红外LED制造技术

一种具有单片的和堆叠状的结构(10)的红外LED，其具有：n掺杂的包括GaAs的基础衬底(14)、上包覆层(16)、用于产生红外辐射的有源层(18)、上包覆层(20)、电流分配层(24)以及上接通层(26)，其中，所述层以所提及的顺序布置，其中，所述上包覆层(20)与所述电流分配层(24)之间布置有第一隧道二极管(22)，并且其中，所述电流分配层(24)主要包括n掺杂的含Ga的具有大于1％的Ga含量的层。

Infrared LED

An infrared LED with a monolithic and stacked structure (10), which has a n doped base (14), an upper coating (16), an active layer (18) for generating infrared radiation, an upper coating (20), a current distribution layer (24), and an upper pass layer (26), wherein the layer is arranged in the order of reference, wherein, The upper layer (20) and the current distribution layer (24) are arranged with a first tunnel diode (22), in which the current distribution layer (24) mainly includes a layer with a N content of Ga with a Ga content greater than 1%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】红外LED
本专利技术涉及一种红外LED。
技术介绍
为了提高红外LED的效率，可以以不同的方式优化红外LED的外延结构。由DE102010014667A1已知一种具有外延结构的红外LED，所述外延结构在载体层与p掺杂的包覆层之间具有由一个或多个p掺杂的AlGaAs层构成的500nm厚的电流扩展层。由DE10211531A1已知一种红外LED外延结构，其除了多个由III-V族的化合物构成的半导体层之外为了提高效率具有高反射的金属层作为反射器。YongqinYu等人的文献《MOCVDgrowthofstrain-compensatedmulti-quantumwellslightemittingdiode》，2003出版的Vacuum，第69卷，第489-493页，研究红外发光二极管的量子效率以及光输出功率，所述红外发光二极管具有分别不同的由借助低压CVD渗入的InGaAs/GaAsP构成的MQW有源层。根据US2007/0075327A1，p掺杂的并且通过氢原子掺杂的III-V半导体层布置为p掺杂的包覆层与p掺杂的接通层之间的缓冲层，以便阻止接通层与包覆层之间的掺杂剂的扩散。由EP2009753A1已知一种多射束激光二极管，其由彼此上下地布置的并且通过隧道通道串联电连接的激光堆叠构成。
技术实现思路
在这些背景下，本专利技术的任务在于，说明一种扩展现有技术的设备。所述任务通过具有权利要求1的特征的红外LED解决。本专利技术的有利的构型是从属权利要求的主题。根据本专利技术的主题，红外LED具有单片的、堆叠状的并且外延生长的结构，所述结构具有包括GaAs的n掺杂的基础衬底、下包覆层、用于产生红外辐射的有源层、上包覆层、电流分配层以及上接通层，其中，所述层以所提及的顺序布置，其中，在上包覆层与电流分配层之间布置有第一隧道二极管，并且其中，电流分配层主要具有n掺杂的含Ga的层，所述n掺杂的含Ga的层具有大于1％的Ga含量。需要说明的是，有源层优选地构造为MQW层，其中，优选将有源层实施为InxGa1-xAs/GaAs1-yPy多量子阱结构(0.1≤x≤0.2并且0.1≤y≤0.3)。此外需要说明的是，MQW层包含一个或多个层，并且所述一个或多个MQW层具有比下包覆层和/或上包覆层更小的能带间隙能量(Bandlückenergie)。MQW层当前表示多量子阱结构(MultiQuantumWells或MQW)，其中，名称“量子阱结构”不包含关于量子化的维度的说明。此外，名称“量子阱结构”包括量子槽、量子线和量子点以及以上提及的结构的每种组合。可以理解，只要在两个接通层处施加合适的电压，则在MQW结构内产生红外光。光耦合输出优选地通过上接通层实现。此外需要说明的是，下包覆层优选地具有n掺杂和/或上包覆层优选地具有p掺杂。通过构造用于p掺杂的包覆层与电流分配层之间的第一隧道二极管的隧道二极管层可以特别简单地实现由n-AlGaAs构成的n掺杂的电流分配层。由于载流子在n掺杂的层内与p掺杂的电流分配层相比更高的迁移率(Beweglichkeit)，可以在更小的层厚度的情况下实现相同的电流分配或相同的效果。研究已经示出，p-Al26GaAs具有大约μp＝100cm2/Vs的迁移率，而在n-Al26GaAs内的迁移率是大约μn＝750cm2/Vs。由于n-AlGaAs电流分配层的与在能带间隙之外的p-AlGaAs层相比更小的吸收系数，以n-AlGaAs电流分配层代替p-AlGaAs的电流分配层可以提高LED的光功率。由此，与p-AlGaAs电流分配层相比可以提高n-AlGaAs的电流分配层的掺杂。通过提高的掺杂和n-AlGaAs电流分配层中的与p-AlGaAs电流分配层相比降低的横向电阻，可以提高电流的横向分配，也就是说，提高n电流分配层中的均匀性。在一种实施方式中，n掺杂的电流分配层由GaAs或AlGaAs或InGaP构成。优选地，电流分配层包括n掺杂的AlxGa1-xAs层，所述n掺杂的AlxGa1-xAs层具有0％至20％之间的Al含量x。在一种扩展方案中，n掺杂的电流分配层具有0.1μm至4.0μm的厚度。优选地，电流分配层具有0.5μm至2.5μm之间的厚度并且最优选具有1.5μm的厚度。在一种实施方式中，电流分配层具有比1.0E18N/cm3更大的n掺杂剂浓度。优选地，电流分配层的掺杂剂浓度处于4E17N/cm3至5E18N/cm3的范围内。此外优选地，电流分配层具有层电阻R□＜400Ω或R□＜75Ω。在一种实施方式中，电流分配层具有0.1μm至5μm的范围内的厚度和/或4Ω至350Ω的范围内的R□，或者电流分配层具有0.2μm至1.5μm的范围内的厚度和/或4Ω至75Ω的范围内的层电阻R□。层电阻R□当前理解为特定的面电阻。根据本专利技术的设备的优点是：降低尺寸以及提高光功率和降低制造成本。根据本专利技术的设备的另一优点是：通过使用n掺杂的上电流分配层结合电流分配层与上包覆层之间的隧道二极管还可以使用n掺杂的GaAs衬底用于制造红外LED。在不根据本专利技术使用第一隧道二极管的情况下，必须使用更昂贵的并且质量更差的p-GaAs衬底用于制造LED。在一种替代的实施方式中，在电流分配层与上接通层之间布置有第二隧道二极管，并且p掺杂地构造上接通层，使得在连接端方面向外地得出所述结构的接口，所述接口与不具有隧道二极管层的经典的红外LED结构相一致。根据另一扩展方案，下包覆层和/或上包覆层由GaAs或AlGaAs或InGaAsP或GaAsP或InGaP或AlInGaP构成，或者主要包括由GaAs或AlGaAs或InGaAsP或GaAsP或InGaP或AlInGaP构成的化合物。在另一实施方式中，有源层的厚度或MQW层的厚度构造在15nm至350nm之间或在30nm至300nm之间或最优选地在200nm至400nm之间。在一种扩展方案中，有源层的厚度或MQW层的厚度具有300nm。优选地，隧道二极管具有30nm至150nm之间的厚度、优选45nm至55nm之间的厚度并且最优选50nm的厚度。优点是：与p掺杂的电流分配层的通常的厚度相比可以节省超过4μm的层厚度，所述层厚度相应于大约35％的节省并且以附加的隧道二极管对明显地降低红外LED的结构高度和提高光功率作出贡献。在一种实施方式中，在n掺杂的基础衬底以下构造n掺杂的下接通层。在一种扩展方案中，第一隧道二极管和/或第二隧道二极管包括含As的层，其中，所述含As的层以碳掺杂。在另一实施方式中，第一隧道二极管和/或第二隧道二极管包括含P的层，其中，所述含P的以碲层掺杂。优选地，第一隧道二极管和/或第二隧道二极管包括具有大于3×1018N/cm3的掺杂剂浓度的至少一个n掺杂的层和具有大于1×1019N/cm3的掺杂剂浓度的至少一个p掺杂的层。可以理解，在第一隧道二极管的情况下，在p包覆层上首先布置有p掺杂的隧道二级管层，并且接下来跟随n掺杂的隧道二极管层，并且此后跟随n电流分配层。在第二隧道二极管的情况下，掺杂层的极性的顺序是相反的。在n电流分配层之后跟随n隧道二极管层，并且接下来跟随p隧道二极管层，并且此后跟随p接通层。附图说明以下参照附图进一步阐述本专利技术。在此，同类的部分以同样的标志来标记。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外LED，其具有单片的和堆叠状的结构(10)，所述红外LED具有：包括GaAs的n掺杂的基础衬底(14)、下包覆层(16)、用于产生红外辐射的有源层(18)、上包覆层(20)、电流分配层(24)以及上接通层(26)，其中，这些层以所提及的顺序布置，其特征在于，在所述上包覆层(20)与所述电流分配层(24)之间布置有第一隧道二极管(22)，其中，所述电流分配层(24)主要具有n掺杂的含Ga的层，所述n掺杂的含Ga的层具有大于1％的Ga含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 DE 102015011635.51.一种红外LED，其具有单片的和堆叠状的结构(10)，所述红外LED具有：包括GaAs的n掺杂的基础衬底(14)、下包覆层(16)、用于产生红外辐射的有源层(18)、上包覆层(20)、电流分配层(24)以及上接通层(26)，其中，这些层以所提及的顺序布置，其特征在于，在所述上包覆层(20)与所述电流分配层(24)之间布置有第一隧道二极管(22)，其中，所述电流分配层(24)主要具有n掺杂的含Ga的层，所述n掺杂的含Ga的层具有大于1％的Ga含量。2.根据权利要求1所述的红外LED，其特征在于，在所述电流分配层(24)与所述上接通层(26)之间布置有第二隧道二极管(28)并且所述上接通层(26)是p掺杂的。3.根据权利要求1或2所述的红外LED，其特征在于，所述下包覆层(16)主要包括由GaAs或AlGaAs或InGaAsP或GaAsP或InGaP或AlInGaP构成的化合物。4.根据以上权利要求中一项或多项所述的红外LED，其特征在于，所述上包覆层(20)主要包括由GaAs或AlGaAs或InGaAsP或GaAsP或InGaP或AlInGaP构成的化合物。5.根据以上权利要求中一项或多项所述的红外LED，其特征在于，所述有源层(18)由多量子阱结构构成并且具有15nm至350nm之间的厚度或30nm至300nm之间的厚度。6.根据以上权利要求中一项或多项所述的红外LED，其特征在于，所述电流分配层(24)具有0.1μm至3.0μm之间的厚度。7.根据以上权...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·富尔曼，M·莫伊泽尔，
申请(专利权)人：阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE