包括透明的耦合输出元件的光电子器件制造技术

提出一种光电子器件，所述光电子器件包括具有有源层的层序列，所述有源层发射电磁初级辐射；和至少一个透明的耦合输出元件，所述耦合输出元件设置在电磁初级辐射的光路中。至少一个透明的耦合输出元件包括杂化材料或由杂化材料制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括透明的耦合输出元件的光电子器件相关申请的交叉参引本专利申请要求德国专利申请102012108939.6的优先权，其公开内容通过参引结合于此。
技术介绍
光电子器件例如发光二极管(LED)通常具有透明的耦合输出元件譬如由聚合物材料构成的囊封件。所述聚合物材料通常展现出由于暴露于光和热而引起的快速老化。由于所述材料的快速老化和与其相关的亮度损失，光电子器件的寿命受到限制。尤其，在高功率范围中的LED、即电功率一瓦以上的LED中在常规的聚合物材料的情况下只能实现非常短的LED使用寿命。
技术实现思路
因此，本专利技术的至少一个实施方式的目的是，提供一种具有透明的耦合输出元件的光电子器件，其特征在于提高的对光和热的稳定性。所述目的通过具有根据本专利技术的实施例的特征的光电子器件实现。本专利技术的有利的实施方案以及改进方案在相应的后续说明中给出。提出一种光电子器件。光电子器件包括：具有有源层的层序列，所述有源层发射电磁初级辐射；和至少一个透明的耦合输出元件，所述耦合输出元件设置在电磁初级辐射的光路中。所述至少一个透明的耦合输出元件包括杂化材料或由杂化材料制成，所述杂化材料具有下述结构：R1、R1’、R2、R2’和R5可以相同地或不同地选择并且选自包括下述材料的组：H，饱和的和不饱和的烷基残基，完全地或部分地取代的、饱和的和不饱和的烷基残基，芳烃，完全地或部分地取代的芳烃，杂环化合物和完全地或部分地取代的杂环化合物。R3、R3’、R4和R4’可以相同地或不同地选择并且选自包括下述材料的组：H，饱和的和不饱和的烷基残基，完全地或部分地取代的、饱和的和不饱和的烷基残基，烷氧基，芳氧基，胺基，酰胺，酯，芳烃，完全地或部分地取代的芳烃，杂环化合物和完全地或部分地取代的杂环化合物。X选自包括O、S和N-R6的组，其中R6选自与R1、R1’、R2、R2’和R5相同的组。M和M’可以相同地或不同地选择并且选自包括B、Al、Si-R7、Ge-R7’和Ti-R7”的组。在此，R7、R7和R7”可以相同地或不同地选择并且选自与R3、R3’、R4和R4’相同的组。Y选自包括O、S、N-R5’和键合物(Bindung)的组，其中R5’可以选自与R1、R1’、R2、R2’和R5相同的组，以及R5’可以与R1、R1’、R2、R2’和R5相同地或不同地选择。Y可以表示键合物，化合物以下述化学式存在：n、m可以相同地或不同地选择，其中1≤n，m≤10000。优选地，1≤n，m≤5000，特别优选地，1≤n，m≤1000。如果Y＝N-R5’，那么R1、R1’、R2、R2’、R5和R5’可以相同地或不同地选择以及选自包括下述材料的组：H，饱和的和不饱和的烷基残基，完全地或部分地取代的、饱和的和不饱和的烷基残基，芳烃，完全地或部分地取代的芳烃，杂环化合物和完全地或部分地取代的杂环化合物。如果Y＝N-R5’并且X＝N-R6，R6选自与R1、R1’、R2、R2’、R5和R5’相同的组。包括杂化材料或由杂化材料制成的耦合输出元件具有对热和电磁辐射的高稳定性。所述高稳定性还归因于结构单元的高键合稳定性。C＝S、C＝N和C＝O双键的键合能位于587kJ/mol、616kJ/mol和708kJ/mol并且CN键合的键合能由于其双键特性而位于616kJ/mol(CN双键)和305kJ/mol(CN单键)之间。此外，这样的耦合输出元件具有在塑料和金属上的非常好的附着。此外，这样的耦合输出元件的特征在于非常好的耐磨强度。耐磨强度是耦合输出元件的表面对机械应力例如摩擦的耐抗性。由此，能够预防光电子器件的过早的停止工作并且延长光电子器件的使用寿命。在一个实施方式中，至少一个透明的耦合输出元件包括杂化材料，所述杂化材料具有下述结构：R1、R1’、R2、R2’和R5可以相同地或不同地选择并且选自包括下述材料的组：H，饱和的、完全地或部分地取代的、饱和的和不饱和的烷基残基，芳烃，完全地或部分地取代的芳烃，杂环化合物和完全地或部分地取代的杂环化合物。R3、R3’、R4和R4’可以相同地或不同地选择并且选自包括下述材料的组：H，饱和的烷基残基，完全地或部分地取代的、饱和的烷基残基，烷氧基，芳氧基，胺基，酰胺，酯，芳烃，完全地或部分地取代的芳烃，杂环化合物和完全地或部分地取代的杂环化合物。根据一个实施方式，至少一个透明的耦合输出元件包括杂化材料或由杂化材料制成，所述杂化材料具有下述结构：包括这样的杂化材料或由这样的杂化材料制成的耦合输出元件具有对热和电磁辐射的非常高的稳定性。所述高的稳定性还归因于结构单元的非常高的键合稳定性。杂化材料可以通过简单的缩合反应和/或加聚作用通常以高的产量得到。因此，包括杂化材料或由杂化材料制成的耦合输出元件可以非常简单地且低成本地制造。“透明的”在此理解为，相应的物体对于整个可见电磁光谱、对于在UV范围中和在红外范围或其子光谱中的电磁辐射而言近似完全可穿透的。由层序列发射的初级辐射例如可以位于可见的范围中或在电磁光谱的UV范围中。根据一个实施方式，对于发射的初级辐射，耦合输出元件具有大于95％的透明度、特别优选地耦合输出元件的透明度超过98％。在本文中，“层序列”理解为包括多于一个层的层序列，例如包括至少一个p型掺杂的和n型掺杂的半导体层的序列，其中层相叠地设置。层序列可以构成为外延层序列或构成为具有外延层序列(即构成为外延生长的半导体层序列)的发射辐射的半导体芯片。在此，层序列例如可以基于InGaAlN构成。基于InGaAlN的半导体芯片和半导体层序列尤其是这样的半导体芯片和半导体层序列，其中外延制造的半导体层序列具有由不同的单层构成的层序列，所述层序列包含至少一个单层，所述单层具有来自III-V族化合物半导体材料体系InxAlyGa1-x-yN的材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1。具有至少一个基于InGaAlN的有源层的半导体层序列例如可以发射在紫外至绿色的波长范围中的电磁辐射。替选地或附加地，半导体层序列或半导体芯片也可以基于InGaAlP，也就是说，半导体层序列可以具有不同的单层，其中至少一个单层具有来自III-V族化合物半导体材料体系InxAlyGa1-x-yP的材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1。具有至少一个基于InGaAlP的有源层的半导体层序列或半导体芯片例如可以优选发射具有一个或多个在绿色至红色的波长范围中的光谱组分的电磁辐射。替选地或附加地，半导体层序列或半导体芯片也可以具有其他的III-V族化合物半导体材料体系，例如基于AlGaAs的材料，或具有II-VI族化合物半导体材料体系。尤其，具有基于AlGaAs的材料的有源层可以适合于发射具有一个或多个在红色至红外的波长范围中的光谱组分的电磁辐射。有源的半导体层序列除了有源层以外可以包括其他的功能层和功能区域，例如p型或n型掺杂的载流子运输层，即电子或空穴运输层，未掺杂的或p型或n型掺杂的约束层、包覆层或波导层，阻挡层，平坦化层、缓冲层、保护层和/或电子以及上述层的组合。此外，例如可以在半导体层序列的背离生长衬底的侧上施加一个或多个镜层。在此描述的结构，有源层或其他的功能层和相关的区域是对于本领域技术人员而言尤其在构造、功能和结构方面已知的并进而在此不详细阐述。根据一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电子器件(1)，所述光电子器件包括：‑具有有源层的层序列(2)，所述有源层发射电磁初级辐射；‑至少一个透明的耦合输出元件(3，4，9)，所述耦合输出元件设置在所述电磁初级辐射的光路中，其中所述至少一个透明的耦合输出元件(3，4，9)包括杂化材料或由杂化材料制成，所述杂化材料具有下述结构：其中‑R1、R1’、R2、R2’和R5能够相同地或不同地选择并且选自包括下述材料的组：H，饱和的和不饱和的烷基残基，完全地或部分地取代的、饱和的和不饱和的烷基残基，芳烃，完全地或部分地取代的芳烃，杂环化合物和完全地或部分地取代的杂环化合物，‑R3、R3’、R4和R4’能够相同地或不同地选择并且选自包括下述材料的组：H，饱