光电子器件制造技术

本发明专利技术描述了一种光电子器件，该光电子器件包括：半导体本体（３），其在光电子器件工作时产生第一波长的电磁辐射；以及单独的光学元件（９），其在半导体本体的辐射方向上间隔地设置在半导体本体（３）之后。光学元件（９）具有至少一种第一波长转换材料（１０），该波长转换材料将第一波长的辐射转换成与第一波长不同的第二波长的辐射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电子器件本专利技术涉及一种具有波长转换材料的光电子器件。例如在出版物WO 97/50132中已描述了具有波长转换材料的发射辐 射的光电子器件。这种光电子器件包括半导体本体和波长转换材料，其中 该半导体本体在工作时发射电磁辐射，该波长转换材料被引入半导体本体 的包封物中或者设置在半导体本体上的层中。波长转换材料将半导体本体 发射的电磁辐射的一部分转换成其它波长(通常为更大波长)的辐射，使 得该器件发射混合辐射。如在出版物DE 102 61 428中所描述的那样，也可以在发射辐射的半 导体本体之后设置多个具有不同波长转换材料的层，使得由发射辐射的本 体所发射的辐射的不同成分通过不同的波长转换层转换成不同光镨范围 的辐射。过去曾尝试过改进具有波长转换材料的光电子器件的效率，其方式是 一方面提高半导体本体和波长转换材料的效率，而另一方面相应地改进器 件壳体的几何形状。本专利技术的任务是^供一种具有波长转换材料的光电子器件，其具有高 的效率。本专利技术的另一任务在于，提供一种具有波长转换材料的光电子器 件，其具有高的效率并且同时具有良好的显色性(Farbwiedergabe)。这些任务通过具有权利要求1所述特征的光电子器件来解决。该光电 子器件的一些有利的改进方案和实施形式在从属权利要求2至25中说明。具有高效率的光电子器件尤其包括-半导体本体，其在光电子器件工作时发射第一波长的电磁辐射，以及-独立的光学元件，其在半导体本体的辐射方向上间隔地^:置在半导体本 体之后，其中光学元件包括至少一个第一波长转换材料，该材料将第一波 长的辐射转换成与第一波长不同的第二波长的辐射。间隔地在该上下文中尤其是表示光学元件以预先给定的方式和 方法在空间上与半导体本体分离地设置，其中在半导体本体与光学元件之 间构建有被限定的中间空间，该中间空间不含有波长转换材料。5由于与发射辐射的半导体本体间隔地设置的光学元件包括第一波长 转换材料，所以第一波长转换材料也与产生辐射的半导体本体间隔地设 置。与其中第 一波长转换材料直接紧靠发射辐射的半导体本体并且尤其是 直接紧靠其发射辐射的正面设置的光电子器件相比，例如在半导体本体的 包封物内或者层内有利地提高了部件的效率。此外，特别有利的是将波长 转换材料引入光学元件中，该光学元件用于射束成形并且基本上确定了器 件的辐射特性，因为这样通常不仅实现了提高的辐射特性，而且实现了特 别均匀的辐射特性。在一种特别优选的实施形式中，波长转换材料包括颗粒，并且光学元 件包括基体材料，颗粒嵌入该基体材料中。由于半导体本体所发射的辐射 以及波长转换材料所转换的辐射通常在颗粒上被散射，并且由于波长转换 材料在任意方向上发射辐射，所以包括颗粒的波长转换材料通常提高了器件的辐射特性的均匀性。此外，在具有确定的几何形状的单独的光学元件 中，与半导体本体间隔设置第一波长转换材料的颗粒具有这样的优点，即少量的辐射(尤其是转换后的辐射)通过在颗粒上的^t射反向偏转进半导 体本体中，并且当在直接紧靠半导体本体的波长转换元件中(如在层或者包封物中)包含该波长转换材料时，该辐射在半导体本体中,皮吸收。在一种特别优选的实施形式中，第一波长来源于紫外、蓝光和/或绿 光光镨范围。由于波长转换材料通常将辐射转换成更大波长的辐射，所以 在可见光镨范围的短波端的波长和紫外光语范围中的波长尤其适合于与 波长转换材料结合地应用。发射紫外、蓝光和/或绿光辐射的半导体本体优选地包括有源的层序 列，该有源的层序列适于发射相应光语范围的电磁辐射，并且该层序列由 基于氮化物或者磷化物的化合物半导体材料构成。基于氮化物的化合物半导体材料在上下文中表示，有源的层序列 或者有源层序列中的至少一部分包括氮化物—III —化合物半导体材料， 优选包括AlnGanJih-n-JV,其中0^11《1、 0《m《l并且n + m《1 。在此，该 材料并非一定必须具有按照上面的式子的在数学上精确的组分。更准确地 说，它可以具有一种或者多种掺杂材料以及附加的组成成分，它们基本上不改变该AlnGamllh-n-JV材料的物理特性。然而，出于简单的原因，上面的式子仅仅包含晶格的主要组成成分(Al， Ga， In， N)，即使这些成 分还可部分被少量其它材料所代替。基于磷化物的化合物半导体材料在上下文中表示，有源的层序列 或者有源层序列中的至少一部分包括磷化物-III -化合物半导体材料，优选包括AlnGanJih-nmP，其中0^11《1、 0《m《l并且n + m《l 。在此，该材料并非一定必须具有按照上面的式子的在数学上精确的组分。更准确地 说，它可以具有一种或者多种掺杂材料以及附加的组成成分，它们基本上不改变该AlnGamIni-n-mP材料的物理特性。然而，出于简单的原因，上 面的式子仅仅包含晶格的主要组成成分(A1, Ga， In， P)，即使这些成 分还可部分被少量其它材料所代替。半导体本体的有源层序列例如外延地生长，并且优选包括pn结、双 异质结构、单量子阱或者特别优选地包括多量子阱结构用于产生辐射。术 语量子阱结构在此不包含关于量子化的维数的说明。因此，该术语尤其包 括量子槽、量子线和量子点以及这些结构的任意组合。例如，发光二极管芯片(简称LED芯片)或者薄膜发光二极管芯 片(简称薄膜LED芯片)用作半导体本体。然而，其它产生辐射的半 导体本体如激光二极管也适于使用在该器件中。薄JOL光二极管芯片的特色尤其是至少一个以下特征-在产生辐射的外延层序列的朝着支承元件的第一主面上施加或者构建 有反射层，该>^射层将外延层序列中所产生的电磁辐射的至少一部分>^射 回该外延层序列中；以及-外延层序列具有20pm或者更小范围中的厚度，特别是1m范围中的 厚度。此外，外延层序列优选含有至少一个如下的半导体层该半导体层带 有至少一个具有混匀结构的面。在理想情况下，该混匀结构导致光在外 延的外延层序列中的近似各态历经的分布，也就是说，该结构具有尽可能 各态历经的随机^t射特性。薄膜发光二极管的基本原理例如在1993年10月18日，I. Schnitzer 等人所著的Appl. Phys. Lett. 63(16)，第2174 - 2176页中进行了描述， 其公开内容通过引用结合于此。薄J^L光二极管芯片良好近似于朗伯表面辐射器，并且因此特别适合 于在光学系统中的应用，例如用于前大灯。如果第一波长来源于可见光镨范围，则该器件优^iL射多色的混合辐射，该混合辐射包括第一波长的辐射和第二波长的辐射。在此，尤其是用 概念多色的混合辐射表示包括不同颜色的辐射的混合辐射。特别优选地，混合辐射的色度坐标处于CIE标准色表的白色范围中。这样，通过 波长转换材料的选择和浓度产生其色度坐标可在宽范围中调整的器件。特别优选的是，与将蓝光辐射转换成黄光辐射的波长转换材料相结合 地使用发射蓝光光语范围的辐射的半导体本体。以这样的方式和方法实现 了一种光电子器件，其发射具有在CIE标准色表的白色范围中的色度坐 标的混合辐射。然而，如果半导体本体^射不可见辐射，例如来自UV范围的辐射， 则争取达到尽可能完全地转换该辐射，因为该辐射对器件的亮度没有贡 献。在短波辐射如UV辐射的情况下，这种辐射甚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电子器件，具有：　　　　－半导体本体（３），其在光电子器件工作时发射第一波长的电磁辐射，以及　　　　－单独的光学元件（９），其在半导体本体的辐射方向上间隔地设置在半导体本体（３）之后，其中光学元件（９）包括至少一种第一波长转换材料（１０），该波长转换材料将第一波长的辐射转换成与第一波长不同的第二波长的辐射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-8-30 10 2005 041 063.4;DE 2006-5-3 10 20061.一种光电子器件，具有-半导体本体(3)，其在光电子器件工作时发射第一波长的电磁辐射，以及-单独的光学元件(9)，其在半导体本体的辐射方向上间隔地设置在半导体本体(3)之后，其中光学元件(9)包括至少一种第一波长转换材料(10)，该波长转换材料将第一波长的辐射转换成与第一波长不同的第二波长的辐射。2. 根据权利要求l所述的光电子器件，其中 -第一波长转换材料(10)包括颗粒，并且-光学元件(9 )具有基体材料(91),第一波长转换材料(10 )的颗 粒嵌入该基体材料中。3. 根据权利要求1或者2所述的光电子器件，其中第一波长来源于 紫外、蓝光和/或绿光光镨范围。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的光电子器件，其中该器件发 射多色的混合辐射，该混合辐射包括第一波长的辐射和第二波长的辐射。5. 根据权利要求4所述的光电子器件，其中混合辐射具有在CIE标 准色表的白色范围中的色度坐标。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的光电子器件，其中第一波长 来源于蓝光光镨范围而第二波长来源于黄光光镨范围。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的光电子器件，其中半导体本 体(3)设置有对于器件的辐射透明的包封物(8)。8. 根据权利要求7所述的光电子器件，其中包封物(8)包含基体材 料(81)，该基体材料包括硅树脂材料和/或折射率相匹配的材料。9. 根据权利要求7或者8所述的光电子器件，其中包封物(8)包括 至少一种与第一波长转换材料不同的第二波长转换材料(12)。10. 根据权利要求9所述的光电子器件，其中第二波长转换材料(12) 将第一波长的辐射转换成与第一和第二波长不同的第三波长的辐射，使得 器件发射混合辐射，该混合辐射包括第二波长的辐射、第三波长的辐射以 及必要时包括第一波长的辐射。11. 根据权利要求9或者10所述的光电子器件，其中第二波长转换 材料(12)包括颗粒，这些颗粒嵌在包封物(8)的基体材料(81)中。12. 根据权利要求7至11中任一项所述的光电子器件，其中在包封 物(8)与单独的光学元件(9)之间设置有耦合层(11),该耦合层具有 折射率相匹配的材料。13. 根据上述权利要求中任一项所述的光电子器件，其中在半导体本 体(3 )上施加有波长转换层(13 )，该波长转换层包括至少一种与第一波 长转换材料以及必要时与第二波长转换材料(IO， 12)不同的第三波长转 换材料(14 )。14...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝尔特布劳内，赫贝特布伦纳，基尔斯廷彼得森，约格施特劳斯，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]