、前記第一半導体層１２０の核を形成し、前記核の寸法が、主に前記成長表面１０１と垂直する方向に沿って増加して、複数のエピタキシャル結晶粒１２４２を形成するステップ（ａ）と、前記複数のエピタキシャル結晶粒１２４２による横方向結晶成長及び隣接する前記エピタキシャル結晶粒１２４２同士の合体によって、全体のエピタキシャル膜１２４４を形成するステップ（ｂ）と、前記エピタキシャル膜１２４４が前記成長表面１０１に垂直する方向に増大して、前記第一半導体層１２０を形成するステップ（ｃ）と、を含む。
【００６０】
前記ステップ（ａ）において、前記エピタキシャル結晶粒１２４２は、前記カーボンナノチューブ層１０２によって露出された前記基板１００の前記成長表面１０１から前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を貫通して成長する。ここで、形成しようとする前記第一半導体層１２０の核が、主に前記成長表面１０１と垂直する方向に沿って成長することを縦方向結晶成長として定義する。
【００６１】
前記ステップ（ｂ）において、隣接する前記エピタキシャル結晶粒１２４２同士の合体によって、前記複数のエピタキシャル結晶粒１２４２は互いに接続して、一体構造を有する前記エピタキシャル膜１２４４を形成する。前記複数のエピタキシャル結晶粒１２４２及び前記エピタキシャル膜１２４４は共に前記カーボンナノチューブ層１０２を包む。隣接する前記エピタキシャル結晶粒１２４２及び前記エピタキシャル膜１２４４は共に前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブを囲むことにより複数の溝１２２を形成する（図１４参照）。前記溝１２２の内壁は、カーボンナノチューブと接触し又は間隔を有することができる。これは、前記カーボンナノチューブと形成しようとする前記第一半導体層１２０の間の濡れ性によって決まる。複数の前記エピタキシャル結晶粒１２４２及び前記エピタキシャル膜１２４４からなる一体構造体の前記基板１００の前記成長表面１０１に対向する表面は、凹凸構造を有するパターン化表面である。該凹凸構造は、前記パターン化された前記カーボンナノチューブ層１０２に関係している。つまり、前記カーボンナノチューブ層１０２が、間隔を開けて平行するように設置された複数のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、複数の前記エピタキシャル結晶粒１２４２及び前記エピタキシャル膜１２４４からなる一体構造体の前記基板１００の前記成長表面１０１に対向する表面に、平行且つ間隔を有する複数の溝が形成される。また、前記カーボンナノチューブ層１０２が、互いに交叉するように設置され、又は互いに編むようにして網状構造体を形成する場合、複数の前記エピタキシャル結晶粒１２４２及び前記エピタキシャル膜１２４４からなる一体構造体の前記基板１００の前記成長表面１０１に対向する表面に、交叉された複数の溝を含む網状溝が形成される。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記エピタキシャル結晶粒１２４２と前記基板１００の間で格子欠陥が発生することを防止するために用いられる。ここで前記横方向結晶成長とは、前記基板１００の前記成長表面１０１に平行な方向に沿って結晶成長することを示す。
【００６２】
前記ステップ（ｃ）において、前記エピタキシャル膜１２４４が前記成長表面１０１に垂直な方向に増大する。従って、前記第一半導体層１２０を形成する時間は長くなる。しかし、前記基板１００の前記成長表面１０１に、前記カーボンナノチューブ層１０２が設置されているので、前記ステップ（ｂ）において、前記エピタキシャル膜１２４４の欠陥は少ない。従って、前記エピタキシャル膜１２４４が前記成長表面１０１に垂直な方向に増大して形成された第一半導体層１２０も欠陥は少ない。
【００６３】
前記方法によって得られた前記第一半導体層１２０を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察すると、図１２及び図１３に示すように、色が比較的暗い部分は、前記第一半導体層１２０であり、明るい部分はサファイアからなる前記基板１００である。前記第一半導体層１２０の、サファイアからなる前記基板１００との接続部分に、複数の前記溝１２２が形成されている（図１４参照）。前記第一半導体層１２０に形成された複数の前記溝１２２は、サファイアからなる前記基板１００によって閉塞されて複数のトンネル状になる。また、前記カーボンナノチューブ膜は複数のカーボンナノチューブを有し、且つ前記トンネル内に位置する。
【００６４】
前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０の成長方法は、前記第一半導体層１２０の成長方法と本質的に同じである。本実施例において、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０の成長方法は、前記第一半導体層１２０が成長するまで、珪素の原料ガスの導入を停止し、前記反応室の温度を７００℃〜９００℃に維持し、前記反応室のガス圧を５０トル〜５００トルに維持するステップ（Ｓ３１１）と、前記反応室にインジウムの原料ガスを更に導入して、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系で且つ多層の量子井戸構造体を成長させて、前記活性層１３０を形成するステップ（Ｓ３１２）と、インジウムの原料ガスの導入を停止し、前記反応室の温度を１０００℃〜１１００℃に維持し、前記反応室のガス圧を７６トル〜２００トルに維持するステップ（Ｓ３１３）と、前記反応室にマグネシウムの原料ガスを更に導入して、１００ｎｍ〜２００ｎｍのマグネシウムがドープされたＰ型のＧａＮエピタキシャル層を成長させて前記第二半導体層１４０を形成するステップ（Ｓ３１４）と、を含む。
【００６５】
本実施例において、前記ステップ（Ｓ４０）において、プラズマエッチング法で、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０をエッチングする。また、前記活性層１３０がエッチングされた後、更にプラズマエッチング法によって、前記第一半導体層１２０をエッチングする。前記第一半導体層１２０をエッチングする工程において、前記カーボンナノチューブ層１０２は露出されない。ここで、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、は、発光ダイオード基体に構成されている。
【００６６】
本実施例において、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０をエッチングする工程は、前記第二半導体層１４０の表面にフォトレジストを均一にコーティングするステップ（Ｓ４０１）と、前記フォトレジスト層の一部を削除して、前記第二半導体層１４０の表面の一部を露出させるステップ（Ｓ４０２）と、前記フォトレジスト層が形成された前記発光ダイオード基体を真空反応室に放置して、前記反応室に四塩化ケイ素及び塩素の反応気体を導入し、グロー放電による反応気体のプラズマを生成して、前記第二半導体層１４０と前記活性層１３０と、を反応させるステップ（Ｓ４０３）と、を含む。前記反応気体プラズマを生成するためのグロー放電の電力は５０Ｗである。前記反応気体塩素の流量は２６ｓｃｃｍであり、前記反応気体四塩化ケイ素の流量は４ｓｃｃｍである。また、反応室の気圧は２Ｐａである。
【００６７】
前記ステップ（Ｓ５０）において、前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０の露出表面に設置される。前記第一電極１５０はＰ型電極又はＮ型電極であるが、前記第一半導体層１２０のタイプと同じでなければならない。また、前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され且つ接触する。前記第二電極１６０はＰ型電極又はＮ型電極であるが、前記第二半導体層１４０の類型と同じでなければならない。前記発光ダイオード１０の光出射率に影響を与えない限り、前記第二電極１６０は、前記発光ダイオード１０の光出射面に設置される。前記第二電極１６０が、透明材料からなる場合、前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面全部を覆うことができる。前記第一電極１５０及び前記第二電極１６０は、それぞれチタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）の一種又は数種からなることができ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜又はカーボンナノチューブ膜からなることもできる。本実施例において、前記第二電極１６０はＰ型電極であり、チタン層及び金属層を含む二層構造体である。前記第二電極１６０において、チタン層の厚さは１５ｎｍであり、金属層の厚さは２００ｎｍである。前記第一電極１５０はＮ型電極であり、ニッケル層及び金属層を含む二層構造体である。前記第一電極１５０において、ニッケル層の厚さは１５ｎｍであり、金属層の厚さは１００ｎｍである。前記第一電極１５０及び第二電極１６０は、例えば電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、イオンスパッタリング法等の物理気相成長法によって形成される。
【００６８】
本実施例の製造方法によって得られた発光ダイオード１０は、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０は、前記基板１００に順に積層して設置される。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に隣接する。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００と前記第一半導体層１２０の間に設置される。前記第一電極１５０は前記第一半導体層１２０に電気的に接続され、前記第二電極１６０は前記第二半導体層１４０に電気的に接続される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード１０の光出射面である。本実施例において、前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され且つ接触する。
【００６９】
図１４を参照すると、前記カーボンナノチューブ層１０２は前記複数の空隙１０２１を含む。前記第一半導体層１２０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を通して、前記基板１００の前記成長表面１０１に接続される。即ち、前記第一半導体層１２０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を通して、前記基板１００の前記成長表面１０１と連接する。前記第一半導体層１２０の前記基板１００の前記成長表面１０１と隣接する表面に、複数のキャビティ１０３が形成される。前記複数のキャビティ１０３は、溝又は止まり穴である。前記複数のキャビティ１０３と前記基板１００の前記成長表面１０１とは、共に密封空間を形成し、前記カーボンナノチューブ層１０２を収容する。前記複数のキャビティ１０３の内壁は、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブと所定の距離を有することができる。また、前記カーボンナノチューブ層１０２は一枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムからなるか、又は間隔を開けて平行して設置された複数のカーボンナノチューブワイヤからなるか、又は互いに交叉する又は互いに編むようにして網状構造体を形成した複数のカーボンナノチューブワイヤからなる。
【００７０】
（実施例２）
図１５を参照すると、本発明の実施例２に係る第二の発光ダイオード２０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１の上に前記カーボンナノチューブ層１０２を懸架するように設置するステップ（Ｓ２０ａ）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングして、前記第一半導体層１２０の表面の一部を露出させるステップ（Ｓ４０）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【００７１】
前記第二の発光ダイオード２０の製造方法は、第一の発光ダイオード１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ２０ａ）は、前記ステップ（Ｓ２０）と異なり、前記カーボンナノチューブ層１０２を前記基板１００の前記成長表面１０１に接触するように設置せず、前記基板１００の前記成長表面１０１上に、前記カーボンナノチューブ層１０２を懸架させて設置する。
【００７２】
前記ステップ（Ｓ２０ａ）において、前記カーボンナノチューブ層１０２は、自立構造を有し、且つ前記基板１００の前記成長表面１０１に対して、所定の間隔を開けて設置される。前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブは、前記基板１００の前記成長表面１０１に平行して延伸する。前記カーボンナノチューブ層１０２の前記成長表面１０１の正投影は、前記基板１００の前記成長表面１０１の全体を覆うか、又は前記基板１００の前記成長表面１０１の面積より小さい。前記カーボンナノチューブ層１０２と前記基板１００の前記成長表面１０１との間の距離は１０ｎｍ〜５００μｍであるが、好ましくは、５０ｎｍ〜１００μｍであり、より好ましくは１０μｍである。
【００７３】
また、前記ステップ（Ｓ２０ａ）は、第一支持体１１２及び第二支持体１１４を提供し、前記第一支持体１１２及び第二支持体１１４を、間隔を置いて設置するステップ（Ｓ２０１）と、前記基板１００を、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４の間に設置するステップ（Ｓ２０２）と、前記カーボンナノチューブ層１０２を、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４によって、前記基板１００上に懸架させて設置するステップ（Ｓ２０３）と、を含む。
【００７４】
前記ステップ（Ｓ２０１）において、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４は、金属、合金、ポリマー、ガラス又はセラミックなどの材料からなることができる。前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４間の距離は特に制限せず、必要に応じて選択することができるが、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４の間に、これらによって支持された前記カーボンナノチューブ層１０２の正投影が、全体の前記基板１００の前記成長表面１０１を覆うことができる程度まで、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４間の距離が設定されることが好ましい。本実施例において、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４間の距離は、前記基板１００の寸法より大きい。前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４の高さは、前記基板１００の厚さより高い。
【００７５】
前記ステップ（Ｓ２０３）において、前記カーボンナノチューブ層１０２の対向する両端において、一端を前記第一支持体１１２に付け、もう一端を前記第二支持体１１４に付ける。これにより、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４の間における前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４によって、伸張され、懸架される。前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブは、前記第一支持体１１２から前記第二支持体１１４までの方向に沿って延伸される。また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４に導電性接着剤によって固定されることができる。
【００７６】
前記ステップ（Ｓ３０）は、前記第一半導体層１２０が、前記基板１００の前記成長表面１０１から成長する第一サブステップと、前記カーボンナノチューブ層１０２に達すると、前記第一半導体層１２０が、前記成長表面１０１に垂直な方向に対して、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を通じて成長する第二サブステップと、前記複数の空隙１０２１を通じて成長した後、横方向に成長する第三サブステップを含む。これにより、各々のサブステップにおいて成長した前記第一半導体層１２０が、前記カーボンナノチューブ層１０２を囲むように共に結合する。従って、前記第一半導体層１２０に複数の前記キャビティ１０３が形成される。一つの前記キャビティ１０３の断面の最大直径は２０ｎｍ〜２００ｎｍであるが、５０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。複数の前記キャビティ１０３は、前記第一半導体層１２０の中に、パターン化構造を形成する。
【００７７】
図１６を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第二の発光ダイオード２０は、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０は、前記基板１００に順に積層して設置される。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に接触する。前記第一電極１５０は前記第一半導体層１２０に電気的に接続され、前記第二電極１６０は前記第二半導体層１４０に電気的に接続される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード２０の光出射面である。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の内部に、前記第一半導体層１２０によって囲まれるように設置される。前記第二の発光ダイオード２０に、前記第一発光ダイオード１０と比べて、次の点が異なる。前記第一半導体層１２０の内部に、複数の前記キャビティ１０３が形成され、該複数の前記キャビティ１０３は、前記第一半導体層１２０の内部の同じ平面に設置されている。また、前記カーボンナノチューブ層１０２が、間隔を開けて平行するように設置された複数のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、複数の前記キャビティ１０３は、間隔を開けて平行するように設置され、且つトンネル状である。また、前記カーボンナノチューブ層１０２が、間隔を開けて交差するように設置された複数のカーボンナノチューブワイヤからなり、又は複数のカーボンナノチューブワイヤが互いに編んで網状構造体を形成したカーボンナノチューブネットである場合、前記複数のキャビティ１０３は、相互に接続されて交差するように設置され、且つトンネル状である。従って、前記キャビティ１０３の断面は、円形である。この場合、前記キャビティ１０３の直径は２ｎｍ〜２００μｍであるが、好ましくは、２ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００７８】
（実施例３）
図１７を参照すると、実施例３の第三の発光ダイオード２０ａは、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第二電極１６０と、を前記基板１００に順に設置され、前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に接触する。前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０に電気的に接続され、前記第二電極１６０は前記第二半導体層１４０に電気的に接続される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード３０の光出射面である。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の内部に、前記第一半導体層１２０によって囲まれるように設置され、且つカーボンナノチューブ層１０２の一部が第一半導体層１２０の外部に露出されている。前記第一電極１５０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に接触し、電気的に接続される。前記第三の発光ダイオード２０ａに、前記第二の発光ダイオード２０と比べて、次の点が異なる。前記第二電極１６０は透明電極であり、且つ前記第二半導体層１４０の全体表面を覆うように設置され、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部は第一半導体層１２０の外部に露出される。前記第一電極１５０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に接触し、電気的に接続される。ここで、前記第二電極１６０は、透明度が高い材料からなる。
【００７９】
本実施例の第三の発光ダイオード２０ａの製造方法は、前記第二の発光ダイオード２０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ４０）において、前記活性層１３０がエッチングされた後、更に前記第一半導体層１２０をプラズマエッチング法によってエッチングすることにより、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部を前記第一半導体層１２０の外部に露出させる。前記ステップ（Ｓ５０）において、前記第二電極１６０で前記第二半導体層１４０の表面全体を覆い、前記第一電極１５０を、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に接触させる。
【００８０】
（実施例４）
図１８を参照すると、実施例４の第四の発光ダイオード３０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングして、前記第一半導体層１２０の一部の表面を露出させるステップ（Ｓ４０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、前記カーボンナノチューブ層１０２を除去するステップ（Ｓ６０）と、を含む。
【００８１】
前記第四の発光ダイオード３０の製造方法は、前記第一の発光ダイオード１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ５０）の後に、更に前記カーボンナノチューブ層１０２を除去するステップ（Ｓ６０）を含む。前記カーボンナノチューブ層１０２を除去する方法は、プラズマエッチング法、レーザー加熱法又は炉内加熱法などであることができる。前記ステップ（Ｓ３０）において、成長された前記第一半導体層１２０は、真性半導体及びこれにドープされたＮ型半導体からなるが、バッファ層は含まない。
【００８２】
前記カーボンナノチューブ層１０２を、前記プラズマエッチング法によって除去する場合、前記ステップ（Ｓ６０）は、前記ステップ（Ｓ５０）から得られた前記第一の発光ダイオード１０を真空反応室に設置するステップ（６０１）と、前記反応室に反応気体を導入し、グロー放電による反応気体のプラズマを生成させて、前記第一の発光ダイオード１０の前記カーボンナノチューブ層１０２に反応させるステップ（６０２）と、を含む。
【００８３】
前記ステップ（６０２）において、前記反応気体は、酸素ガス、水素ガス、四フッ化炭素ガス又はテトラフルオロメタンなどであることができる。本実施例において、前記反応気体は、酸素ガスであり、プラズマが酸素ガスにより生成された酸素プラズマである。該反応気体プラズマは、複数の前記キャビティ１０３に進入することができる。前記反応気体プラズマを、前記カーボンナノチューブ層１０２と反応させる時間は１５秒〜１時間であるが、好ましくは、１５秒〜１５分である。前記反応気体プラズマを生成するためのグロー放電の電力は２０Ｗ〜３００Ｗであるが、好ましくは、１５０Ｗである。前記反応気体の流量は１０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍであるが、好ましくは、５０ｓｃｃｍである。また、反応室の気圧は１Ｐａ〜１００Ｐａであるが、好ましくは、１０Ｐａである。
【００８４】
前記カーボンナノチューブ層１０２を、レーザー加熱法によって除去する場合、前記ステップ（Ｓ６０）は、更に、前記ステップ（Ｓ５０）から得られた前記第一の発光ダイオード１０を酸素雰囲気に放置するステップ（６１１）と、前記第一の発光ダイオード１０の前記カーボンナノチューブ層１０２又は前記基板１００にレーザービームを照射するステップ（６１２）と、を含む。
【００８５】
前記ステップ（６１２）において、前記レーザービームは、固体レーザー装置、液体レーザー装置、気体レーザー装置又は半導体レーザー装置などのレーザー装置により提供することができる。前記レーザー装置のパワー密度は０．０５３×１０１２Ｗ／ｍ２である。前記レーザー装置のレーザースポットの直径は１ｍｍ〜５ｍｍである。前記カーボンナノチューブ層１０２又は前記基板１００にレーザービームを照射する時間は１．８秒より遅い。本実施例において、前記レーザービームは、炭酸ガスレーザー装置により提供する。前記炭酸ガスレーザー装置の電力は３０Ｗであり、レーザーの波長は１０．６μｍであり、レーザースポットの直径は３ｍｍである。
【００８６】
前記ステップ（６１２）において、利用したレーザー装置のパラメータは、前記第一半導体層１２０の材料に応じて選択される。前記レーザー装置のパラメータは、前記レーザー装置からのレーザービームが、前記第一半導体層１２０を分解しない程度に設定されることが好ましい。例えば、前記第一半導体層１２０が、低温ＧａＮバッファ層及び高温ＧａＮエピタキシャル層を含む場合、前記低温ＧａＮバッファ層は、２４８ｎｍの波長のレーザーに対しては強い吸収性を有し、且つガリウムと窒素に分解されるため、前記カーボンナノチューブ層１０２を除去する際は、２４８ｎｍの波長のレーザーを使用することは避ける。
【００８７】
また、前記基板１００が不透明の材料からなる場合、前記基板１００にレーザービームを照射すると、前記基板１００が加熱されて温度が上昇し、前記基板１００に接触した前記カーボンナノチューブ層１０２は加熱される。また、複数の前記キャビティ１０３の内壁は、前記カーボンナノチューブ層１０２の複数の前記キャビティ１０３におけるカーボンナノチューブとの間に、間隙を有するので、酸素ガス又は空気が容易に前記キャビティ１０３に満たすことができる。つまり、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００からの熱量を吸収すると共に酸素ガスの作用によって酸化されて、二酸化炭素になった後、除去することができる。
【００８８】
次に、前記基板１００が透明材料からなる場合、前記基板１００にレーザービームを照射すると、レーザービームは前記基板１００を通して、直接的に前記カーボンナノチューブ層１０２を照射する。この場合、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記レーザービームを容易に吸収して酸化する。前記ステップ（Ｓ５０）から得られた前記第一の発光ダイオード１０にレーザービームを照射する際、該レーザービームを前記第一の発光ダイオード１０に対して相対移動させて照射することができる。前記レーザービームは、前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブの配向方向、平行方向又は垂直方向に沿って、移動させることができる。レーザービームが、低速で前記エピタキシャル構造体１０に対して相対移動する場合、前記カーボンナノチューブ層１０２は多量のエネルギーを吸収して、短時間で酸化させることができる。本実施例において、レーザービームが前記エピタキシャル構造体１０に対して相対移動する速度は１０ｍｍ／ｓより遅い。
【００８９】
前記ステップ（６１２）において、前記ステップ（Ｓ５０）から得られた前記第一の発光ダイオード１０を固定し、前記レーザービームを移動させることによって、レーザービームによって、前記基板１００の全体を照射することができる。又は、レーザービームを固定し、前記第一の発光ダイオード１０を移動させることによって、基板１００の全体を照射することができる。
【００９０】
前記カーボンナノチューブ層１０２を、炉内加熱法によって除去する場合、前記ステップ（Ｓ６０）は、前記ステップ（Ｓ５０）から得られた前記第一の発光ダイオード１０を加熱炉内に設置するステップ（６２１）と、該加熱炉で前記第一の発光ダイオード１０に対して加熱するステップ（６２２）と、を含む。
【００９１】
前記ステップ（６２１）において、前記加熱炉に対しては特に制限はなく、必要に応じて選択することができる。本実施例において、前記加熱炉に、酸素ガス又は空気が充満されている。
【００９２】
前記ステップ（６２２）において、前記加熱炉を６００℃以上の温度に加熱させるが、好ましくは、６５０℃〜１２００℃の温度に加熱する。
【００９３】
図１９を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた前記第四の発光ダイオード３０は、前記基板１００と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第四の発光ダイオード３０は、前記第一の発光ダイオード１０と比べて、次の点が異なる。前記第一半導体層１２０は、前記真性半導体層１２１と前記Ｎ型の半導体層層１２３を含む。前記真性半導体層１２１は、前記基板１００に接触する。前記第一半導体層１２０の前記基板１００の前記成長表面１０１と隣接する表面に、複数の前記キャビティ１０３が形成されている。前記第一半導体層１２０の複数の前記キャビティ１０３にカーボンナノチューブは設置されない。即ち、前記第一半導体層１２０と前記基板１００の間に前記カーボンナノチューブ層１０２は設置されない。
【００９４】
（実施例５）
図２０を参照すると、実施例５の第五の発光ダイオード４０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前期第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０と、前記活性層１３０と、前記第一半導体層１２０と、の一部をエッチングして、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部を露出させるステップ（Ｓ４０ａ）と、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【００９５】
前記第五の発光ダイオード４０の製造方法は、前記第一の発光ダイオード１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ４０ａ）は、前記ステップ（Ｓ４０）と異なり、単に前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングせず、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングした後、更に前記第一半導体層１２０をエッチングすることにより、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部を前記第一半導体層１２０の外部に露出させる。前記ステップ（Ｓ５０）において、前記第二電極１６０を前記第二半導体層１４０の表面全体を覆うように設置し、前記第一電極１５０を前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に接触するように設置する。
【００９６】
図２１及び図２２を参照すると、本実施例の第五の発光ダイオード４０は、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前期第二電極１６０と、を含む。前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、第二半導体層１４０と、第二電極１６０とを、前記基板１００に順に積層して設置されている。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に接触する。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００と前記第一半導体層１２０の間に設置される。前記第一電極１５０は前記第一半導体層１２０に電気的に接続され、前記第二電極１６０は前記第二半導体層１４０に電気的に接続される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード４０の光出射面である。前記カーボンナノチューブ層１０２は、積層された二層のカーボンナノチューブフィルムからなる。各々のカーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列しており、且つ複数のカーボンナノチューブが分子間力で、長さ方向に端部同士が接続されている。積層された前記二層のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは９０°の角度で交差している。
【００９７】
前記第五の発光ダイオード４０は、前記第一の発光ダイオード１０と比べて、次の点が異なる。前記第二電極１６０は透明電極であり、且つ前記第二半導体層１４０の表面全体を覆うように設置される。また、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部は前記第一半導体層１２０の外部に露出される。前記第一電極１５０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出した部分に接触し、電気的に接続される。また、前記第二電極１６０は、透明度が高い材料からなり、且つ厚さはより薄い。
【００９８】
（実施例６）
図２３を参照すると、実施例６の第六の発光ダイオード４０ａは、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前期第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第二電極１６０と、を前記基板１００に順に積層して設置されている。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に接触する。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００と前記第一半導体層１２０の間に設置される。前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面全体を覆うように設置される。また、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部は、前記第一半導体層１２０の外部に露出される。前記第一電極１５０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に接触し、電気的に接続される。前記基板１００の前記第一半導体層１２０の反対側の表面は、前記発光ダイオード４０ａの光出射面である。
【００９９】
本実施例の第六の発光ダイオード４０ａは、前記第五の発光ダイオード４０と比べて、次の点が異なる。前記第二電極１６０は反射電極である。前記基板１００の前記第一半導体層１２０の反対側の表面は、前記発光ダイオード４０ａの光出射面である。前記第六の発光ダイオード４０ａの製造方法は、前記第五の発光ダイオード４０の製造方法と同じである。
【０１００】
（実施例７）
図２４及び図２５を参照すると、実施例７の第七の発光ダイオード４０ｂ及び第八の発光ダイオード４０ｃは、それぞれ前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第七の発光ダイオード４０ｂは、前記第五の発光ダイオード４０と比べて、次の点が異なる。前記カーボンナノチューブ層１０２は、間隔を開けて平行した複数のカーボンナノチューブワイヤからなる。この場合、前記第一半導体層１２０の前記基板１００の前記成長表面１０１に対向する表面には、平行且つ間隔を有する複数の溝が形成される。前記第八の発光ダイオード４０ｃは、前記第五の発光ダイオード４０と比べて、次の点が異なる。前記カーボンナノチューブ層１０２は、互いに交叉し、又は互いに編んで網状構造体を形成した複数のカーボンナノチューブワイヤからなる。この場合、前記第一半導体層１２０の前記基板１００の前記成長表面１０１に対向する表面に、交叉した複数の溝が形成される。
【０１０１】
（実施例８）
図２６を参照すると、実施例８の第九の発光ダイオード５０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ７０）と、前記第二半導体層１４０の表面に複数の溝１７２によって、互いに間隔を開けて成長した結晶粒を含む第三半導体層１７０を成長させるステップ（Ｓ８０）と、前記第一カーボンナノチューブ層１０２及び前記第二カーボンナノチューブ層１０２を除去するステップ（Ｓ６０ａ）と、前記第三半導体層１７０、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングして、前記第一半導体層１２０の一部の表面を露出させるステップ（Ｓ４０ｂ）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【０１０２】
前記第九の発光ダイオード５０の製造方法は、前記第四の発光ダイオード３０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ６０ａ）を、前記ステップ（Ｓ４０ｂ）及び前記ステップ（Ｓ５０）の前に行う。また、前記ステップ（Ｓ３０）の後、前記ステップ（Ｓ６０ａ）の前に、更に、前記ステップ（Ｓ７０）及び前記ステップ（Ｓ８０）を行う。
【０１０３】
前記第一カーボンナノチューブ層１０２及び前記第二カーボンナノチューブ層１０２を除去すること（前記ステップ（Ｓ６０ａ））は、前記第四の発光ダイオード３０の製造方法における前記ステップ（Ｓ６０）により行う。前記第三半導体層１７０、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングすること（前記ステップ（Ｓ４０ｂ））は、前記第一の発光ダイオード１０の製造方法における前記ステップ（Ｓ４０）により行う。前記第二半導体層１４０の表面に前記第二カーボンナノチューブ層１０２を設置すること（前記ステップ（Ｓ７０））は、前記第一の発光ダイオード１０の製造方法における前記ステップ（Ｓ２０）により行い、且つ該第二カーボンナノチューブ層１０２は、実施例１の前記カーボンナノチューブ層１０２である。前記第九の発光ダイオード５０の製造方法において、前記ステップ（Ｓ７０）の前記第二カーボンナノチューブ層１０２と前記ステップ（Ｓ２０）の前記第一カーボンナノチューブ層１０２とは、実施例１で利用した前記カーボンナノチューブ層１０２と同じものであり、ここで区分するために、それぞれ第一カーボンナノチューブ層１０２と第二カーボンナノチューブ層１０２と名を定義された。前記複数の溝１７２を含む前記第三半導体層１７０を成長させること（前記ステップ（Ｓ８０））は、前記ステップ（Ｓ３０）により行うが、前記第一半導体層１２０の成長工程のステップ（ａ）までに行えばよい。
【０１０４】
前記ステップ（Ｓ８０）において、前記第三半導体層１７０は、例えば窒化ガリウム、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）又はリン化銅（ＣｕＰ）などの半導体材料又はドープされた半導体材料からなることができる。前記第三半導体層１７０の材料は、前記第二半導体層１４０の材料と同じ又は異なることができる。本実施例において、前記第三半導体層１７０の材料は、マグネシウムがドープされた窒化ガリウムである。
【０１０５】
前記第三半導体層１７０の成長工程は、前記ステップ（Ｓ７０）から得られた前記第二カーボンナノチューブ層１０２が設置された半導体基体を反応室に放置し、前記反応室を１１００℃〜１２００℃まで加熱し、キャリヤーガス及び窒素源ガスを反応室に導入し、２００秒間〜１０００秒間に焼成する第一ステップと、前記反応室の温度を１０００℃〜１１００℃に保持し、前記反応室のガス圧を７６トル〜２００トルに維持して、ガリウムの原料ガス及びマグネシウムの原料ガスを導入して、マグネシウムがドープされたＰ型のＧａＮエピタキシャル層を成長させる第二ステップと、を含む。
【０１０６】
図２７を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第九の発光ダイオード５０は、前記基板１００と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０及び前記第三半導体層１７０と、を含む。前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０、前記第二半導体層１４０及び前記第三半導体層１７０は、前記基板１００に順に積層して設置される。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に隣接する。前記第九の発光ダイオード５０は、前記第四の発光ダイオード３０と比べて、次の点が異なる。前記第二半導体層１４０の表面に、前記複数の溝１７２が形成された前記第三半導体層１７０が設置される。また、前記第二電極１６０は、前記第三半導体層１７０と前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され、且つ前記第三半導体層１７０の前記複数の溝１７２を通じて前記第二半導体層１４０に接続される。
【０１０７】
（実施例９）
図２８を参照すると、実施例９の第十の発光ダイオード６０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１上に、前記第一カーボンナノチューブ層１０２を懸架するように設置するステップ（Ｓ２０ａ）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ７０）と、前記第二半導体層１４０の表面に、前記複数の溝１７２によって互いに間隔を開けて成長した結晶粒を含む前記第三半導体層１７０を成長させるステップ（Ｓ８０）と、前記第三半導体層１７０、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングして、前記第一半導体層１２０の表面の一部を露出させるステップ（Ｓ４０ｂ）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【０１０８】
前記第十の発光ダイオード６０の製造方法は、前記第二の発光ダイオード２０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ３０）の後、前記ステップ（Ｓ４０ｂ）の前に、前記ステップ（Ｓ７０）及び前記ステップ（Ｓ８０）を行う。
【０１０９】
図２９を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第十の発光ダイオード６０は、前記基板１００と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、前記第三半導体層１７０と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、を含む。前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、第二半導体層１４０と、前記第三半導体層１７０とは、前記基板１００に順に積層されて設置される。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に隣接する。前記第十の発光ダイオード６０は、前記第二の発光ダイオード２０と比べて、次の点が異なる。前記第二半導体層１４０の表面に、前記複数の溝１７２が形成された前記第三半導体層１７０が設置される。前記第二電極１６０は、前記第三半導体層１７０と前記第二半導体層１４０の一部に設置され、且つ前記第三半導体層１７０の前記複数の溝１７２を通じて前記第二半導体層１４０に接続される。
【０１１０】
（実施例１０）
図３０を参照すると、実施例１０の製造方法によって得られた前記第十一の発光ダイオード７０は、前記基板１００と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と前記、前記第二電極１６０と、前記第三半導体層１７０と、前記第一カーボンナノチューブ層１０２及び前記第二カーボンナノチューブ層１０２を含む。前記第十一の発光ダイオード７０は、前記第十の発光ダイオード６０と比べて、次の点が異なる。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の内部に、前記第一半導体層１２０によって囲まれた前記第一カーボンナノチューブ層１０２の一部が、前記第一半導体層１２０の外部に露出されている。前記第一電極１５０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出した部分に接触し、電気的に接続される。また、前記第二カーボンナノチューブ層１０２は、前記第三半導体層１７０の前記複数の溝１７２にも設置される。前記第二電極１６０を、前記第二半導体層１４０の表面全体を覆うように設置する。前記第三半導体層１７０及び前記第二カーボンナノチューブ層１０２は前記第二電極１６０と前記第二半導体層１４０の間に設置される。
【０１１１】
（実施例１１）
図３１を参照すると、実施例１１の第十二の発光ダイオード８０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５１）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１１２】
前記第十二の発光ダイオード８０の製造方法は、前記第一の発光ダイオード１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ３０）の後、前記ステップ（Ｓ４０）及び前記ステップ（Ｓ５０）を行わず、前記ステップ（Ｓ５１）、前記ステップ（Ｓ９０）及び前記ステップ（Ｓ５２）を順に行う。
【０１１３】
前記ステップ（Ｓ５１）において、前記第二電極１６０は、Ｐ型電極又はＮ型電極であるが、前記第二半導体層１４０の種類と同じである。前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され、接触する。前記第二電極１６０は、前記発光ダイオード８０の光出射面に設置されているが、前記第二電極１６０の形状及び位置が前記発光ダイオード１０の光出射率に影響を与えないことが好ましい。前記第二電極１６０が、透明材料からなる場合、前記第二電極１６０は前記第二半導体層１４０の表面全部を覆う。前記第二電極１６０は、チタン、銀、アルミニウム、ニッケル及び金の一種又は数種からなることができ、酸化インジウムスズ膜又はカーボンナノチューブ膜からなることもある。本実施例において、前記第二電極１６０はＰ型電極であり、チタン層及び金属層を含む二層構造体である。前記第二電極１６０において、チタン層の厚さは１５ｎｍであり、金属層の厚さは１００ｎｍである。
【０１１４】
前記第二電極１６０を、例えば電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、イオンスパッタリング法等の物理気相成長法によって、前記第二半導体層１４０の表面の一部に形成される。本実施例において、前記第二電極１６０は、電子ビーム蒸着法によって、前記第二半導体層１４０の表面の一部に形成される。前記第二電極１６０を形成する工程は、前記第二半導体層１４０の表面に、一層のフォトレジストを均一にコーティングするステップ（Ｓ５１１）と、前記フォトレジスト層の一部を削除して、前記第二半導体層１４０の表面の一部を露出させるステップ（Ｓ５１２）と、露出された前記第二半導体層１４０及び前記フォトレジスト層の表面に、第一電極材料層を堆積するステップ（Ｓ５１３）と、アセトンなどの有機溶媒を利用して、前記フォトレジスト層及びその上に堆積された前記第一電極材料層を除去するステップ（Ｓ５１４）と、を含む。
【０１１５】
前記ステップ（Ｓ９０）において、前記基板１００を除去するために、レーザー照射法、エッチング法又は熱膨張収縮法を利用することができる。前記基板１００を除去する方法は、前記基板１００、前記第一半導体層１２０の材料によって選択する。本実施例において、前記基板１００をレーザー照射により除去する。前記基板１００を除去する工程は、前記基板１００の前記第一半導体層１２０が形成されない表面を研磨して、洗浄するステップ（Ｓ５０１）と、レーザービームを提供して、前記基板１００を研磨して、洗浄した表面を照射するステップ（Ｓ５０２）と、レーザービームによって照射された前記基板１００を溶液に浸漬して、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ５０３）と、を含む。
【０１１６】
前記ステップ（Ｓ５０１）において、レーザーによって前記基板１００を照射する場合、散乱現象が発生するのを減少させるために、前記基板１００の表面を機械研磨法又は化学研磨法によって研磨して、滑らかな表面に加工する。さらに、前記基板１００の表面にある金属不純物、油汚れ等を除去するために、前記基板１００の表面を塩酸又は硫酸を用いて洗浄する。
【０１１７】
前記ステップ（Ｓ５０２）において、前記基板１００及び前記第一半導体層１２０間の前記カーボンナノチューブ層１０２が酸化されることを防止するために、前記基板１００をレーザービームで照射する際、真空又は保護ガスの雰囲気で行う。前記保護ガスは、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の一種又は数種であることができる。
【０１１８】
前記基板１００の研磨された表面に、これに垂直に前記レーザービームを照射する。これにより、前記レーザービームを、前記基板１００と前記第一半導体層１２０の間まで照射させることができる。レーザービームの波長は、バッファ層１２０２及び前記基板１００の材料によって選択される。前記レーザービームのエネルギーは、前記基板１００のバンドギャップより小さいか、又は、前記バッファ層１２０２のバンドギャップより大きいことが好ましい。これにより、レーザービームは前記基板１００を通じて前記バッファ層１２０２に到達する。この時、前記バッファ層１２０２は、レーザービームを吸収して、急速に加熱されて分解される。本実施例において、前記バッファ層１２０２はバンドギャップが３．３ｅＶの低温ＧａＮ層であり、前記基板１００はバンドギャップが９．９ｅＶのサファイアであるので、前記レーザービームの波長は２４８ｎｍであり、エネルギーは５ｅＶであり、パルス幅は２０ｎｓ〜４０ｎｓであり、エネルギー密度は４００ｍＪ／ｃｍ２〜６００ｍＪ／ｃｍ２であり、光スポットは０．５ｍｍの辺長を有する正方形である。前記レーザービームの前記基板１００での光スポットを、０．５ｍｍ／ｓの速度で前記基板１００に対して相対移動させる。この場合、前記低温ＧａＮバッファ層１２０２は、レーザービームを吸収して、ガリウムと窒素に分解される。しかし、前記波長のレーザービームが前記第一半導体層１２０に吸収される量は少ない、又は吸収されないので、レーザービームによって前記基板１００を照射する過程で、前記高温ＧａＮによって前記第一半導体層１２０は、破壊されない。
【０１１９】
前記ステップ（５０３）において、前記ステップ（５０２）で分解されたガリウムを酸溶液に浸漬させて除去する。これにより、前記基板１００を前記第一半導体層１２０から分離させることができる。前記酸溶液は、塩酸、硫酸又は硝酸のようなガリウムを溶解できる溶液である。前記ステップ（５０３）において、前記基板１００のみを除去せず、前記基板１００及び前記カーボンナノチューブ層１０２全体を除去する。その理由は、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置した後、前記基板１００の前記成長表面１０１上に、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１内に前記バッファ層１２０２が形成されているので、前記ステップ（Ｓ５０）の製造方法によって、前記基板１００を除去する場合、前記カーボンナノチューブ層１０２が前記基板１００に附着して、前記基板１００と併せて除去することができるからである。
【０１２０】
前記ステップ（Ｓ５２）において、前記第一電極１５０は、Ｐ型電極又はＮ型電極であるが、前記第一半導体１２０のタイプと同じでなければならない。前記第一電極１５０は、チタン、銀、アルミニウム、ニッケル及び金の一種又は数種からなることができる。前記第一電極１５０は、同時に反射、導電及び熱放出などができる機能を有する。本実施例において、前記第一電極１５０はＮ型電極であり、チタン層及び金属層を含む二層構造体である。前記第一電極１５０において、前記チタン層の厚さは１５ｎｍであり、前記金属層の厚さは２００ｎｍである。前記第一電極１５０は、この金属層によって、前記第一半導体１２０に接触する。好ましくは、前記第一電極１５０は前記第一半導体１２０の表面全体を覆う。従って、前記第一電極１５０により、これに達する光子をより多く反射させ、前記発光ダイオード１０を光出射面で光出射させて、前記発光ダイオード１０の光出射率を高める。前記第一電極１５０を、例えば電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、イオンスパッタリング法等の物理気相成長法によって、前記第二半導体層１４０の表面に形成する。前記第一電極１５０は、導電基板であることができる。この場合、前記第一電極１５０を導電接着剤によって前記第一半導体１２０に接着する。
【０１２１】
図３２を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第十二の発光ダイオード８０は、前記第一電極１５０と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記活性層１３０は、前記第一半導体層１２０及び第二半導体層１４０の間に設置されている。前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０に電気的に接続され、前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され、且つ電気的に接続される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード８０の光出射面である。前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０に直接的に接触する。前記第一半導体層１２０の前記第一電極１５０に接触する表面は、複数の前記溝１２２を含むパターン化された表面である。前記溝１２２は、ナノサイズの溝である。前記溝１２２の最大幅は５０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【０１２２】
本実施例の発光ダイオード８０を利用する場合、前記活性層１３０から生成された光子はその一部が大きな入射角によって前記第一半導体層１２０の複数の前記溝１２２に達すると、光子の移動方向が変更されて、光子が前記第一電極１５０によって反射された後、前記発光ダイオード８０の光出射面で出射する。従って、前記発光ダイオード１０の光子の抽出率を高める。
【０１２３】
（実施例１２）
図３３を参照すると、実施例１２の第十三の発光ダイオード９０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に反射層１８０と、前記第二電極１６０と、を順に形成するステップ（Ｓ５１ａ）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１２４】
前記第十三の発光ダイオード９０の製造方法は、前記第十二の発光ダイオード８０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ５１ａ）は、前記ステップ（Ｓ５１）と異なり、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０のみが形成されるのではなく、前記第二半導体層１４０と前記第二電極１６０の間に前記反射層１８０が形成され、且つ、前記反射層１８０及び前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面全部を覆うように形成される。
【０１２５】
前記ステップ（Ｓ５１ａ）において、前記反射層１８０は、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、イオンスパッタリング法等の物理気相成長法によって、前記第二半導体層１４０の表面全部に形成される。前記反射層１８０は、銅、チタン、銀、アルミニウム、ニッケル及び金等光反射性及び導電性に優れた材料の一種又は数種からなる。前記反射層１８０の厚さは５０ｎｍ〜２５０ｎｍである。本実施例において、前記反射層１８０は、銅、ニッケル及びアルミニウムなどの複合層からなる。ニッケル層の厚さは１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、銅層の厚さは１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、アルミニウム層の厚さは３０ｎｍ〜１５０ｎｍであるが、ニッケル層の厚さは２０ｎｍであり、銅層の厚さは２０ｎｍであり、アルミニウム層の厚さは１００ｎｍであることが好ましい。ここで、前記反射層１８０のアルミニウム層は、前記第二半導体層１４０に隣接して形成される。
【０１２６】
図３４を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第十三の発光ダイオード９０は、前記第一電極１５０と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第二電極１６０及び前記反射層１８０と、を含む。前記第十三の発光ダイオード９０は、前記第十二の発光ダイオード８０と比べて、次の点が異なる。前記第一半導体層１２０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード９０の光出射面である。前記第一電極１５０は、透明度が高い材料からなる。前記第二半導体層１４０と前記第二電極１６０の間に、前記反射層１８０が設置される。
【０１２７】
（実施例１３）
図３５を参照すると、実施例１３の第十四の発光ダイオード１１０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記バッファ層１２０２を成長させるステップ（Ｓ１００）と、前記バッファ層１２０２の表面に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記バッファ層１２０２の表面に前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を形成するステップ（Ｓ５１）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１２８】
前記第十四の発光ダイオード１１０の製造方法は、前記第十二の発光ダイオード８０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ１０）の後、前記ステップ（Ｓ２０）の前に、前記ステップ（Ｓ１００）を行う。これにより、前記発光ダイオード１１０の製造方法における前記ステップ（Ｓ３０）で、前記第一半導体層１２０は、前記基板１００の前記成長表面１０１に成長せず、前記バッファ層１２０２の前記カーボンナノチューブ層１０２が設置された表面に成長する。
【０１２９】
前記ステップ（Ｓ１００）において、前記バッファ層１２０２を、実施例１の前記ステップ（３０）で提供された前記第一半導体層１２０の成長方法によって成長させることができる。前記バッファ層１２０２の厚さは１０ｎｍ〜５０ｎｍであることができる。前記バッファ層１２０２の材料は、前記第一半導体層１２０と前記基板１００との間の格子不整合を低減できるように、前記基板１００の材質に応じて選択する。前記バッファ層１２０２は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＡｌＮ、ＧａＰ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＭｎＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＩｎＮ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ：Ｚｎ又はＧａＰ：Ｎからなる。
【０１３０】
本実施例において、前記基板はサファイア基板であり、前記バッファ層１２０２は、低温ＧａＮ層である。前記低温ＧａＮ層は有機金属気相成長法によって、前記サファイア基板に成長する。この時、高純度アンモニア（ＮＨ３）を窒素源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）をガリウムの原料ガスとして、水素（Ｈ２）をキャリヤーガスとして用いる。前記バッファ層１２０２の成長工程は、前記サファイア基板を真空反応室に設置し、前記反応室を１１００℃〜１２００℃まで加熱し、前記キャリヤーガスを反応室に導入し、前記サファイア基板を２００秒〜１０００秒にわたって焼成するステップ（ａ）と、前記キャリヤーガスの雰囲気で、前記反応室の温度を５００℃〜６５０℃まで下げ、同時に前記ガリウムの原料ガス及び前記窒素源ガスを反応室に導入して、１０ｎｍ〜５０ｎｍの低温ＧａＮバッファ層を成長させるステップ（ｂ）と、を含む。
【０１３１】
前記ステップ（Ｓ２０）において、前記バッファ層１２０２の表面に、前記カーボンナノチューブ層１０２を設置すると、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１によって、前記バッファ層１２０２の表面の一部が露出する。
【０１３２】
前記ステップ（Ｓ３０）において、前記第一半導体層１２０の成長工程は、前記バッファ層１２０２及び前記カーボンナノチューブ層１０２が形成された前記基板１００を反応室に放置して、前記反応室の温度を１１１０℃〜１２００℃まで昇温し、前記反応室のガス圧を１１００トル〜１２００トルに維持して、３０秒〜３００秒にわたってアニーリング処理するステップ（ｃ）と、前記反応室の温度を１０００℃〜１１００℃に維持し、前記反応室のガス圧を１００トル〜３００トルに維持し、ガリウムの原料ガスを再び導入すると同時に珪素の原料ガスを導入して、３μｍの珪素がドープされたＮ型のＧａＮエピタキシャル層を成長させるステップ（ｄ）と、を含む。
【０１３３】
前記ステップ（Ｓ９０）が終わると、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の前記溝１２２内に位置する。その理由は、前記低温ＧａＮバッファ層１２０２がレーザービームで照射されてガリウムと窒素に分解されると、前記水素の作用によって、前記バッファ層１２０２の表面に設置された前記カーボンナノチューブ層１０２の、前記バッファ層１２０２の表面に吸着する力が弱くなるからである。従って、ガリウムが酸溶液で溶解されると、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の前記溝１２２に残ることになる。また、前記前記第一半導体層１２０と前記バッファ層１２０２との間にカーボンナノチューブ層１０２が設置されているので、前記バッファ層１２０２は、前記第一半導体層１２０とは相対的に、小さな接触面を持ち、前記バッファ層１２０２を分解することにより、前記基板１００を前記第一半導体層１２０から分離させる工程が容易になり、前記第一半導体層１２０に対しての損傷を減少させることができる。
【０１３４】
図３６を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第十四の発光ダイオード１１０は、前記第一電極１５０と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０及び前記カーボンナノチューブ層１０２と、を含む。前記活性層１３０は、前記第一半導体層１２０及び前記第二半導体層１４０の間に設置されている。前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０に電気的に接続される。前記第二電極１５０は、前記第二半導体層１４０に電気的に接続され、且つ前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード１０の光出射面である。前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０に直接的に接触する。前記第一半導体層１２０の前記第一電極１５０に接触する表面は、複数の前記溝１２２を含むパターン化された表面である。前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブは、前記第一半導体層１２０の複数の前記溝１２２内に位置する。前記溝１２２は、ナノサイズの溝である。前記溝１２２の最大幅は５０ｎｍ〜１００ｎｍである。前記第十三の発光ダイオード１１０は、前記第十二の発光ダイオード８０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記発光ダイオード１１０は、更に前記カーボンナノチューブ層１０２を含み、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブは、前記第一半導体層１２０の複数の前記溝１２２内に位置する。前記第一半導体層１２０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の複数の前記空隙１０２１を通して第一電極１５０に接続される。
【０１３５】
（実施例１４）
図３７を参照すると、実施例１４は、前記第十四の発光ダイオード１１０の他の製造方法を提供する。前記第十四の発光ダイオード１１０の他の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有す前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、前記バッファ層１２０２及び前記真性半導体層１２０４を順に成長させるステップ（Ｓ１００ａ）と、前記真性半導体層１２０４の表面に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記真性半導体層１２０４の表面に、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に、第二電極１６０を形成するステップ（Ｓ５１）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１３６】
前記実施例１４の第十四の発光ダイオード１１０の製造方法は、前記第十四の発光ダイオード１１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ１００ａ）は、前記ステップ（Ｓ１００）と異なり、前記バッファ層１２０２上に、更に前記真性半導体層１２０４を成長させる。
【０１３７】
（実施例１５）
図３８を参照すると、実施例１５の第十五の発光ダイオード１１１の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、前記バッファ層１２０２を成長させるステップ（Ｓ１００）と、前記バッファ層１２０２の表面に、前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記バッファ層１２０２の表面に前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記反射層１８０及び前記第二電極１６０を順に形成するステップ（Ｓ５１ａ）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１３８】
前記第十五の発光ダイオード１１１の製造方法は、前記第十三の発光ダイオード９０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ１０）の後、前記ステップ（Ｓ２０）の前に、前記ステップ（Ｓ１００）を行う。これにより、前記発光ダイオード１１１の製造方法の前記ステップ（Ｓ３０）では、前記第一半導体層１２０は、前記基板１００の前記成長表面１０１に成長せず、前記バッファ層１２０２の前記カーボンナノチューブ層１０２が設置された表面に成長する。
【０１３９】
図３９を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第十五の発光ダイオード１１１は、前記第一電極１５０と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０及び前記カーボンナノチューブ層１０２と、を含む。前記第十五の発光ダイオード１１１は、前記第十三の発光ダイオード９０と比べて、次の点が異なる。前記発光ダイオード１１１は、更に、カーボンナノチューブ層１０２を含み、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブは前記第一半導体層１２０の複数の前記溝１２２内に位置する。前記第一半導体層１２０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を通して、前記第一電極１５０に接続される。
【０１４０】
（実施例１６）
図４０を参照すると、実施例１６は、前記第十五の発光ダイオード１１１の他の製造方法を提供する。前記第十五の発光ダイオード１１１の他の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、前記バッファ層１２０２及び前記真性半導体層１２０４を順に成長させるステップ（Ｓ１００ａ）と、前記真性半導体層１２０４の表面に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記真性半導体層１２０４の表面に、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を形成するステップ（Ｓ５１）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１４１】
前記実施例１６の第十五の発光ダイオード１１１の製造方法は、前記第十五の発光ダイオード１１１の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ１００ａ）は、前記ステップ（Ｓ１００）と異なり、前記バッファ層１２０２上に、更に、前記真性半導体層１２０４を成長させる。
【０１４２】
（実施例１７）
図４１を参照すると、実施例１７の前記第十六の発光ダイオード１１５の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、前記バッファ層１２０２を成長させるステップ（Ｓ１００）と、前記バッファ層１２０２の表面に、前記第一カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記バッファ層１２０２の表面に前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に、前記第二カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ７０）と、前記第二半導体層１４０の表面に、前記複数の溝１７２によって、互いに間隔を開けて成長された結晶粒を含む前記第三半導体層１７０を成長させるステップ（Ｓ８０）と、前記第二カーボンナノチューブ層１０２を除去するステップ（Ｓ６０ｂ）と、前記第二半導体層１４０の表面に、前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５１）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１４３】
前記実施例１７の第十六の発光ダイオード１１５の製造方法は、前記第十四の発光ダイオード１１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ３０）及び前記ステップ（Ｓ５１）の間に、更に、前記ステップ（Ｓ７０）と、前記ステップ（Ｓ８０）と、前記ステップ（Ｓ６０ｂ）と、を行う。前記第十六の発光ダイオード１１５の製造方法の前記ステップ（Ｓ７０）及び前記ステップ（Ｓ８０）は、前記第九の発光ダイオード５０の製造方法の前記ステップ（Ｓ７０）及び前記ステップ（Ｓ８０）によって行う。前記第二カーボンナノチューブ層１０２を除去するステップ（Ｓ６０ｂ）は、前記第九の発光ダイオード５０の製造方法で利用したステップ（Ｓ６０ａ）で行う。又は、前記第二カーボンナノチューブ層１０２を、粘着テープで剥離する方法、洗浄、超音波処理方法及びブラシで研磨する方法等の一種又は数種方法によって除去する。
【０１４４】
図４２を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた前記第十六の発光ダイオード１１５は、前記第一電極１５０と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第二電極１６０と、前記カーボンナノチューブ層１０２及び前記第三半導体層１７０と、を含む。前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０、前記第二半導体層１４０及び第三半導体層１７０は、前記第一電極１５０に順に設置される。前記第一半導体層１２０は、前記第一電極１５０に隣接する。前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブは、前記第一半導体層１２０の複数の前記溝１２２内に位置する。前記第一半導体層１２０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を通して、前記第一電極１５０に接続される。前記第十六の発光ダイオード１１５は、前記第十四の発光ダイオード１１０と比べて、次の点が異なる。前記第二半導体層１４０の表面に、更に、前記複数の溝１７２が形成された前記第三半導体層１７０が設置される。前記第二電極１６０は、前記第三半導体層１７０と前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され、且つ前記第三半導体層１７０前記複数の溝１７２を通じて、前記第二半導体層１４０に接続される。
【０１４５】
（実施例１８）
図４３を参照すると、実施例１８の前記第十七の発光ダイオード１１３の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１上に、前記カーボンナノチューブ層１０２を懸架するように設置するステップ（Ｓ２０ａ）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記バッファ層１２０２を成長させるステップ（Ｓ１００）と、前記バッファ層１２０２の表面に、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に、前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【０１４６】
前記第十七の発光ダイオード１１３の製造方法は、前記第二の発光ダイオード２０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（２０ａ）及び前記ステップ（Ｓ３０）の間に、更に、前記ステップ（Ｓ１００）を行う。前記ステップ（Ｓ３０）と前記ステップ（Ｓ５０）との間に、前記ステップ（Ｓ４０）は行わず、前記ステップ（Ｓ９０）を行う。前記ステップ（Ｓ１００）及び前記ステップ（Ｓ９０）は、前記第十四の発光ダイオード１１０の製造方法のステップ（Ｓ１００）及び前記ステップ（Ｓ９０）によって行う。前記ステップ（Ｓ５０）において、前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０、前記第二電極１６０及び前記第二半導体層１４０の表面全部をそれぞれ覆う。
【０１４７】
図４４を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた前記第十七の発光ダイオード１１３は、前記第一電極１５０、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０、前記第二半導体層１４０、前記カーボンナノチューブ層１０２及び前記第二電極１６０を含む。前記第一電極１５０、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０、第二半導体層１４０及び第二電極１６０が、順に積層して設置される。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の内部に、前記第一半導体層１２０によって囲まれるように設置される。前記第十七の発光ダイオード１１３は、前記第二の発光ダイオード２０と比べて、次の点が異なる。前記第十七の発光ダイオード１１３は、前記基板１００を含まず、前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０の前記活性層１３０の反対側の表面に、表面全部を覆うように設置される。前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面に、表面全部を覆うように設置される。
【符号の説明】
【０１４８】
１０、２０、２０ａ、３０、４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、５０、６０、７０、８０、９０、１１０、１１１、１１３、１１５ 発光ダイオード
１００ 基板
１００ａ ベース
１０１ 成長表面
１０２ カーボンナノチューブ層
１０３ キャビティ
１１２ 第一支持体
１１４ 第二支持体
１２０ 第一半導体層
１２１、１２０４ 真性半導体層
１２２、１７２ 溝
１２３ Ｎ型のＧａＮエピタキシャル層
１３０ 活性層
１４０ 第二半導体層
１４３ カーボンナノチューブセグメント
１４５ カーボンナノチューブ
１５０ 第一電極
１６０ 第二電極
１７０ 第三半導体層
１８０ 反射層
１０２１ 空隙
１２０２ バッファ層
１２４２ エピタキシャル結晶粒
１２４４ エピタキシャル膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）を利用した半導体からなるＬＥＤは、優れた光出射率を有し、寿命が長く、また省エネルギーなどの利点を有するので、近年、ディスプレイ装置、電光掲示板、街灯、自動車などの照明素子として広く使用されている。
【０００３】
従来のＬＥＤは、一般にｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、活性層と、ｎ型電極と、ｐ型電極とを含む。前記活性層はｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に位置する。前記ｐ型電極はｐ型半導体層に設置され、前記ｎ型電極はｎ型半導体層に設置される。また、前記ｐ型電極は透明電極である。前記ＬＥＤを使用する際、前記ｐ型半導体層及び前記ｎ型半導体層に対して、正電圧及び負電圧をそれぞれ印加することにより、前記ｐ型半導体層及び前記ｎ型半導体層からの電子及び正孔は、前記活性層に移動し且つ互いに結合して可視光を放射する。
【０００４】
しかし、従来のＬＥＤの光出射率は低い。この原因は、前記ＬＥＤの半導体（窒化ガリウム）の屈折率が、大気の屈折率より大きいので、前記活性層から出射した広角度を有する光が前記ＬＥＤの半導体と大気の界面で全反射されることにより、大部分の光が前記ＬＥＤの内部に抑制され、熱に変換されて消散するからである。
【０００５】
そこで近年、ＬＥＤの低光出射率を改善するために、前記ＬＥＤの半導体の表面を粗面処理するなどの方法が開発されてきた。例えば、前記ＬＥＤの光出射面をエッチングして、該ＬＥＤの光出射面に微構造を形成する光子サイクリング方法及びサファイア基板のエッチング方法などである（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７１７３２８９号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｋａｉｌｉ Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ、“Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｙａｒｎｓ”、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来のＬＥＤの半導体の表面を粗面処理する方法は複雑であり、コストが高く、且つ前記ＬＥＤの半導体を破壊する恐れがあり、前記ＬＥＤの発光効率を下げる。
【０００９】
従って、前記課題を解決するために、本発明は光出射率が高い発光ダイオードを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光ダイオードは、基板と、第一半導体層と、第二半導体層と、活性層と、第一電極と、第二電極と、を含む。前記第一半導体層、前記活性層、及び前記第二半導体層は、前記基板から離れる方向に沿って、前記基板に順次的に積層される。前記第一電極は、前記第一半導体層に電気的に接続される。前記第二電極は、前記第二半導体層に電気的に接続され、前記第一半導体層の前記基板と隣接する表面は、複数の空隙を含むパターン化された表面であり、前記第一半導体層のパターン化された表面が前記基板に接続することによって複数のキャビティが形成される。
【００１１】
本発明の発光ダイオードは、基板と、第一半導体層と、第二半導体層と、活性層と、第一電極と、第二電極と、を含む。前記第一半導体層、前記活性層、及び前記第二半導体層は、前記基板から離れる方向に沿って、前記基板に順次的に積層される。前記第一電極は、前記第一半導体層に電気的に接続される。前記第二電極は、前記第二半導体層に電気的に接続され、前記第一半導体層の内部に複数のキャビティが形成される。
【００１２】
本発明の発光ダイオードは、更に、カーボンナノチューブ層を含み、前記カーボンナノチューブ層は、複数のカーボンナノチューブを含み、前記カーボンナノチューブ層が、前記第一半導体層と前記基板との間に、前記カーボンナノチューブ層のカーボンナノチューブが複数のキャビティ内に配置される。
【００１３】
更に、前記第二半導体層の前記活性層を離れた表面に、複数の溝が形成された第三半導体層が配置される。
【発明の効果】
【００１４】
従来の技術と比べて、本発明の発光ダイオードに、一体構造の複数の空隙を有するカーボンナノチューブ層を直接的に基板の結晶面に設置して、エピタキシャル半導体層を成長させるので、製造方法が簡単であり且つコストが低い。前記基板の結晶面の一部は、前記カーボンナノチューブ層の前記複数の空隙によって露出される。前記基板の該一部の結晶面から前記カーボンナノチューブ層の前記複数の空隙を通じて、成長結晶核を形成させた後、横方向に結晶成長させて、一体のエピタキシャル層を成長形成させるので、エピタキシャル半導体層は前記基板との接触面積が小さい。従って、前記エピタキシャル半導体層と前記基板との間の結合力を減少させることができる。また、前記カーボンナノチューブ層は、前記エピタキシャル半導体層が成長する過程において、格子欠陥が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る第一の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図２】図１中のエピタキシャル構造体の製造工程で用いる一つの成長ベースの構造を示す図である。
【図３】図１中のエピタキシャル構造体の製造工程で用いる他の成長ベースの構造を示す図である。
【図４】ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】図４中のカーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。
【図６】図４中のカーボンナノチューブフィルムが９０度で積層されて形成されたカーボンナノチューブ層の走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】カーボンナノチューブが配向して配置されるプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図８】綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図９】非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。
【図１０】ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。
【図１１】図１中の第一半導体層の製造工程の一つのステップを示す図である。
【図１２】本発明の実施例１に係る第一の発光ダイオードの第一半導体層及び基板の界面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１３】図１２の透過型電子顕微鏡写真である。
【図１４】本発明の実施例１に係る第一の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る第二の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図１６】本発明の実施例２に係る第二の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図１７】本発明の実施例３に係る第三の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図１８】本発明の実施例４に係る第四の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図１９】本発明の実施例４に係る第四の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２０】本発明の実施例５に係る第五の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図２１】本発明の実施例５に係る第五の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２２】図２１のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図２３】本発明の実施例６に係る第六の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２４】本発明の実施例７に係る第七の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２５】本発明の実施例７に係る第八の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２６】本発明の実施例８に係る第九の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図２７】本発明の実施例８に係る第九の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２８】本発明の実施例９に係る第十の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図２９】本発明の実施例９に係る第十の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図３０】本発明の実施例１０に係る第十一の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図３１】本発明の実施例１１に係る第十二の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図３２】本発明の実施例１１に係る第十二の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図３３】本発明の実施例１２に係る第十三の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図３４】本発明の実施例１２に係る第十三の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図３５】本発明の実施例１３に係る第十四の発光ダイオードの一つの製造工程を示す図である。
【図３６】本発明の実施例１３に係る第十四の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図３７】本発明の実施例１４に係る第十四の発光ダイオードの他の製造工程を示す図である。
【図３８】本発明の実施例１５に係る第十五の発光ダイオードの一つの製造工程を示す図である。
【図３９】本発明の実施例１５に係る第十五の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図４０】本発明の実施例１６に係る第十五の発光ダイオードの他の製造工程を示す図である。
【図４１】本発明の実施例１７に係る第十六の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図４２】本発明の実施例１７に係る第十六の発光ダイオードの構造を示す図である。
【図４３】本発明の実施例１８に係る第十七の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図４４】本発明の実施例１８に係る第十七の発光ダイオードの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の発光ダイオード及びその製造方法の実施例について説明する。以下の各々の実施例において、同じ部材は同じ符号で標示する。
【００１７】
（実施例１）
図１を参照すると、実施例１に係る発光ダイオード１０の製造方法は、結晶を成長させるための成長表面１０１を有する基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、第一半導体層１２０と、活性層１３０と、第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングして、前記第一半導体層１２０の表面の一部を露出させるステップ（Ｓ４０）と、前記第一半導体層１２０の表面に第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【００１８】
前記ステップ（Ｓ１０）において、前記基板１００は、前記第一半導体層１２０に対して、結晶を成長させるための前記成長表面１０１を提供し、前記成長表面１０１は、前記第一半導体層１２０の結晶成長を支持する。前記基板１００の前記成長表面１０１は、平滑な表面であり、且つ酸素又は炭素などの不純物は含まれていない。前記基板１００は、単層構造又は多層構造を有する。前記基板１００が単層構造を有する場合、前記基板１００は単結晶構造体である。この時、前記基板１００は少なくとも一つの結晶面を含み、該結晶面は前記第一半導体層１２０の前記成長表面１０１として用いられる。前記基板１００が多層構造を有する場合、前記基板１００は、少なくとも一層の前記単結晶構造体を含み、且つ前記単結晶構造体は少なくとも一つの結晶面を含み、該結晶面は前記第一半導体層１２０の前記成長表面１０１として用いられる。前記基板１００の単結晶構造体は、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、ＳｉＣ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＬｉＧａＯ２、ＬｉＡｌＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＡｌＮ、ＧａＰ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＭｎＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＩｎＮ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ：Ｚｎ及びＧａＰ：Ｎの一種又は数種からなることができる。前記基板１００の材料は、前記製造しようとする第一半導体層１２０の材料に応じて選択可能であるが、前記第一半導体層１２０の材料と類似の格子定数及び熱膨張係数を有することが好ましい。本実施例において、前記基板１００はサファイア基板である。
【００１９】
前記ステップ（Ｓ２０）において、前記カーボンナノチューブ層１０２は、複数のカーボンナノチューブからなり、且つ該複数のカーボンナノチューブは均一に分散されている。前記複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブ層１０２の厚さは１ｎｍ〜１００μｍであり、１０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、１μｍ、１０μｍ又は５０μｍであることができる。また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、パターン化された薄膜構造体である。前記カーボンナノチューブ層１０２が前記基板１００の前記成長表面１０１に設置された場合、前記基板１００の前記成長表面１０１の、前記カーボンナノチューブ層１０２のパターン化された部分に対応した一部の表面は、前記カーボンナノチューブ層１０２のパターン化された部分を通じて露出される。従って、前記第一半導体層１２０は、前記成長表面１０１の露出された部分から成長することができる。
【００２０】
前記パターン化されたカーボンナノチューブ層１０２に、複数の空隙１０２１が形成されている。前記複数の空隙１０２１は、前記カーボンナノチューブ層１０２に均一に分布する。前記複数の空隙１０２１は、前記カーボンナノチューブ層１０２の厚さ方向に沿って、前記カーボンナノチューブ層１０２を貫通する。前記複数の空隙１０２１は、隣接する複数のカーボンナノチューブによって囲まれて形成され、微孔状である。又はカーボンナノチューブが軸方向に沿って配列して、延伸された隣接するカーボンナノチューブ同士の間にできる間隙からなり、ストリップ状である。前記複数の空隙１０２１が微孔状である場合、前記複数の空隙１０２１の平均孔径は１０ｎｍ〜５００μｍである。前記複数の空隙１０２１がストリップ状である場合、前記複数の空隙１０２１の平均幅は１０ｎｍ〜５００μｍである。また、前記複数の空隙１０２１は、一部が微孔状であり、もう一部がストリップ状であってもよい。前記複数の空隙１０２１の寸法は、前記孔径の直径又は間隙の幅を指す。また、前記複数の空隙１０２１の寸法は異なることができる。しかし、前記複数の空隙１０２１の寸法は、１０ｎｍ〜３００μｍであることが好ましく、５０ｎｍ、１００ｎｍ、５００ｎｍ、１μｍ、１０μｍ、８０μｍ又は１２０μｍであることがより好ましい。前記複数の空隙１０２１の寸法が小さいほど、前記第一半導体層１２０が成長する過程において、格子欠陥が発生する可能性は低く、高品質の前記第一半導体層１２０を得ることができる。本実施例において、前記複数の空隙１０２１の寸法は１０ｎｍ〜１０μｍである。前記カーボンナノチューブ層１０２のデューティファクター（ｄｕｔｙｆａｃｔｏｒ）は１：１００〜１００：１であるが、例えば、１：１０、１：２、１：４、４：１、２：１又は１０：１であることもできる。好ましくは、１：４〜４：１である。ここで、前記デューティファクターとは、前記カーボンナノチューブ層１０２が前記基板１００の前記成長表面１０１に被覆された後における前記基板１００の前記成長表面１０１の、前記カーボンナノチューブ層１０２で遮られた領域と、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１から露出した領域との面積比を示す。
【００２１】
前記カーボンナノチューブ層１０２が、パターン化を保持できる場合、前記カーボンナノチューブ層１０２に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに設置され、前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ層１０２は、非配向型のカーボンナノチューブ層１０２及び配向型のカーボンナノチューブ層１０２の二種に分類される。本実施例において、非配向型のカーボンナノチューブ層１０２は、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って延伸している又は絡み合っており、配向型のカーボンナノチューブ層１０２は、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。或いは、配向型のカーボンナノチューブ層１０２が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。
【００２２】
一つの例として、高光透過率及び優れたパターン化を有する前記カーボンナノチューブ層１０２を得るために、前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブの長軸は、前記カーボンナノチューブ層１０２の表面に平行するように配列されることが好ましい。この場合、前記カーボンナノチューブ層１０２が、前記基板１００の前記成長表面１０１に被覆された後、前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブの長軸は、前記成長表面１０１に平行する。図２を参照すると、前記カーボンナノチューブ層１０２における大部分のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って設置されている。図３を参照すると、前記カーボンナノチューブ層１０２における一部のカーボンナノチューブは第一方向に沿って設置され、もう一部のカーボンナノチューブは第二方向に沿って設置されている。前記第一方向は第二方向に垂直である。好ましくは、前記基板１００の前記成長表面１０１に被覆された前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブは、前記基板１００の結晶方位に沿って延伸して配列され、又は、前記基板１００の結晶方位と所定の角度をなす方向に沿って延伸して配列される。
【００２３】
前記カーボンナノチューブ層１０２は、化学蒸着法（ＣＶＤ）によって直接的に前記基板１００の前記成長表面１０１に形成されるか又はあらかじめ形成されたカーボンナノチューブフィルムを前記基板１００の前記成長表面１０１に設置して形成されるか又はカーボンナノチューブ懸濁液を濾過した後、前記基板１００の前記成長表面１０１に堆積させて形成される。しかし、前記の方法は、全て支持面を必要とする。
【００２４】
また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、自立構造である薄膜の形状に形成することもできる。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ層１０２を独立して利用することができる形態のことである。すなわち、前記カーボンナノチューブ層１０２を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ層１０２の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ層１０２を懸架させることができることを意味する。従って、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００の前記成長表面１０１に直接的に設置することが容易である。
【００２５】
また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、複数のカーボンナノチューブからなる純カーボンナノチューブ構造体であることもできる。前記純カーボンナノチューブ構造体における前記カーボンナノチューブ層１０２を形成する工程の中で、カーボンナノチューブの表面には修飾及び酸化処理は行われず、また化学的官能基も含まない。また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、複数のカーボンナノチューブ及び添加材料からなるカーボンナノチューブ複合構造体であることもできる。この場合、前記カーボンナノチューブ複合構造体におけるカーボンナノチューブは、主要な材料として利用される。前記添加材料は、グラフェン、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ダイヤモンド、アモルファスカーボン、グラファイトなどの一種又は数種からなることができるが、金属炭化物、金属酸化物及び金属窒化物などの一種又は数種からなることもできる。前記添加材料は、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブの表面に被覆され、又は前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１に充填される。これにより、前記カーボンナノチューブ層１０２における大きな直径を持つ前記複数の空隙１０２１の直径を、小さくすることができるが、好ましくは、前記添加材料は、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブの表面に被覆される。この場合、前記添加材料は、化学蒸着法、物理気相成長法（ＰＶＤ）又はマグネトロンスパッタリング法などによって、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブの表面に堆積される。
【００２６】
前記カーボンナノチューブ層１０２を、前記基板１００の前記成長表面１０１に被覆させた後、さらに有機溶剤で処理する。これにより、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００の前記成長表面１０１に更に緊密に接続することができる。前記有機溶剤で処理する方法は、ピペットによって、前記有機溶剤を前記カーボンナノチューブ層１０２の表面に滴下し、該有機溶剤を前記カーボンナノチューブ層１０２に浸漬させる方法と、前記カーボンナノチューブ層１０２と前記基板１００の全体を、前記有機溶剤が入っている容器に入れて浸漬させる方法とがある。前記有機溶剤は、エタノール、メタノール、アセトン、ジクロロエタン及びクロロホルムなどの揮発性有機溶剤の一種又は数種からなる。本実施例において、前記有機溶剤はエタノールである。
【００２７】
前記カーボンナノチューブ層１０２は、少なくとも一枚の、厚さが０．５ｎｍ〜１０μｍであるカーボンナノチューブフィルム、若しくは少なくとも一本の、直径が０．５ｎｍ〜１０μｍであるカーボンナノチューブワイヤからなる。或いは、前記カーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブワイヤが組み合わさって形成される。前記カーボンナノチューブ層１０２が、複数のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、前記複数のカーボンナノチューブワイヤは、間隔を開けて平行して設置されるか又は互いに交叉して設置される。或いは、互いに編むようにして網状構造体を形成する。この場合、前記カーボンナノチューブ層１０２において、間隔を開けて設置された隣接するカーボンナノチューブワイヤ間の距離は０．１μｍ〜２００μｍであるが、１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。また、この時、前記カーボンナノチューブワイヤ間の間隙は前記複数の空隙１０２１として定義される。従って、前記カーボンナノチューブ層１０２における前記複数の空隙１０２１の幅は、前記間隔を開けて平行して設置されたカーボンナノチューブワイヤ間の距離を制御することによって制御することができる。また、前記複数の空隙１０２１の長さは、前記間隔を開けて平行して設置されたカーボンナノチューブワイヤの長さと等しくすることができる。
【００２８】
前記カーボンナノチューブ層１０２が、複数のカーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、並列して一層に配列するか又は積層されて多層に配列する。この場合、隣接するカーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。前記カーボンナノチューブ層１０２が、積層された複数のカーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記カーボンナノチューブフィルムの積層された数を制御することにより、前記カーボンナノチューブ層１０２の厚さを制御することができる。前記カーボンナノチューブ層１０２において、積層されたカーボンナノチューブフィルムの層数は２層〜１００層であるが、好ましくは、１０層、３０層又は５０層である。
【００２９】
本発明の前記カーボンナノチューブ層１０２の種類として、以下の（一）〜（四）のものが挙げられる。
【００３０】
（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ層１０２は、超配列カーボンナノチューブアレイ（非特許文献１を参照）から引き出して得られたドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、長さ方向に沿って分子間力で端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。また、前記複数のカーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブフィルムの表面に平行して配列されている。図４及び図５を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３を含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３は、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。各々のカーボンナノチューブセグメント１４３は、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント１４３において、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の各々の長さは同じである。
【００３１】
前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、カーボンナノチューブアレイを提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす第二ステップと、を含む。
【００３２】
前記カーボンナノチューブ層１０２が、積層された複数の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む場合、隣接する前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。好ましくは、９０°の角度で交差している（図６参照）。
【００３３】
前記カーボンナノチューブ膜の厚さを薄くするために、前記カーボンナノチューブ膜を加熱処理することができる。加熱処理する工程において、前記カーボンナノチューブ膜が破壊されることを防止するために、各々の前記カーボンナノチューブ膜の一部に対して加熱処理する。その方法として、レーザー又はマイクロ波によって、前記カーボンナノチューブ膜の一部を加熱して、該一部のカーボンナノチューブを酸化させることで、前記カーボンナノチューブ膜の厚さを薄くする。本実施例において、前記カーボンナノチューブ膜は、酸素を含む雰囲気の中で、レーザー装置によって照射される。レーザーのパワー密度は０．１×１０４Ｗ／ｍ２より大きい。前記レーザーを、前記カーボンナノチューブ膜に対して均一な速度で移動させて、前記カーボンナノチューブ膜を加熱する。前記レーザーのスポットの直径は１ｍｍ〜５ｍｍである。また、前記レーザーは、炭酸ガスレーザー装置により提供されることが好ましい。前記炭酸ガスレーザー装置の電力は３０Ｗであり、レーザーの波長は１０．６μｍであり、レーザースポットの直径は３ｍｍである。
【００３４】
（二）カーボンナノチューブワイヤ
図９を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は１μｍ〜１ｃｍである。また、図１０を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、ねじることで、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、又はこれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
【００３５】
前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出して形成されるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する方法と、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮し、カーボンナノチューブワイヤを形成する方法と、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸加工）して、ねじれカーボンナノチューブワイヤを形成する方法がある。前記紡糸加工において、具体的に、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定した後、前記紡糸装置を作動させて、前記カーボンナノチューブフィルムを回転させる。これにより、ねじれカーボンナノチューブワイヤが形成される。
【００３６】
（三）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ層１０２は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブが、等方的に配列されているか又は所定の方向に沿って配列されている。或いは異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
【００３７】
図７を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列された場合、該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押すと、基本的に同じ方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押すと、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００３８】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜角は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する（即ち、角度αは０°である）。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜角は大きくなる。また、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかける圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが高くなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが低くなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかける圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは小さくなる。
【００３９】
（四）綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。図８を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが絡み合い且つ等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体において、前記複数のカーボンナノチューブは均一に分布され、配向せずに設置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは１００ｎｍ以上であるが、１００ｎｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造とは、支持体を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができる形態のことである。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合い、カーボンナノチューブネット状に形成される。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに設置されて、多くの微小な穴が形成される。ここで、単一の前記微小な穴の直径は１０μｍ以下である。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って設置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができるため、用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは０．５ｎｍ〜１ｍｍである。
【００４０】
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、下記のステップを含む。
【００４１】
第一ステップでは、まず、カーボンナノチューブ原料（綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの素になるカーボンナノチューブ）を提供し、ナイフのような工具でカーボンナノチューブを基材から剥離し、カーボンナノチューブ原料を形成する。この時、前記カーボンナノチューブは、ある程度互いに絡み合っている。前記カーボンナノチューブの原料において、該カーボンナノチューブの長さは１０マイクロメートル以上であり、１００マイクロメートル以上であることが好ましい。
【００４２】
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブ原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブ原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する。
【００４３】
具体的に、前記カーボンナノチューブ原料を前記溶剤に浸漬した後、超音波式分散、又は高強度撹拌又は振動などの方法により、前記カーボンナノチューブを綿毛構造に形成させる。ここで、前記溶剤は、水又は揮発性有機溶剤である。超音波式分散方法の場合、カーボンナノチューブを含む溶剤を１０〜３０分間超音波分散処理する。これにより、カーボンナノチューブは大きな比表面積を有し、カーボンナノチューブの間に大きな分子間力が生じるので、前記カーボンナノチューブは互いにもつれて、綿毛構造に形成される。
【００４４】
第三ステップでは、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液を濾過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す。
【００４５】
具体的に、まず、濾紙が置かれたファネルを提供する。前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を、濾紙が置かれたファネルに注ぎ込んだ後、暫く放置して、乾燥させると、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤から、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が分離する。その後、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが互いに絡み合って、不規則的な綿毛構造となる。
【００４６】
分離した前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を容器に置き、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を所定の形状に展開させた後、該展開した前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に所定の圧力を加え、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に残留した溶剤を加熱するか、或いは、該溶剤を自然に蒸発させると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００４７】
前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体の展開する面積によって、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度を制御できる。即ち、一定の体積を有する前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体は、展開される面積が大きくなるほど、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度は小さくなる。
【００４８】
また、微多孔膜とエアーポンプファネル（Ａｉｒ−ｐｕｍｐｉｎｇ Ｆｕｎｎｅｌ）を利用して、前記綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムを形成することができる。具体的に、まず、微多孔膜とエアーポンプファネルを提供し、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を、前記微多孔膜を通して前記エアーポンプファネルに注ぎ込み、該エアーポンプファネルを抽気して、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記微多孔膜は平滑な表面を有するので、前記カーボンナノチューブフィルムは、容易に前記微多孔膜から剥落することができる。また、前記微多孔膜における単一の微小孔の直径は０．２２マイクロメートルである。さらに、前記エアーポンプファネルを利用することにより、前記綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムに空気圧をかけることができるため、均一な綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムを形成することができる。
【００４９】
また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０を成長させる際の保護膜として使用することができる。即ち、前記カーボンナノチューブ層１０２を利用して、前記基板１００の前記成長表面１０１を被覆した後、前記基板１００の前記成長表面１０１の一部は、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブによって遮られ、他の部分は前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１によって露出される。前記第一半導体層１２０は、前記複数の空隙１０２１によって露出された前記基板１００の前記成長表面１０１の部分のみから成長する。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記複数の空隙１０２１を有するので、前記カーボンナノチューブ層１０２を、前記基板１００の前記成長表面１０１をパターン化する際の保護膜として利用することができる。従って、従来のリソグラフィやエッチングに比べて、前記カーボンナノチューブ層１０２の製造工程は簡単で、コストが低く且つ前記基板１００の前記成長表面１０１は汚染されない。
【００５０】
図２及び図３を参照すると、前記ステップ（Ｓ２０）において、前記カーボンナノチューブ層１０２を前記基板１００の前記成長表面１０１に設置して、前記第一半導体層１２０を成長させるためのベース１００ａを形成する。
【００５１】
前記ステップ（Ｓ３０）において、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前期第二半導体層１４０は、それぞれ分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、化学ビームエピタキシー法（ＣＢＥ）、減圧エピタキシャル成長法、低温エピタキシー法、液相エピタキシー法（ＬＰＥ）、選択エピタキシー法、有機金属気相エピタキシー法（ＭＯＶＰＥ）、超高真空化学蒸着法（ＵＨＶＣＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシー法（ＨＶＰＥ）及び有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などの一種又は数種の方法によって結晶を成長させることができる。
【００５２】
成長過程において、格子欠陥が発生することを防止するために、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０は同じ半導体材料からなることが好ましい。本実施例において、真性半導体エピタキシャル層を成長させるための原料ガスに、ドーピング要素を含むガスを導入することにより、直接的にドープされた半導体エピタキシャル層を成長させることができる。また、該ドーピング要素を変更し、成長時間を制御することにより、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させることができる。
【００５３】
前記第一半導体層１２０の成長するその厚さは０．５ｎｍ〜５μｍであることが好ましいが、１０ｎｍ、１００ｎｍ、１μｍ、２μｍ又は３μｍであることがより好ましい。本実施例において、前記第一半導体層１２０の厚さは２μｍである。前記第一半導体層１２０はＮ型半導体層又はＰ型半導体層である。前記Ｎ型半導体層は、Ｎ型ＧａＮ、Ｎ型ＧａＡｓ及びＮ型ＣｕＰの一種からなり、前記Ｐ型半導体層は、Ｐ型ＧａＮ、Ｐ型ＧａＡｓ及びＰ型ＣｕＰの一種からなる。前記Ｎ型半導体層は電子を提供し、前記Ｐ型半導体層は正孔を提供する。本実施例において、前記第一半導体層１２０は、珪素（Ｓｉ）がドープされたＮ型ＧａＮである。
【００５４】
前記活性層１３０の厚さは０．０１μｍ〜０．６μｍである。前記活性層１３０は、単層の量子井戸構造（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）又は多層の量子井戸構造を有する。各層の量子井戸は、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＧａＳｎ、ＡｌＧａＳｎ、ＧａＩｎＰ及びＧａＩｎＳｎなどからなる。本実施例において、前記活性層１３０は厚さが０．３μｍのＩｎＧａＮ／ＧａＮの複合構造体である。
【００５５】
前記第二半導体層１４０の厚さは０．１μｍ〜３μｍである。前記第二半導体層１４０は、Ｎ型半導体層又はＰ型半導体層である。前記第一半導体層１２０及び前記第二半導体層１４０は、異なる種類の半導体層である。前記第二半導体層１４０の前記基板１００の反対側の表面は、前記発光ダイオード１０の光出射面である。本実施例において、前記第二半導体層１４０は厚さが０．３μｍのマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたＰ型ＧａＮである。
【００５６】
本実施例において、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を、前記有機金属気相成長法によって、前記基板１００の前記成長表面１０１に成長させる。ここで、高純度アンモニア（ＮＨ３）を窒素源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）をガリウム（Ｇａ）の原料ガスとして、窒素（Ｎ２）又は水素（Ｈ２）又はそれらの混合気体をキャリヤーガスとして、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）をインジウム（Ｉｎ）の原料ガスとして、シラン（ＳｉＨ４）を珪素の原料ガスとして、フェロセンマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）をマグネシウム（Ｍｇ）の原料ガスとして用いる。
【００５７】
本実施例において、前記第一半導体層１２０の成長方法は、カーボンナノチューブ膜が設置されたサファイア基板を真空反応室に設置し、前記反応室を１１００℃〜１２００℃まで加熱し、キャリヤーガス及び窒素源ガスを反応室に導入し、前記サファイア基板を２００秒〜１０００秒にわたって焼成するステップ（Ｓ３０１）と、キャリヤーガスの雰囲気で、前記反応室の温度を５００℃〜６５０℃まで下げ、前記反応室のガス圧を５００トル〜６００トルに維持し、同時にガリウムの原料ガス及び窒素源ガスを反応室に導入して、１０ｎｍ〜５０ｎｍの低温ＧａＮバッファ層（図示せず）を成長させるステップ（Ｓ３０２）と、ガリウムの原料ガスの導入を停止し、キャリヤーガス及び窒素源ガスの導入を維持し、前記反応室の温度を１１１０℃〜１２００℃まで昇温し、前記反応室のガス圧を１１００トル〜１２００トルに維持して、３０秒〜３００秒にわたってアニーリング処理するステップ（Ｓ３０３）と、前記反応室の温度を１０００℃〜１１００℃に維持し、前記反応室のガス圧を１００トル〜３００トルに維持し、ガリウムの原料ガスを再び導入すると同時に、珪素の原料ガスを導入して、３μｍの珪素がドープされたＮ型のＧａＮエピタキシャル層１２３を成長させるステップ（Ｓ３０４）と、を含む。
【００５８】
また、前記ステップ（Ｓ３０１）の後、前記ステップ（Ｓ３０２）の前に、前記反応室の温度を１１１０℃〜１２００℃に保持し、ガリウムの原料ガスを反応室に導入することにより、前記低温ＧａＮバッファ層に真性半導体層１２１を成長させる。該真性半導体層は、前記第一半導体層１２０の格子不整合を更に低減させることができる。
【００５９】
図１１を参照すると、前記第一半導体層１２０の成長工程は、前記基板１００の前記成長表面１０１の露出部分に、前記第一半導体層１２０の核を形成し、前記核の寸法が、主に前記成長表面１０１と垂直する方向に沿って増加して、複数のエピタキシャル結晶粒１２４２を形成するステップ（ａ）と、前記複数のエピタキシャル結晶粒１２４２による横方向結晶成長及び隣接する前記エピタキシャル結晶粒１２４２同士の合体によって、全体のエピタキシャル膜１２４４を形成するステップ（ｂ）と、前記エピタキシャル膜１２４４が前記成長表面１０１に垂直する方向に増大して、前記第一半導体層１２０を形成するステップ（ｃ）と、を含む。
【００６０】
前記ステップ（ａ）において、前記エピタキシャル結晶粒１２４２は、前記カーボンナノチューブ層１０２によって露出された前記基板１００の前記成長表面１０１から前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を貫通して成長する。ここで、形成しようとする前記第一半導体層１２０の核が、主に前記成長表面１０１と垂直する方向に沿って成長することを縦方向結晶成長として定義する。
【００６１】
前記ステップ（ｂ）において、隣接する前記エピタキシャル結晶粒１２４２同士の合体によって、前記複数のエピタキシャル結晶粒１２４２は互いに接続して、一体構造を有する前記エピタキシャル膜１２４４を形成する。前記複数のエピタキシャル結晶粒１２４２及び前記エピタキシャル膜１２４４は共に前記カーボンナノチューブ層１０２を包む。隣接する前記エピタキシャル結晶粒１２４２及び前記エピタキシャル膜１２４４は共に前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブを囲むことにより複数の溝１２２を形成する（図１４参照）。前記溝１２２の内壁は、カーボンナノチューブと接触し又は間隔を有することができる。これは、前記カーボンナノチューブと形成しようとする前記第一半導体層１２０の間の濡れ性によって決まる。複数の前記エピタキシャル結晶粒１２４２及び前記エピタキシャル膜１２４４からなる一体構造体の前記基板１００の前記成長表面１０１に対向する表面は、凹凸構造を有するパターン化表面である。該凹凸構造は、前記パターン化された前記カーボンナノチューブ層１０２に関係している。つまり、前記カーボンナノチューブ層１０２が、間隔を開けて平行するように設置された複数のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、複数の前記エピタキシャル結晶粒１２４２及び前記エピタキシャル膜１２４４からなる一体構造体の前記基板１００の前記成長表面１０１に対向する表面に、平行且つ間隔を有する複数の溝が形成される。また、前記カーボンナノチューブ層１０２が、互いに交叉するように設置され、又は互いに編むようにして網状構造体を形成する場合、複数の前記エピタキシャル結晶粒１２４２及び前記エピタキシャル膜１２４４からなる一体構造体の前記基板１００の前記成長表面１０１に対向する表面に、交叉された複数の溝を含む網状溝が形成される。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記エピタキシャル結晶粒１２４２と前記基板１００の間で格子欠陥が発生することを防止するために用いられる。ここで前記横方向結晶成長とは、前記基板１００の前記成長表面１０１に平行な方向に沿って結晶成長することを示す。
【００６２】
前記ステップ（ｃ）において、前記エピタキシャル膜１２４４が前記成長表面１０１に垂直な方向に増大する。従って、前記第一半導体層１２０を形成する時間は長くなる。しかし、前記基板１００の前記成長表面１０１に、前記カーボンナノチューブ層１０２が設置されているので、前記ステップ（ｂ）において、前記エピタキシャル膜１２４４の欠陥は少ない。従って、前記エピタキシャル膜１２４４が前記成長表面１０１に垂直な方向に増大して形成された第一半導体層１２０も欠陥は少ない。
【００６３】
前記方法によって得られた前記第一半導体層１２０を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察すると、図１２及び図１３に示すように、色が比較的暗い部分は、前記第一半導体層１２０であり、明るい部分はサファイアからなる前記基板１００である。前記第一半導体層１２０の、サファイアからなる前記基板１００との接続部分に、複数の前記溝１２２が形成されている（図１４参照）。前記第一半導体層１２０に形成された複数の前記溝１２２は、サファイアからなる前記基板１００によって閉塞されて複数のトンネル状になる。また、前記カーボンナノチューブ膜は複数のカーボンナノチューブを有し、且つ前記トンネル内に位置する。
【００６４】
前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０の成長方法は、前記第一半導体層１２０の成長方法と本質的に同じである。本実施例において、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０の成長方法は、前記第一半導体層１２０が成長するまで、珪素の原料ガスの導入を停止し、前記反応室の温度を７００℃〜９００℃に維持し、前記反応室のガス圧を５０トル〜５００トルに維持するステップ（Ｓ３１１）と、前記反応室にインジウムの原料ガスを更に導入して、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系で且つ多層の量子井戸構造体を成長させて、前記活性層１３０を形成するステップ（Ｓ３１２）と、インジウムの原料ガスの導入を停止し、前記反応室の温度を１０００℃〜１１００℃に維持し、前記反応室のガス圧を７６トル〜２００トルに維持するステップ（Ｓ３１３）と、前記反応室にマグネシウムの原料ガスを更に導入して、１００ｎｍ〜２００ｎｍのマグネシウムがドープされたＰ型のＧａＮエピタキシャル層を成長させて前記第二半導体層１４０を形成するステップ（Ｓ３１４）と、を含む。
【００６５】
本実施例において、前記ステップ（Ｓ４０）において、プラズマエッチング法で、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０をエッチングする。また、前記活性層１３０がエッチングされた後、更にプラズマエッチング法によって、前記第一半導体層１２０をエッチングする。前記第一半導体層１２０をエッチングする工程において、前記カーボンナノチューブ層１０２は露出されない。ここで、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、は、発光ダイオード基体に構成されている。
【００６６】
本実施例において、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０をエッチングする工程は、前記第二半導体層１４０の表面にフォトレジストを均一にコーティングするステップ（Ｓ４０１）と、前記フォトレジスト層の一部を削除して、前記第二半導体層１４０の表面の一部を露出させるステップ（Ｓ４０２）と、前記フォトレジスト層が形成された前記発光ダイオード基体を真空反応室に放置して、前記反応室に四塩化ケイ素及び塩素の反応気体を導入し、グロー放電による反応気体のプラズマを生成して、前記第二半導体層１４０と前記活性層１３０と、を反応させるステップ（Ｓ４０３）と、を含む。前記反応気体プラズマを生成するためのグロー放電の電力は５０Ｗである。前記反応気体塩素の流量は２６ｓｃｃｍであり、前記反応気体四塩化ケイ素の流量は４ｓｃｃｍである。また、反応室の気圧は２Ｐａである。
【００６７】
前記ステップ（Ｓ５０）において、前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０の露出表面に設置される。前記第一電極１５０はＰ型電極又はＮ型電極であるが、前記第一半導体層１２０のタイプと同じでなければならない。また、前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され且つ接触する。前記第二電極１６０はＰ型電極又はＮ型電極であるが、前記第二半導体層１４０の類型と同じでなければならない。前記発光ダイオード１０の光出射率に影響を与えない限り、前記第二電極１６０は、前記発光ダイオード１０の光出射面に設置される。前記第二電極１６０が、透明材料からなる場合、前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面全部を覆うことができる。前記第一電極１５０及び前記第二電極１６０は、それぞれチタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）の一種又は数種からなることができ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜又はカーボンナノチューブ膜からなることもできる。本実施例において、前記第二電極１６０はＰ型電極であり、チタン層及び金属層を含む二層構造体である。前記第二電極１６０において、チタン層の厚さは１５ｎｍであり、金属層の厚さは２００ｎｍである。前記第一電極１５０はＮ型電極であり、ニッケル層及び金属層を含む二層構造体である。前記第一電極１５０において、ニッケル層の厚さは１５ｎｍであり、金属層の厚さは１００ｎｍである。前記第一電極１５０及び第二電極１６０は、例えば電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、イオンスパッタリング法等の物理気相成長法によって形成される。
【００６８】
本実施例の製造方法によって得られた発光ダイオード１０は、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０は、前記基板１００に順に積層して設置される。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に隣接する。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００と前記第一半導体層１２０の間に設置される。前記第一電極１５０は前記第一半導体層１２０に電気的に接続され、前記第二電極１６０は前記第二半導体層１４０に電気的に接続される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード１０の光出射面である。本実施例において、前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され且つ接触する。
【００６９】
図１４を参照すると、前記カーボンナノチューブ層１０２は前記複数の空隙１０２１を含む。前記第一半導体層１２０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を通して、前記基板１００の前記成長表面１０１に接続される。即ち、前記第一半導体層１２０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を通して、前記基板１００の前記成長表面１０１と連接する。前記第一半導体層１２０の前記基板１００の前記成長表面１０１と隣接する表面に、複数のキャビティ１０３が形成される。前記複数のキャビティ１０３は、溝又は止まり穴である。前記複数のキャビティ１０３と前記基板１００の前記成長表面１０１とは、共に密封空間を形成し、前記カーボンナノチューブ層１０２を収容する。前記複数のキャビティ１０３の内壁は、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブと所定の距離を有することができる。また、前記カーボンナノチューブ層１０２は一枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムからなるか、又は間隔を開けて平行して設置された複数のカーボンナノチューブワイヤからなるか、又は互いに交叉する又は互いに編むようにして網状構造体を形成した複数のカーボンナノチューブワイヤからなる。
【００７０】
（実施例２）
図１５を参照すると、本発明の実施例２に係る第二の発光ダイオード２０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１の上に前記カーボンナノチューブ層１０２を懸架するように設置するステップ（Ｓ２０ａ）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングして、前記第一半導体層１２０の表面の一部を露出させるステップ（Ｓ４０）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【００７１】
前記第二の発光ダイオード２０の製造方法は、第一の発光ダイオード１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ２０ａ）は、前記ステップ（Ｓ２０）と異なり、前記カーボンナノチューブ層１０２を前記基板１００の前記成長表面１０１に接触するように設置せず、前記基板１００の前記成長表面１０１上に、前記カーボンナノチューブ層１０２を懸架させて設置する。
【００７２】
前記ステップ（Ｓ２０ａ）において、前記カーボンナノチューブ層１０２は、自立構造を有し、且つ前記基板１００の前記成長表面１０１に対して、所定の間隔を開けて設置される。前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブは、前記基板１００の前記成長表面１０１に平行して延伸する。前記カーボンナノチューブ層１０２の前記成長表面１０１の正投影は、前記基板１００の前記成長表面１０１の全体を覆うか、又は前記基板１００の前記成長表面１０１の面積より小さい。前記カーボンナノチューブ層１０２と前記基板１００の前記成長表面１０１との間の距離は１０ｎｍ〜５００μｍであるが、好ましくは、５０ｎｍ〜１００μｍであり、より好ましくは１０μｍである。
【００７３】
また、前記ステップ（Ｓ２０ａ）は、第一支持体１１２及び第二支持体１１４を提供し、前記第一支持体１１２及び第二支持体１１４を、間隔を置いて設置するステップ（Ｓ２０１）と、前記基板１００を、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４の間に設置するステップ（Ｓ２０２）と、前記カーボンナノチューブ層１０２を、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４によって、前記基板１００上に懸架させて設置するステップ（Ｓ２０３）と、を含む。
【００７４】
前記ステップ（Ｓ２０１）において、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４は、金属、合金、ポリマー、ガラス又はセラミックなどの材料からなることができる。前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４間の距離は特に制限せず、必要に応じて選択することができるが、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４の間に、これらによって支持された前記カーボンナノチューブ層１０２の正投影が、全体の前記基板１００の前記成長表面１０１を覆うことができる程度まで、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４間の距離が設定されることが好ましい。本実施例において、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４間の距離は、前記基板１００の寸法より大きい。前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４の高さは、前記基板１００の厚さより高い。
【００７５】
前記ステップ（Ｓ２０３）において、前記カーボンナノチューブ層１０２の対向する両端において、一端を前記第一支持体１１２に付け、もう一端を前記第二支持体１１４に付ける。これにより、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４の間における前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４によって、伸張され、懸架される。前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブは、前記第一支持体１１２から前記第二支持体１１４までの方向に沿って延伸される。また、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一支持体１１２及び前記第二支持体１１４に導電性接着剤によって固定されることができる。
【００７６】
前記ステップ（Ｓ３０）は、前記第一半導体層１２０が、前記基板１００の前記成長表面１０１から成長する第一サブステップと、前記カーボンナノチューブ層１０２に達すると、前記第一半導体層１２０が、前記成長表面１０１に垂直な方向に対して、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を通じて成長する第二サブステップと、前記複数の空隙１０２１を通じて成長した後、横方向に成長する第三サブステップを含む。これにより、各々のサブステップにおいて成長した前記第一半導体層１２０が、前記カーボンナノチューブ層１０２を囲むように共に結合する。従って、前記第一半導体層１２０に複数の前記キャビティ１０３が形成される。一つの前記キャビティ１０３の断面の最大直径は２０ｎｍ〜２００ｎｍであるが、５０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。複数の前記キャビティ１０３は、前記第一半導体層１２０の中に、パターン化構造を形成する。
【００７７】
図１６を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第二の発光ダイオード２０は、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０は、前記基板１００に順に積層して設置される。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に接触する。前記第一電極１５０は前記第一半導体層１２０に電気的に接続され、前記第二電極１６０は前記第二半導体層１４０に電気的に接続される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード２０の光出射面である。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の内部に、前記第一半導体層１２０によって囲まれるように設置される。前記第二の発光ダイオード２０に、前記第一発光ダイオード１０と比べて、次の点が異なる。前記第一半導体層１２０の内部に、複数の前記キャビティ１０３が形成され、該複数の前記キャビティ１０３は、前記第一半導体層１２０の内部の同じ平面に設置されている。また、前記カーボンナノチューブ層１０２が、間隔を開けて平行するように設置された複数のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、複数の前記キャビティ１０３は、間隔を開けて平行するように設置され、且つトンネル状である。また、前記カーボンナノチューブ層１０２が、間隔を開けて交差するように設置された複数のカーボンナノチューブワイヤからなり、又は複数のカーボンナノチューブワイヤが互いに編んで網状構造体を形成したカーボンナノチューブネットである場合、前記複数のキャビティ１０３は、相互に接続されて交差するように設置され、且つトンネル状である。従って、前記キャビティ１０３の断面は、円形である。この場合、前記キャビティ１０３の直径は２ｎｍ〜２００μｍであるが、好ましくは、２ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００７８】
（実施例３）
図１７を参照すると、実施例３の第三の発光ダイオード２０ａは、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第二電極１６０と、を前記基板１００に順に設置され、前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に接触する。前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０に電気的に接続され、前記第二電極１６０は前記第二半導体層１４０に電気的に接続される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード３０の光出射面である。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の内部に、前記第一半導体層１２０によって囲まれるように設置され、且つカーボンナノチューブ層１０２の一部が第一半導体層１２０の外部に露出されている。前記第一電極１５０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に接触し、電気的に接続される。前記第三の発光ダイオード２０ａに、前記第二の発光ダイオード２０と比べて、次の点が異なる。前記第二電極１６０は透明電極であり、且つ前記第二半導体層１４０の全体表面を覆うように設置され、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部は第一半導体層１２０の外部に露出される。前記第一電極１５０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に接触し、電気的に接続される。ここで、前記第二電極１６０は、透明度が高い材料からなる。
【００７９】
本実施例の第三の発光ダイオード２０ａの製造方法は、前記第二の発光ダイオード２０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ４０）において、前記活性層１３０がエッチングされた後、更に前記第一半導体層１２０をプラズマエッチング法によってエッチングすることにより、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部を前記第一半導体層１２０の外部に露出させる。前記ステップ（Ｓ５０）において、前記第二電極１６０で前記第二半導体層１４０の表面全体を覆い、前記第一電極１５０を、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に接触させる。
【００８０】
（実施例４）
図１８を参照すると、実施例４の第四の発光ダイオード３０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングして、前記第一半導体層１２０の一部の表面を露出させるステップ（Ｓ４０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、前記カーボンナノチューブ層１０２を除去するステップ（Ｓ６０）と、を含む。
【００８１】
前記第四の発光ダイオード３０の製造方法は、前記第一の発光ダイオード１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ５０）の後に、更に前記カーボンナノチューブ層１０２を除去するステップ（Ｓ６０）を含む。前記カーボンナノチューブ層１０２を除去する方法は、プラズマエッチング法、レーザー加熱法又は炉内加熱法などであることができる。前記ステップ（Ｓ３０）において、成長された前記第一半導体層１２０は、真性半導体及びこれにドープされたＮ型半導体からなるが、バッファ層は含まない。
【００８２】
前記カーボンナノチューブ層１０２を、前記プラズマエッチング法によって除去する場合、前記ステップ（Ｓ６０）は、前記ステップ（Ｓ５０）から得られた前記第一の発光ダイオード１０を真空反応室に設置するステップ（６０１）と、前記反応室に反応気体を導入し、グロー放電による反応気体のプラズマを生成させて、前記第一の発光ダイオード１０の前記カーボンナノチューブ層１０２に反応させるステップ（６０２）と、を含む。
【００８３】
前記ステップ（６０２）において、前記反応気体は、酸素ガス、水素ガス、四フッ化炭素ガス又はテトラフルオロメタンなどであることができる。本実施例において、前記反応気体は、酸素ガスであり、プラズマが酸素ガスにより生成された酸素プラズマである。該反応気体プラズマは、複数の前記キャビティ１０３に進入することができる。前記反応気体プラズマを、前記カーボンナノチューブ層１０２と反応させる時間は１５秒〜１時間であるが、好ましくは、１５秒〜１５分である。前記反応気体プラズマを生成するためのグロー放電の電力は２０Ｗ〜３００Ｗであるが、好ましくは、１５０Ｗである。前記反応気体の流量は１０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍであるが、好ましくは、５０ｓｃｃｍである。また、反応室の気圧は１Ｐａ〜１００Ｐａであるが、好ましくは、１０Ｐａである。
【００８４】
前記カーボンナノチューブ層１０２を、レーザー加熱法によって除去する場合、前記ステップ（Ｓ６０）は、更に、前記ステップ（Ｓ５０）から得られた前記第一の発光ダイオード１０を酸素雰囲気に放置するステップ（６１１）と、前記第一の発光ダイオード１０の前記カーボンナノチューブ層１０２又は前記基板１００にレーザービームを照射するステップ（６１２）と、を含む。
【００８５】
前記ステップ（６１２）において、前記レーザービームは、固体レーザー装置、液体レーザー装置、気体レーザー装置又は半導体レーザー装置などのレーザー装置により提供することができる。前記レーザー装置のパワー密度は０．０５３×１０１２Ｗ／ｍ２である。前記レーザー装置のレーザースポットの直径は１ｍｍ〜５ｍｍである。前記カーボンナノチューブ層１０２又は前記基板１００にレーザービームを照射する時間は１．８秒より遅い。本実施例において、前記レーザービームは、炭酸ガスレーザー装置により提供する。前記炭酸ガスレーザー装置の電力は３０Ｗであり、レーザーの波長は１０．６μｍであり、レーザースポットの直径は３ｍｍである。
【００８６】
前記ステップ（６１２）において、利用したレーザー装置のパラメータは、前記第一半導体層１２０の材料に応じて選択される。前記レーザー装置のパラメータは、前記レーザー装置からのレーザービームが、前記第一半導体層１２０を分解しない程度に設定されることが好ましい。例えば、前記第一半導体層１２０が、低温ＧａＮバッファ層及び高温ＧａＮエピタキシャル層を含む場合、前記低温ＧａＮバッファ層は、２４８ｎｍの波長のレーザーに対しては強い吸収性を有し、且つガリウムと窒素に分解されるため、前記カーボンナノチューブ層１０２を除去する際は、２４８ｎｍの波長のレーザーを使用することは避ける。
【００８７】
また、前記基板１００が不透明の材料からなる場合、前記基板１００にレーザービームを照射すると、前記基板１００が加熱されて温度が上昇し、前記基板１００に接触した前記カーボンナノチューブ層１０２は加熱される。また、複数の前記キャビティ１０３の内壁は、前記カーボンナノチューブ層１０２の複数の前記キャビティ１０３におけるカーボンナノチューブとの間に、間隙を有するので、酸素ガス又は空気が容易に前記キャビティ１０３に満たすことができる。つまり、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００からの熱量を吸収すると共に酸素ガスの作用によって酸化されて、二酸化炭素になった後、除去することができる。
【００８８】
次に、前記基板１００が透明材料からなる場合、前記基板１００にレーザービームを照射すると、レーザービームは前記基板１００を通して、直接的に前記カーボンナノチューブ層１０２を照射する。この場合、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記レーザービームを容易に吸収して酸化する。前記ステップ（Ｓ５０）から得られた前記第一の発光ダイオード１０にレーザービームを照射する際、該レーザービームを前記第一の発光ダイオード１０に対して相対移動させて照射することができる。前記レーザービームは、前記カーボンナノチューブ層１０２におけるカーボンナノチューブの配向方向、平行方向又は垂直方向に沿って、移動させることができる。レーザービームが、低速で前記エピタキシャル構造体１０に対して相対移動する場合、前記カーボンナノチューブ層１０２は多量のエネルギーを吸収して、短時間で酸化させることができる。本実施例において、レーザービームが前記エピタキシャル構造体１０に対して相対移動する速度は１０ｍｍ／ｓより遅い。
【００８９】
前記ステップ（６１２）において、前記ステップ（Ｓ５０）から得られた前記第一の発光ダイオード１０を固定し、前記レーザービームを移動させることによって、レーザービームによって、前記基板１００の全体を照射することができる。又は、レーザービームを固定し、前記第一の発光ダイオード１０を移動させることによって、基板１００の全体を照射することができる。
【００９０】
前記カーボンナノチューブ層１０２を、炉内加熱法によって除去する場合、前記ステップ（Ｓ６０）は、前記ステップ（Ｓ５０）から得られた前記第一の発光ダイオード１０を加熱炉内に設置するステップ（６２１）と、該加熱炉で前記第一の発光ダイオード１０に対して加熱するステップ（６２２）と、を含む。
【００９１】
前記ステップ（６２１）において、前記加熱炉に対しては特に制限はなく、必要に応じて選択することができる。本実施例において、前記加熱炉に、酸素ガス又は空気が充満されている。
【００９２】
前記ステップ（６２２）において、前記加熱炉を６００℃以上の温度に加熱させるが、好ましくは、６５０℃〜１２００℃の温度に加熱する。
【００９３】
図１９を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた前記第四の発光ダイオード３０は、前記基板１００と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第四の発光ダイオード３０は、前記第一の発光ダイオード１０と比べて、次の点が異なる。前記第一半導体層１２０は、前記真性半導体層１２１と前記Ｎ型の半導体層層１２３を含む。前記真性半導体層１２１は、前記基板１００に接触する。前記第一半導体層１２０の前記基板１００の前記成長表面１０１と隣接する表面に、複数の前記キャビティ１０３が形成されている。前記第一半導体層１２０の複数の前記キャビティ１０３にカーボンナノチューブは設置されない。即ち、前記第一半導体層１２０と前記基板１００の間に前記カーボンナノチューブ層１０２は設置されない。
【００９４】
（実施例５）
図２０を参照すると、実施例５の第五の発光ダイオード４０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前期第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０と、前記活性層１３０と、前記第一半導体層１２０と、の一部をエッチングして、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部を露出させるステップ（Ｓ４０ａ）と、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【００９５】
前記第五の発光ダイオード４０の製造方法は、前記第一の発光ダイオード１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ４０ａ）は、前記ステップ（Ｓ４０）と異なり、単に前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングせず、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングした後、更に前記第一半導体層１２０をエッチングすることにより、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部を前記第一半導体層１２０の外部に露出させる。前記ステップ（Ｓ５０）において、前記第二電極１６０を前記第二半導体層１４０の表面全体を覆うように設置し、前記第一電極１５０を前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に接触するように設置する。
【００９６】
図２１及び図２２を参照すると、本実施例の第五の発光ダイオード４０は、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前期第二電極１６０と、を含む。前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、第二半導体層１４０と、第二電極１６０とを、前記基板１００に順に積層して設置されている。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に接触する。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００と前記第一半導体層１２０の間に設置される。前記第一電極１５０は前記第一半導体層１２０に電気的に接続され、前記第二電極１６０は前記第二半導体層１４０に電気的に接続される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード４０の光出射面である。前記カーボンナノチューブ層１０２は、積層された二層のカーボンナノチューブフィルムからなる。各々のカーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列しており、且つ複数のカーボンナノチューブが分子間力で、長さ方向に端部同士が接続されている。積層された前記二層のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは９０°の角度で交差している。
【００９７】
前記第五の発光ダイオード４０は、前記第一の発光ダイオード１０と比べて、次の点が異なる。前記第二電極１６０は透明電極であり、且つ前記第二半導体層１４０の表面全体を覆うように設置される。また、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部は前記第一半導体層１２０の外部に露出される。前記第一電極１５０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出した部分に接触し、電気的に接続される。また、前記第二電極１６０は、透明度が高い材料からなり、且つ厚さはより薄い。
【００９８】
（実施例６）
図２３を参照すると、実施例６の第六の発光ダイオード４０ａは、前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前期第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第二電極１６０と、を前記基板１００に順に積層して設置されている。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に接触する。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記基板１００と前記第一半導体層１２０の間に設置される。前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面全体を覆うように設置される。また、前記カーボンナノチューブ層１０２の一部は、前記第一半導体層１２０の外部に露出される。前記第一電極１５０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出された部分に接触し、電気的に接続される。前記基板１００の前記第一半導体層１２０の反対側の表面は、前記発光ダイオード４０ａの光出射面である。
【００９９】
本実施例の第六の発光ダイオード４０ａは、前記第五の発光ダイオード４０と比べて、次の点が異なる。前記第二電極１６０は反射電極である。前記基板１００の前記第一半導体層１２０の反対側の表面は、前記発光ダイオード４０ａの光出射面である。前記第六の発光ダイオード４０ａの製造方法は、前記第五の発光ダイオード４０の製造方法と同じである。
【０１００】
（実施例７）
図２４及び図２５を参照すると、実施例７の第七の発光ダイオード４０ｂ及び第八の発光ダイオード４０ｃは、それぞれ前記基板１００と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記第七の発光ダイオード４０ｂは、前記第五の発光ダイオード４０と比べて、次の点が異なる。前記カーボンナノチューブ層１０２は、間隔を開けて平行した複数のカーボンナノチューブワイヤからなる。この場合、前記第一半導体層１２０の前記基板１００の前記成長表面１０１に対向する表面には、平行且つ間隔を有する複数の溝が形成される。前記第八の発光ダイオード４０ｃは、前記第五の発光ダイオード４０と比べて、次の点が異なる。前記カーボンナノチューブ層１０２は、互いに交叉し、又は互いに編んで網状構造体を形成した複数のカーボンナノチューブワイヤからなる。この場合、前記第一半導体層１２０の前記基板１００の前記成長表面１０１に対向する表面に、交叉した複数の溝が形成される。
【０１０１】
（実施例８）
図２６を参照すると、実施例８の第九の発光ダイオード５０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ７０）と、前記第二半導体層１４０の表面に複数の溝１７２によって、互いに間隔を開けて成長した結晶粒を含む第三半導体層１７０を成長させるステップ（Ｓ８０）と、前記第一カーボンナノチューブ層１０２及び前記第二カーボンナノチューブ層１０２を除去するステップ（Ｓ６０ａ）と、前記第三半導体層１７０、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングして、前記第一半導体層１２０の一部の表面を露出させるステップ（Ｓ４０ｂ）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【０１０２】
前記第九の発光ダイオード５０の製造方法は、前記第四の発光ダイオード３０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ６０ａ）を、前記ステップ（Ｓ４０ｂ）及び前記ステップ（Ｓ５０）の前に行う。また、前記ステップ（Ｓ３０）の後、前記ステップ（Ｓ６０ａ）の前に、更に、前記ステップ（Ｓ７０）及び前記ステップ（Ｓ８０）を行う。
【０１０３】
前記第一カーボンナノチューブ層１０２及び前記第二カーボンナノチューブ層１０２を除去すること（前記ステップ（Ｓ６０ａ））は、前記第四の発光ダイオード３０の製造方法における前記ステップ（Ｓ６０）により行う。前記第三半導体層１７０、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングすること（前記ステップ（Ｓ４０ｂ））は、前記第一の発光ダイオード１０の製造方法における前記ステップ（Ｓ４０）により行う。前記第二半導体層１４０の表面に前記第二カーボンナノチューブ層１０２を設置すること（前記ステップ（Ｓ７０））は、前記第一の発光ダイオード１０の製造方法における前記ステップ（Ｓ２０）により行い、且つ該第二カーボンナノチューブ層１０２は、実施例１の前記カーボンナノチューブ層１０２である。前記第九の発光ダイオード５０の製造方法において、前記ステップ（Ｓ７０）の前記第二カーボンナノチューブ層１０２と前記ステップ（Ｓ２０）の前記第一カーボンナノチューブ層１０２とは、実施例１で利用した前記カーボンナノチューブ層１０２と同じものであり、ここで区分するために、それぞれ第一カーボンナノチューブ層１０２と第二カーボンナノチューブ層１０２と名を定義された。前記複数の溝１７２を含む前記第三半導体層１７０を成長させること（前記ステップ（Ｓ８０））は、前記ステップ（Ｓ３０）により行うが、前記第一半導体層１２０の成長工程のステップ（ａ）までに行えばよい。
【０１０４】
前記ステップ（Ｓ８０）において、前記第三半導体層１７０は、例えば窒化ガリウム、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）又はリン化銅（ＣｕＰ）などの半導体材料又はドープされた半導体材料からなることができる。前記第三半導体層１７０の材料は、前記第二半導体層１４０の材料と同じ又は異なることができる。本実施例において、前記第三半導体層１７０の材料は、マグネシウムがドープされた窒化ガリウムである。
【０１０５】
前記第三半導体層１７０の成長工程は、前記ステップ（Ｓ７０）から得られた前記第二カーボンナノチューブ層１０２が設置された半導体基体を反応室に放置し、前記反応室を１１００℃〜１２００℃まで加熱し、キャリヤーガス及び窒素源ガスを反応室に導入し、２００秒間〜１０００秒間に焼成する第一ステップと、前記反応室の温度を１０００℃〜１１００℃に保持し、前記反応室のガス圧を７６トル〜２００トルに維持して、ガリウムの原料ガス及びマグネシウムの原料ガスを導入して、マグネシウムがドープされたＰ型のＧａＮエピタキシャル層を成長させる第二ステップと、を含む。
【０１０６】
図２７を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第九の発光ダイオード５０は、前記基板１００と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０及び前記第三半導体層１７０と、を含む。前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０、前記第二半導体層１４０及び前記第三半導体層１７０は、前記基板１００に順に積層して設置される。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に隣接する。前記第九の発光ダイオード５０は、前記第四の発光ダイオード３０と比べて、次の点が異なる。前記第二半導体層１４０の表面に、前記複数の溝１７２が形成された前記第三半導体層１７０が設置される。また、前記第二電極１６０は、前記第三半導体層１７０と前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され、且つ前記第三半導体層１７０の前記複数の溝１７２を通じて前記第二半導体層１４０に接続される。
【０１０７】
（実施例９）
図２８を参照すると、実施例９の第十の発光ダイオード６０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１上に、前記第一カーボンナノチューブ層１０２を懸架するように設置するステップ（Ｓ２０ａ）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ７０）と、前記第二半導体層１４０の表面に、前記複数の溝１７２によって互いに間隔を開けて成長した結晶粒を含む前記第三半導体層１７０を成長させるステップ（Ｓ８０）と、前記第三半導体層１７０、前記第二半導体層１４０及び前記活性層１３０の一部をエッチングして、前記第一半導体層１２０の表面の一部を露出させるステップ（Ｓ４０ｂ）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【０１０８】
前記第十の発光ダイオード６０の製造方法は、前記第二の発光ダイオード２０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ３０）の後、前記ステップ（Ｓ４０ｂ）の前に、前記ステップ（Ｓ７０）及び前記ステップ（Ｓ８０）を行う。
【０１０９】
図２９を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第十の発光ダイオード６０は、前記基板１００と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と、前記第二電極１６０と、前記第三半導体層１７０と、前記カーボンナノチューブ層１０２と、を含む。前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、第二半導体層１４０と、前記第三半導体層１７０とは、前記基板１００に順に積層されて設置される。前記第一半導体層１２０は、前記基板１００に隣接する。前記第十の発光ダイオード６０は、前記第二の発光ダイオード２０と比べて、次の点が異なる。前記第二半導体層１４０の表面に、前記複数の溝１７２が形成された前記第三半導体層１７０が設置される。前記第二電極１６０は、前記第三半導体層１７０と前記第二半導体層１４０の一部に設置され、且つ前記第三半導体層１７０の前記複数の溝１７２を通じて前記第二半導体層１４０に接続される。
【０１１０】
（実施例１０）
図３０を参照すると、実施例１０の製造方法によって得られた前記第十一の発光ダイオード７０は、前記基板１００と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０と前記、前記第二電極１６０と、前記第三半導体層１７０と、前記第一カーボンナノチューブ層１０２及び前記第二カーボンナノチューブ層１０２を含む。前記第十一の発光ダイオード７０は、前記第十の発光ダイオード６０と比べて、次の点が異なる。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の内部に、前記第一半導体層１２０によって囲まれた前記第一カーボンナノチューブ層１０２の一部が、前記第一半導体層１２０の外部に露出されている。前記第一電極１５０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の露出した部分に接触し、電気的に接続される。また、前記第二カーボンナノチューブ層１０２は、前記第三半導体層１７０の前記複数の溝１７２にも設置される。前記第二電極１６０を、前記第二半導体層１４０の表面全体を覆うように設置する。前記第三半導体層１７０及び前記第二カーボンナノチューブ層１０２は前記第二電極１６０と前記第二半導体層１４０の間に設置される。
【０１１１】
（実施例１１）
図３１を参照すると、実施例１１の第十二の発光ダイオード８０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５１）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１１２】
前記第十二の発光ダイオード８０の製造方法は、前記第一の発光ダイオード１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ３０）の後、前記ステップ（Ｓ４０）及び前記ステップ（Ｓ５０）を行わず、前記ステップ（Ｓ５１）、前記ステップ（Ｓ９０）及び前記ステップ（Ｓ５２）を順に行う。
【０１１３】
前記ステップ（Ｓ５１）において、前記第二電極１６０は、Ｐ型電極又はＮ型電極であるが、前記第二半導体層１４０の種類と同じである。前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され、接触する。前記第二電極１６０は、前記発光ダイオード８０の光出射面に設置されているが、前記第二電極１６０の形状及び位置が前記発光ダイオード１０の光出射率に影響を与えないことが好ましい。前記第二電極１６０が、透明材料からなる場合、前記第二電極１６０は前記第二半導体層１４０の表面全部を覆う。前記第二電極１６０は、チタン、銀、アルミニウム、ニッケル及び金の一種又は数種からなることができ、酸化インジウムスズ膜又はカーボンナノチューブ膜からなることもある。本実施例において、前記第二電極１６０はＰ型電極であり、チタン層及び金属層を含む二層構造体である。前記第二電極１６０において、チタン層の厚さは１５ｎｍであり、金属層の厚さは１００ｎｍである。
【０１１４】
前記第二電極１６０を、例えば電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、イオンスパッタリング法等の物理気相成長法によって、前記第二半導体層１４０の表面の一部に形成される。本実施例において、前記第二電極１６０は、電子ビーム蒸着法によって、前記第二半導体層１４０の表面の一部に形成される。前記第二電極１６０を形成する工程は、前記第二半導体層１４０の表面に、一層のフォトレジストを均一にコーティングするステップ（Ｓ５１１）と、前記フォトレジスト層の一部を削除して、前記第二半導体層１４０の表面の一部を露出させるステップ（Ｓ５１２）と、露出された前記第二半導体層１４０及び前記フォトレジスト層の表面に、第一電極材料層を堆積するステップ（Ｓ５１３）と、アセトンなどの有機溶媒を利用して、前記フォトレジスト層及びその上に堆積された前記第一電極材料層を除去するステップ（Ｓ５１４）と、を含む。
【０１１５】
前記ステップ（Ｓ９０）において、前記基板１００を除去するために、レーザー照射法、エッチング法又は熱膨張収縮法を利用することができる。前記基板１００を除去する方法は、前記基板１００、前記第一半導体層１２０の材料によって選択する。本実施例において、前記基板１００をレーザー照射により除去する。前記基板１００を除去する工程は、前記基板１００の前記第一半導体層１２０が形成されない表面を研磨して、洗浄するステップ（Ｓ５０１）と、レーザービームを提供して、前記基板１００を研磨して、洗浄した表面を照射するステップ（Ｓ５０２）と、レーザービームによって照射された前記基板１００を溶液に浸漬して、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ５０３）と、を含む。
【０１１６】
前記ステップ（Ｓ５０１）において、レーザーによって前記基板１００を照射する場合、散乱現象が発生するのを減少させるために、前記基板１００の表面を機械研磨法又は化学研磨法によって研磨して、滑らかな表面に加工する。さらに、前記基板１００の表面にある金属不純物、油汚れ等を除去するために、前記基板１００の表面を塩酸又は硫酸を用いて洗浄する。
【０１１７】
前記ステップ（Ｓ５０２）において、前記基板１００及び前記第一半導体層１２０間の前記カーボンナノチューブ層１０２が酸化されることを防止するために、前記基板１００をレーザービームで照射する際、真空又は保護ガスの雰囲気で行う。前記保護ガスは、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の一種又は数種であることができる。
【０１１８】
前記基板１００の研磨された表面に、これに垂直に前記レーザービームを照射する。これにより、前記レーザービームを、前記基板１００と前記第一半導体層１２０の間まで照射させることができる。レーザービームの波長は、バッファ層１２０２及び前記基板１００の材料によって選択される。前記レーザービームのエネルギーは、前記基板１００のバンドギャップより小さいか、又は、前記バッファ層１２０２のバンドギャップより大きいことが好ましい。これにより、レーザービームは前記基板１００を通じて前記バッファ層１２０２に到達する。この時、前記バッファ層１２０２は、レーザービームを吸収して、急速に加熱されて分解される。本実施例において、前記バッファ層１２０２はバンドギャップが３．３ｅＶの低温ＧａＮ層であり、前記基板１００はバンドギャップが９．９ｅＶのサファイアであるので、前記レーザービームの波長は２４８ｎｍであり、エネルギーは５ｅＶであり、パルス幅は２０ｎｓ〜４０ｎｓであり、エネルギー密度は４００ｍＪ／ｃｍ２〜６００ｍＪ／ｃｍ２であり、光スポットは０．５ｍｍの辺長を有する正方形である。前記レーザービームの前記基板１００での光スポットを、０．５ｍｍ／ｓの速度で前記基板１００に対して相対移動させる。この場合、前記低温ＧａＮバッファ層１２０２は、レーザービームを吸収して、ガリウムと窒素に分解される。しかし、前記波長のレーザービームが前記第一半導体層１２０に吸収される量は少ない、又は吸収されないので、レーザービームによって前記基板１００を照射する過程で、前記高温ＧａＮによって前記第一半導体層１２０は、破壊されない。
【０１１９】
前記ステップ（５０３）において、前記ステップ（５０２）で分解されたガリウムを酸溶液に浸漬させて除去する。これにより、前記基板１００を前記第一半導体層１２０から分離させることができる。前記酸溶液は、塩酸、硫酸又は硝酸のようなガリウムを溶解できる溶液である。前記ステップ（５０３）において、前記基板１００のみを除去せず、前記基板１００及び前記カーボンナノチューブ層１０２全体を除去する。その理由は、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置した後、前記基板１００の前記成長表面１０１上に、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１内に前記バッファ層１２０２が形成されているので、前記ステップ（Ｓ５０）の製造方法によって、前記基板１００を除去する場合、前記カーボンナノチューブ層１０２が前記基板１００に附着して、前記基板１００と併せて除去することができるからである。
【０１２０】
前記ステップ（Ｓ５２）において、前記第一電極１５０は、Ｐ型電極又はＮ型電極であるが、前記第一半導体１２０のタイプと同じでなければならない。前記第一電極１５０は、チタン、銀、アルミニウム、ニッケル及び金の一種又は数種からなることができる。前記第一電極１５０は、同時に反射、導電及び熱放出などができる機能を有する。本実施例において、前記第一電極１５０はＮ型電極であり、チタン層及び金属層を含む二層構造体である。前記第一電極１５０において、前記チタン層の厚さは１５ｎｍであり、前記金属層の厚さは２００ｎｍである。前記第一電極１５０は、この金属層によって、前記第一半導体１２０に接触する。好ましくは、前記第一電極１５０は前記第一半導体１２０の表面全体を覆う。従って、前記第一電極１５０により、これに達する光子をより多く反射させ、前記発光ダイオード１０を光出射面で光出射させて、前記発光ダイオード１０の光出射率を高める。前記第一電極１５０を、例えば電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、イオンスパッタリング法等の物理気相成長法によって、前記第二半導体層１４０の表面に形成する。前記第一電極１５０は、導電基板であることができる。この場合、前記第一電極１５０を導電接着剤によって前記第一半導体１２０に接着する。
【０１２１】
図３２を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第十二の発光ダイオード８０は、前記第一電極１５０と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第二電極１６０と、を含む。前記活性層１３０は、前記第一半導体層１２０及び第二半導体層１４０の間に設置されている。前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０に電気的に接続され、前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され、且つ電気的に接続される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード８０の光出射面である。前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０に直接的に接触する。前記第一半導体層１２０の前記第一電極１５０に接触する表面は、複数の前記溝１２２を含むパターン化された表面である。前記溝１２２は、ナノサイズの溝である。前記溝１２２の最大幅は５０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【０１２２】
本実施例の発光ダイオード８０を利用する場合、前記活性層１３０から生成された光子はその一部が大きな入射角によって前記第一半導体層１２０の複数の前記溝１２２に達すると、光子の移動方向が変更されて、光子が前記第一電極１５０によって反射された後、前記発光ダイオード８０の光出射面で出射する。従って、前記発光ダイオード１０の光子の抽出率を高める。
【０１２３】
（実施例１２）
図３３を参照すると、実施例１２の第十三の発光ダイオード９０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に反射層１８０と、前記第二電極１６０と、を順に形成するステップ（Ｓ５１ａ）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１２４】
前記第十三の発光ダイオード９０の製造方法は、前記第十二の発光ダイオード８０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ５１ａ）は、前記ステップ（Ｓ５１）と異なり、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０のみが形成されるのではなく、前記第二半導体層１４０と前記第二電極１６０の間に前記反射層１８０が形成され、且つ、前記反射層１８０及び前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の表面全部を覆うように形成される。
【０１２５】
前記ステップ（Ｓ５１ａ）において、前記反射層１８０は、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、イオンスパッタリング法等の物理気相成長法によって、前記第二半導体層１４０の表面全部に形成される。前記反射層１８０は、銅、チタン、銀、アルミニウム、ニッケル及び金等光反射性及び導電性に優れた材料の一種又は数種からなる。前記反射層１８０の厚さは５０ｎｍ〜２５０ｎｍである。本実施例において、前記反射層１８０は、銅、ニッケル及びアルミニウムなどの複合層からなる。ニッケル層の厚さは１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、銅層の厚さは１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、アルミニウム層の厚さは３０ｎｍ〜１５０ｎｍであるが、ニッケル層の厚さは２０ｎｍであり、銅層の厚さは２０ｎｍであり、アルミニウム層の厚さは１００ｎｍであることが好ましい。ここで、前記反射層１８０のアルミニウム層は、前記第二半導体層１４０に隣接して形成される。
【０１２６】
図３４を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第十三の発光ダイオード９０は、前記第一電極１５０と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第二電極１６０及び前記反射層１８０と、を含む。前記第十三の発光ダイオード９０は、前記第十二の発光ダイオード８０と比べて、次の点が異なる。前記第一半導体層１２０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード９０の光出射面である。前記第一電極１５０は、透明度が高い材料からなる。前記第二半導体層１４０と前記第二電極１６０の間に、前記反射層１８０が設置される。
【０１２７】
（実施例１３）
図３５を参照すると、実施例１３の第十四の発光ダイオード１１０の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記バッファ層１２０２を成長させるステップ（Ｓ１００）と、前記バッファ層１２０２の表面に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記バッファ層１２０２の表面に前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を形成するステップ（Ｓ５１）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１２８】
前記第十四の発光ダイオード１１０の製造方法は、前記第十二の発光ダイオード８０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ１０）の後、前記ステップ（Ｓ２０）の前に、前記ステップ（Ｓ１００）を行う。これにより、前記発光ダイオード１１０の製造方法における前記ステップ（Ｓ３０）で、前記第一半導体層１２０は、前記基板１００の前記成長表面１０１に成長せず、前記バッファ層１２０２の前記カーボンナノチューブ層１０２が設置された表面に成長する。
【０１２９】
前記ステップ（Ｓ１００）において、前記バッファ層１２０２を、実施例１の前記ステップ（３０）で提供された前記第一半導体層１２０の成長方法によって成長させることができる。前記バッファ層１２０２の厚さは１０ｎｍ〜５０ｎｍであることができる。前記バッファ層１２０２の材料は、前記第一半導体層１２０と前記基板１００との間の格子不整合を低減できるように、前記基板１００の材質に応じて選択する。前記バッファ層１２０２は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＡｌＮ、ＧａＰ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＭｎＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＩｎＮ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ：Ｚｎ又はＧａＰ：Ｎからなる。
【０１３０】
本実施例において、前記基板はサファイア基板であり、前記バッファ層１２０２は、低温ＧａＮ層である。前記低温ＧａＮ層は有機金属気相成長法によって、前記サファイア基板に成長する。この時、高純度アンモニア（ＮＨ３）を窒素源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）をガリウムの原料ガスとして、水素（Ｈ２）をキャリヤーガスとして用いる。前記バッファ層１２０２の成長工程は、前記サファイア基板を真空反応室に設置し、前記反応室を１１００℃〜１２００℃まで加熱し、前記キャリヤーガスを反応室に導入し、前記サファイア基板を２００秒〜１０００秒にわたって焼成するステップ（ａ）と、前記キャリヤーガスの雰囲気で、前記反応室の温度を５００℃〜６５０℃まで下げ、同時に前記ガリウムの原料ガス及び前記窒素源ガスを反応室に導入して、１０ｎｍ〜５０ｎｍの低温ＧａＮバッファ層を成長させるステップ（ｂ）と、を含む。
【０１３１】
前記ステップ（Ｓ２０）において、前記バッファ層１２０２の表面に、前記カーボンナノチューブ層１０２を設置すると、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１によって、前記バッファ層１２０２の表面の一部が露出する。
【０１３２】
前記ステップ（Ｓ３０）において、前記第一半導体層１２０の成長工程は、前記バッファ層１２０２及び前記カーボンナノチューブ層１０２が形成された前記基板１００を反応室に放置して、前記反応室の温度を１１１０℃〜１２００℃まで昇温し、前記反応室のガス圧を１１００トル〜１２００トルに維持して、３０秒〜３００秒にわたってアニーリング処理するステップ（ｃ）と、前記反応室の温度を１０００℃〜１１００℃に維持し、前記反応室のガス圧を１００トル〜３００トルに維持し、ガリウムの原料ガスを再び導入すると同時に珪素の原料ガスを導入して、３μｍの珪素がドープされたＮ型のＧａＮエピタキシャル層を成長させるステップ（ｄ）と、を含む。
【０１３３】
前記ステップ（Ｓ９０）が終わると、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の前記溝１２２内に位置する。その理由は、前記低温ＧａＮバッファ層１２０２がレーザービームで照射されてガリウムと窒素に分解されると、前記水素の作用によって、前記バッファ層１２０２の表面に設置された前記カーボンナノチューブ層１０２の、前記バッファ層１２０２の表面に吸着する力が弱くなるからである。従って、ガリウムが酸溶液で溶解されると、前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の前記溝１２２に残ることになる。また、前記前記第一半導体層１２０と前記バッファ層１２０２との間にカーボンナノチューブ層１０２が設置されているので、前記バッファ層１２０２は、前記第一半導体層１２０とは相対的に、小さな接触面を持ち、前記バッファ層１２０２を分解することにより、前記基板１００を前記第一半導体層１２０から分離させる工程が容易になり、前記第一半導体層１２０に対しての損傷を減少させることができる。
【０１３４】
図３６を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第十四の発光ダイオード１１０は、前記第一電極１５０と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０及び前記カーボンナノチューブ層１０２と、を含む。前記活性層１３０は、前記第一半導体層１２０及び前記第二半導体層１４０の間に設置されている。前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０に電気的に接続される。前記第二電極１５０は、前記第二半導体層１４０に電気的に接続され、且つ前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置される。前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面は、前記発光ダイオード１０の光出射面である。前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０に直接的に接触する。前記第一半導体層１２０の前記第一電極１５０に接触する表面は、複数の前記溝１２２を含むパターン化された表面である。前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブは、前記第一半導体層１２０の複数の前記溝１２２内に位置する。前記溝１２２は、ナノサイズの溝である。前記溝１２２の最大幅は５０ｎｍ〜１００ｎｍである。前記第十三の発光ダイオード１１０は、前記第十二の発光ダイオード８０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記発光ダイオード１１０は、更に前記カーボンナノチューブ層１０２を含み、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブは、前記第一半導体層１２０の複数の前記溝１２２内に位置する。前記第一半導体層１２０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の複数の前記空隙１０２１を通して第一電極１５０に接続される。
【０１３５】
（実施例１４）
図３７を参照すると、実施例１４は、前記第十四の発光ダイオード１１０の他の製造方法を提供する。前記第十四の発光ダイオード１１０の他の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有す前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、前記バッファ層１２０２及び前記真性半導体層１２０４を順に成長させるステップ（Ｓ１００ａ）と、前記真性半導体層１２０４の表面に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記真性半導体層１２０４の表面に、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に、第二電極１６０を形成するステップ（Ｓ５１）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１３６】
前記実施例１４の第十四の発光ダイオード１１０の製造方法は、前記第十四の発光ダイオード１１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ１００ａ）は、前記ステップ（Ｓ１００）と異なり、前記バッファ層１２０２上に、更に前記真性半導体層１２０４を成長させる。
【０１３７】
（実施例１５）
図３８を参照すると、実施例１５の第十五の発光ダイオード１１１の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、前記バッファ層１２０２を成長させるステップ（Ｓ１００）と、前記バッファ層１２０２の表面に、前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記バッファ層１２０２の表面に前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記反射層１８０及び前記第二電極１６０を順に形成するステップ（Ｓ５１ａ）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１３８】
前記第十五の発光ダイオード１１１の製造方法は、前記第十三の発光ダイオード９０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ１０）の後、前記ステップ（Ｓ２０）の前に、前記ステップ（Ｓ１００）を行う。これにより、前記発光ダイオード１１１の製造方法の前記ステップ（Ｓ３０）では、前記第一半導体層１２０は、前記基板１００の前記成長表面１０１に成長せず、前記バッファ層１２０２の前記カーボンナノチューブ層１０２が設置された表面に成長する。
【０１３９】
図３９を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた第十五の発光ダイオード１１１は、前記第一電極１５０と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第一電極１５０及び前記カーボンナノチューブ層１０２と、を含む。前記第十五の発光ダイオード１１１は、前記第十三の発光ダイオード９０と比べて、次の点が異なる。前記発光ダイオード１１１は、更に、カーボンナノチューブ層１０２を含み、前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブは前記第一半導体層１２０の複数の前記溝１２２内に位置する。前記第一半導体層１２０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を通して、前記第一電極１５０に接続される。
【０１４０】
（実施例１６）
図４０を参照すると、実施例１６は、前記第十五の発光ダイオード１１１の他の製造方法を提供する。前記第十五の発光ダイオード１１１の他の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、前記バッファ層１２０２及び前記真性半導体層１２０４を順に成長させるステップ（Ｓ１００ａ）と、前記真性半導体層１２０４の表面に前記カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記真性半導体層１２０４の表面に、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に前記第二電極１６０を形成するステップ（Ｓ５１）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１４１】
前記実施例１６の第十五の発光ダイオード１１１の製造方法は、前記第十五の発光ダイオード１１１の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ１００ａ）は、前記ステップ（Ｓ１００）と異なり、前記バッファ層１２０２上に、更に、前記真性半導体層１２０４を成長させる。
【０１４２】
（実施例１７）
図４１を参照すると、実施例１７の前記第十六の発光ダイオード１１５の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に、前記バッファ層１２０２を成長させるステップ（Ｓ１００）と、前記バッファ層１２０２の表面に、前記第一カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ２０）と、前記バッファ層１２０２の表面に前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記第二半導体層１４０の表面に、前記第二カーボンナノチューブ層１０２を設置するステップ（Ｓ７０）と、前記第二半導体層１４０の表面に、前記複数の溝１７２によって、互いに間隔を開けて成長された結晶粒を含む前記第三半導体層１７０を成長させるステップ（Ｓ８０）と、前記第二カーボンナノチューブ層１０２を除去するステップ（Ｓ６０ｂ）と、前記第二半導体層１４０の表面に、前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５１）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置するステップ（Ｓ５２）と、を含む。
【０１４３】
前記実施例１７の第十六の発光ダイオード１１５の製造方法は、前記第十四の発光ダイオード１１０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（Ｓ３０）及び前記ステップ（Ｓ５１）の間に、更に、前記ステップ（Ｓ７０）と、前記ステップ（Ｓ８０）と、前記ステップ（Ｓ６０ｂ）と、を行う。前記第十六の発光ダイオード１１５の製造方法の前記ステップ（Ｓ７０）及び前記ステップ（Ｓ８０）は、前記第九の発光ダイオード５０の製造方法の前記ステップ（Ｓ７０）及び前記ステップ（Ｓ８０）によって行う。前記第二カーボンナノチューブ層１０２を除去するステップ（Ｓ６０ｂ）は、前記第九の発光ダイオード５０の製造方法で利用したステップ（Ｓ６０ａ）で行う。又は、前記第二カーボンナノチューブ層１０２を、粘着テープで剥離する方法、洗浄、超音波処理方法及びブラシで研磨する方法等の一種又は数種方法によって除去する。
【０１４４】
図４２を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた前記第十六の発光ダイオード１１５は、前記第一電極１５０と、前記第一半導体層１２０と、前記活性層１３０と、前記第二半導体層１４０と、前記第二電極１６０と、前記カーボンナノチューブ層１０２及び前記第三半導体層１７０と、を含む。前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０、前記第二半導体層１４０及び第三半導体層１７０は、前記第一電極１５０に順に設置される。前記第一半導体層１２０は、前記第一電極１５０に隣接する。前記カーボンナノチューブ層１０２のカーボンナノチューブは、前記第一半導体層１２０の複数の前記溝１２２内に位置する。前記第一半導体層１２０は、前記カーボンナノチューブ層１０２の前記複数の空隙１０２１を通して、前記第一電極１５０に接続される。前記第十六の発光ダイオード１１５は、前記第十四の発光ダイオード１１０と比べて、次の点が異なる。前記第二半導体層１４０の表面に、更に、前記複数の溝１７２が形成された前記第三半導体層１７０が設置される。前記第二電極１６０は、前記第三半導体層１７０と前記第二半導体層１４０の表面の一部に設置され、且つ前記第三半導体層１７０前記複数の溝１７２を通じて、前記第二半導体層１４０に接続される。
【０１４５】
（実施例１８）
図４３を参照すると、実施例１８の前記第十七の発光ダイオード１１３の製造方法は、結晶成長のための前記成長表面１０１を有する前記基板１００を提供するステップ（Ｓ１０）と、前記基板１００の前記成長表面１０１上に、前記カーボンナノチューブ層１０２を懸架するように設置するステップ（Ｓ２０ａ）と、前記基板１００の前記成長表面１０１に前記バッファ層１２０２を成長させるステップ（Ｓ１００）と、前記バッファ層１２０２の表面に、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０及び前記第二半導体層１４０を順に成長させるステップ（Ｓ３０）と、前記基板１００を除去するステップ（Ｓ９０）と、前記第一半導体層１２０の表面に、前記第一電極１５０を設置し、前記第二半導体層１４０の表面に、前記第二電極１６０を設置するステップ（Ｓ５０）と、を含む。
【０１４６】
前記第十七の発光ダイオード１１３の製造方法は、前記第二の発光ダイオード２０の製造方法と比べて、次の点が異なる。前記ステップ（２０ａ）及び前記ステップ（Ｓ３０）の間に、更に、前記ステップ（Ｓ１００）を行う。前記ステップ（Ｓ３０）と前記ステップ（Ｓ５０）との間に、前記ステップ（Ｓ４０）は行わず、前記ステップ（Ｓ９０）を行う。前記ステップ（Ｓ１００）及び前記ステップ（Ｓ９０）は、前記第十四の発光ダイオード１１０の製造方法のステップ（Ｓ１００）及び前記ステップ（Ｓ９０）によって行う。前記ステップ（Ｓ５０）において、前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０、前記第二電極１６０及び前記第二半導体層１４０の表面全部をそれぞれ覆う。
【０１４７】
図４４を参照すると、本実施例の製造方法によって得られた前記第十七の発光ダイオード１１３は、前記第一電極１５０、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０、前記第二半導体層１４０、前記カーボンナノチューブ層１０２及び前記第二電極１６０を含む。前記第一電極１５０、前記第一半導体層１２０、前記活性層１３０、第二半導体層１４０及び第二電極１６０が、順に積層して設置される。前記カーボンナノチューブ層１０２は、前記第一半導体層１２０の内部に、前記第一半導体層１２０によって囲まれるように設置される。前記第十七の発光ダイオード１１３は、前記第二の発光ダイオード２０と比べて、次の点が異なる。前記第十七の発光ダイオード１１３は、前記基板１００を含まず、前記第一電極１５０は、前記第一半導体層１２０の前記活性層１３０の反対側の表面に、表面全部を覆うように設置される。前記第二電極１６０は、前記第二半導体層１４０の前記活性層１３０の反対側の表面に、表面全部を覆うように設置される。
【符号の説明】
【０１４８】
１０、２０、２０ａ、３０、４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、５０、６０、７０、８０、９０、１１０、１１１、１１３、１１５ 発光ダイオード
１００ 基板
１００ａ ベース
１０１ 成長表面
１０２ カーボンナノチューブ層
１０３ キャビティ
１１２ 第一支持体
１１４ 第二支持体
１２０ 第一半導体層
１２１、１２０４ 真性半導体層
１２２、１７２ 溝
１２３ Ｎ型のＧａＮエピタキシャル層
１３０ 活性層
１４０ 第二半導体層
１４３ カーボンナノチューブセグメント
１４５ カーボンナノチューブ
１５０ 第一電極
１６０ 第二電極
１７０ 第三半導体層
１８０ 反射層
１０２１ 空隙
１２０２ バッファ層
１２４２ エピタキシャル結晶粒
１２４４ エピタキシャル膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、第一半導体層と、第二半導体層と、活性層と、第一電極と、第二電極と、を含む発光ダイオードであって、
前記第一半導体層、前記活性層、及び前記第二半導体層が、前記基板から離れる方向に沿って、前記基板に順次的に積層され、
前記第一電極が、前記第一半導体層に電気的に接続され、
前記第二電極が、前記第二半導体層に電気的に接続され、
前記第一半導体層の前記基板と隣接する表面が、複数の空隙を含むパターン化された表面であり、
前記第一半導体層のパターン化された表面が前記基板に接続することによって複数のキャビティが形成されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
基板と、第一半導体層と、第二半導体層と、活性層と、第一電極と、第二電極と、を含む発光ダイオードであって、
前記第一半導体層、前記活性層、及び前記第二半導体層が、前記基板から離れる方向に沿って、前記基板に順次的に積層され、
前記第一電極が、前記第一半導体層に電気的に接続され、
前記第二電極が、前記第二半導体層に電気的に接続され、
前記第一半導体層の内部に複数のキャビティが形成されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項３】
カーボンナノチューブ層を更に含み、
前記カーボンナノチューブ層が、複数のカーボンナノチューブを含み、
前記カーボンナノチューブ層のカーボンナノチューブが複数のキャビティ内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記第二半導体層の前記活性層の反対側の表面に、複数の溝が形成された第三半導体層が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【請求項１】
基板と、第一半導体層と、第二半導体層と、活性層と、第一電極と、第二電極と、を含む発光ダイオードであって、
前記第一半導体層、前記活性層、及び前記第二半導体層が、前記基板から離れる方向に沿って、前記基板に順次的に積層され、
前記第一電極が、前記第一半導体層に電気的に接続され、
前記第二電極が、前記第二半導体層に電気的に接続され、
前記第一半導体層の前記基板と隣接する表面が、複数の空隙を含むパターン化された表面であり、
前記第一半導体層のパターン化された表面が前記基板に接続することによって複数のキャビティが形成されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
基板と、第一半導体層と、第二半導体層と、活性層と、第一電極と、第二電極と、を含む発光ダイオードであって、
前記第一半導体層、前記活性層、及び前記第二半導体層が、前記基板から離れる方向に沿って、前記基板に順次的に積層され、
前記第一電極が、前記第一半導体層に電気的に接続され、
前記第二電極が、前記第二半導体層に電気的に接続され、
前記第一半導体層の内部に複数のキャビティが形成されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項３】
カーボンナノチューブ層を更に含み、
前記カーボンナノチューブ層が、複数のカーボンナノチューブを含み、
前記カーボンナノチューブ層のカーボンナノチューブが複数のキャビティ内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記第二半導体層の前記活性層の反対側の表面に、複数の溝が形成された第三半導体層が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図１１】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図５】
【図１１】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２３５１１６（Ｐ２０１２−２３５１１６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１０２５６５（Ｐ２０１２−１０２５６５）
【出願日】平成２４年４月２７日（２０１２．４．２７）
【出願人】（５９８０９８３３１）ツィンファ ユニバーシティ (534)
【出願人】（５０００８０５４６）鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２７日（２０１２．４．２７）
【出願人】（５９８０９８３３１）ツィンファ ユニバーシティ (534)
【出願人】（５０００８０５４６）鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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