和的和不饱和的烷基残基，完全地或部分地取代的、饱和的和不饱和的烷基残基，烷氧基，芳氧基，胺基，酰胺，酯，芳烃，完全地或部分地取代的芳烃，杂环化合物和完全地或部分地取代的杂环化合物，‑X选自包括O、S和N‑R6的组，‑R6选自与R1、R1’、R2、R2’和R5相同的组，‑M和M’能够相同地或不同地选择并且选自包括B、Al、Si‑R7、Ge‑R7’和Ti‑R7”的组，‑Y选自包括O、S、N‑R5’和键合物的组，‑R5’能够选自与R1、R1’、R2、R2’、和R5相同的组并且R5’能够与R1、R1’、R2、R2’和R5相同地或不同地选择，‑R7、R7’和R7”能够相同地或不同地选择并且选自与R3、R3’、R4和R4’相同的组，并且‑n、m能够相同地或不同地选择并且1≤n，m≤10000。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.21 DE 102012108939.61.一种光电子器件(1)，所述光电子器件包括：-具有有源层的层序列(2)，所述有源层发射电磁初级辐射；-至少一个透明的耦合输出元件(3，4，9)，所述耦合输出元件设置在所述电磁初级辐射的光路中，其中所述至少一个透明的耦合输出元件(3，4，9)包括杂化材料，所述杂化材料具有下述结构：其中-R1、R1’、R2、R2’和R5能够相同地或不同地选择并且选自包括下述材料的组：H，饱和的烷基残基，完全地或部分地取代的、饱和的烷基残基，芳烃，完全地或部分地取代的芳烃，杂环化合物和完全地或部分地取代的杂环化合物，-R3、R3’、R4和R4’能够相同地或不同地选择并且选自包括下述材料的组：H，饱和的烷基残基，完全地或部分地取代的、饱和的烷基残基，烷氧基，芳氧基，胺基，酰胺，酯，芳烃，完全地或部分地取代的芳烃，杂环化合物和完全地或部分地取代的杂环化合物，-X选自包括O、S和N-R6的组，-R6选自与R1、R1’、R2、R2’和R5相同的组，-M和M’能够相同地或不同地选择并且选自包括B、Al、Si-R7、Ge-R7’和Ti-R7”的组，-Y选自包括O、S、N-R5’和键合物的组，-R5’能够选自与R1、R1’、R2、R2’和R5相同的组，并且R5’能够与R1、R1’、R2、R2’和R5相同地或不同地选择，-R7、R7’和R7”能够相同地或不同地选择并且选自与R3、R3’、R4和R4’相同的组，并且-n、m能够相同地或不同地选择并且1≤n，m≤10000，-其中所述至少一个耦合输出元件(3，4，9)以安置在所述层序列(2)之上的方式构成为囊封件(4)、透镜(9)和/或薄板(3)。2.根据权利要求1所述的光电子器件(1)，其中所述至少一个耦合输出元件(3，4，9)包括杂化材料或由杂化材料制成，所述杂化材料包括下述结构：3.根据权利要求1或2所述的器件(1)，其中所述至少一个耦合输出元件(3，4，9)包括杂化材料或由杂化材料制成，所述杂化材料具有下述结构:其中-R31、R31’、R41和R41’能够相同地或不同地选择并且选自包括下述材料的组：H，饱和的和不饱和的烷基残基，完全地或部分地取代的、饱和的和不饱和的烷基残基，芳烃，完全地或部分地取代的芳烃，缩合的芳烃，完全地或部分地取代的、缩合的芳烃，杂环化合物，完全地或部分地取代的杂环化合物，缩合的杂环化合物和完全地或部分地取代的、缩合的杂环化合物，-M’选自包括B、Al、Si-OR71、Ge-OR71’和Ti-OR71”的组，-M选自包括B、Al、Si-OR72、Ge-OR72’和Ti-OR72”的组，以及-R71、R71’和R71”能够相同地或不同地选择并且选自与R31、R31’、R41和R41’相同的组，并且-R72、R72’和R72”能够相同地或不同地选择并且选自与R31、R31’、R41和R41’相同的组。4.根据权利要求1或2所述的器件(1)，其中X＝O。5.根据权利要求1或2所述的器件(1)，其中所述至少一个耦合输出元件(3，4，9)包括杂化材料或由杂化材料制成，所述杂化材料包括下述结构：其中R31、R31’、R41、R41’...

【专利技术属性】
技术研发人员：格奥尔格·迪舍尔，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE