光电子器件制造技术

本发明专利技术提出了一种光电子器件（１），其具有带有半导体层序列的半导体本体（２）。半导体本体（２）的半导体层序列具有设计用于产生泵浦辐射的泵浦区（３）和设计用于产生发射辐射的发射区（４）。泵浦区（３）和发射区（４）相叠地设置。泵浦辐射在光电子器件（１）的工作中以光学方式泵浦发射区（４）。在光电子器件（１）的工作中，发射辐射在横向方向上从半导体本体（２）出射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电子器件 本申请涉及一种光电子器件。在基于氮化物的化合物半导体的半导体激光二极管情况下，生成辐射的效率通常 随着增大的波长而降低。这使得生成绿色光谱范围中的辐射变得困难。因此，目前通常通 过如下方式来产生绿色激光辐射借助非线性光学晶体将红外光谱范围中的激光辐射频率 翻倍。这与比较大的校准开销以及安装开销关联。此外还有这种晶体的成本以及比较低的 转换效率。本专利技术的一个任务是，提出一种光电子器件，其发射辐射在如下光谱范围中该光 谱范围不能直接借助传统的半导体激光二极管覆盖。该任务通过权利要求1的主题来解决。有利的扩展方案和改进方案是从属权利要 求的主题。根据一个实施形式，光电子器件具有带有半导体层序列的半导体本体，其中该半 导体层序列具有设计用于产生泵浦辐射的泵浦区和设计用于产生发射辐射的发射区。泵浦 区和发射区相叠地设置。泵浦辐射在光电子器件的工作中以光学方式泵浦发射区。在光电 子器件的工作中，发射辐射在横向方向上从半导体本体出射。借助泵浦辐射，可以在发射区 中简化地产生辐射，该辐射的峰值波长在对于传统的半导体激光二极管难以达到的光谱范 围中。在发射区中产生的辐射优选是相干的。在光电子器件的工作中，泵浦区优选被电泵浦。于是，电功率至少部分地转换为泵 浦辐射形式的光功率并且随后转换为发射辐射。发射辐射和泵浦辐射优选在横向方向上传播。泵浦辐射于是可以与发射辐射一样 在半导体本体中在横向方向上传播。在此，横向方向理解为如下的方向该方向在半导体层 序列的半导体层的主延伸平面中走向。此外，发射区和泵浦区可以设置在共同的波导中。在一个优选的改进方案中，发射区和泵浦区设置在两个罩层之间。此外罩层优 选分别具有如下折射率该折射率低于分别设置在罩层的朝向泵浦区和发射区的侧上 的半导体层的折射率。罩层于是可以引起泵浦辐射和发射辐射的同时的侧向的波引导 (Wellenfuehrung) 0在一个优选的扩展方案中，在光电子器件的工作中一种电荷类型的载流子、即电 子或者空穴通过发射区注入到泵浦区中。优选的是，为了注入载流子而设计了第一接触层 和第二接触层，其中发射区和泵浦区设置在这些接触层之间。通过将发射区设置在第一接 触层和第二接触层之间，可以特别紧凑地构建光电子器件。此外，发射区与泵浦辐射的光耦 合被简化。发射辐射的峰值波长合乎目的地大于泵浦辐射的峰值波长。于是保证了泵浦辐射 在发射区中的有效吸收。在一个扩展变形方案中，发射辐射的峰值波长和/或泵浦辐射的峰值波长在紫外 光谱范围中或者在可见光谱范围中。例如，泵浦辐射的峰值波长可以在蓝色或者紫外光谱 范围中，而发射辐射在绿色光谱范围中。绿色光谱范围尤其是理解为在490nm到570nm之 间的范围，其中包括端点值。紫外光谱范围大致包括Inm至380nm的波长范围。此外，发射辐射的峰值波长可以在480nm到600nm之间，其中包括端点值。发射区和/或泵浦区优选包含III-V半导体材料。尤其是，发射区和/或泵浦区 可以包含AlxInyGai_x_yN，其中O彡χ彡1，0彡y彡1并且x+y彡1。该半导体材料特别适于 产生在紫外和可见光谱范围、尤其是蓝色和绿色光谱范围中的辐射。在一种可替选的扩展变形方案中，发射辐射的峰值波长和/或泵浦辐射的峰值波 长在红外或者红色光谱范围中。尤其是为了产生红色和红外光谱范围中的辐射，发射区和 / 或泵浦区可以包含 AlxInyGai_x_ySb、AlxInyGa1^yAs 或者 AlxInyGai_x_yP，分别有 O 彡 χ 彡 1， O ^ y ^ 1 并且 x+y 彡 1。可替选地或者补充地，发射区和/或泵浦区可以包含III-V半导体材料，例如 InGaAsN,带有最高5%的氮含量。这种半导体材料也称为“稀释的氮化物”。在一个优选的扩展方案中，发射区和/或泵浦区具有量子结构。术语量子结构在 本申请的范围中尤其是包括任何如下结构其中载流子由于限制(“confinement”)而会经 历其能量状态的量子化。尤其是术语量子结构并不包含关于量子化的维数的说明。由此， 其尤其是包括量子槽、量子线和量子点以及这些结构的任意组合。在一个优选的改进方案中，带隙对应于与量子层邻接的半导体层，譬如在两个相 邻的量子层之间的势垒层、与泵浦区的量子层邻接的半导体层。于是，与发射区和泵浦区中 的量子层可以邻接有尤其是关于其材料成分方面分别类似地实施的半导体材料。于是简化 了具有高的晶体质量的发射区和泵浦区的构建。在一个优选的扩展方案中，在半导体本体中构建有载流子势垒。载流子势垒优选 对于一种电荷类型具有比对于另外的电荷类型更高的可穿过性。载流子势垒于是可以实施 为空穴势垒或者电子势垒。在泵浦区的电泵浦的情况下于是可以更好地实现电子空穴对的 发射辐射的复合主要在泵浦区中进行。设置在半导体本体的η导电地掺杂的区域中的载流子势垒或者与半导体本体的η 导电地掺杂的区域邻接地设置的载流子势垒优选实施为空穴势垒。相应地，设置在半导体本体的ρ导电地掺杂的区域中的载流子势垒或者与半导体 本体的P导电地掺杂的区域邻接地设置的载流子势垒优选实施为电子势垒。空穴势垒例如可以借助如下半导体层来形成该半导体层的价带边缘 (Valenzbandkante)位于邻接的半导体层的价带边缘之下。相应地，可以借助如下半导体层 来形成电子势垒该半导体层的导带边缘位于邻接的半导体层的导带边缘之上。可替选地或者补充地，载流子势垒可以实施为隧道势垒。优选的是，隧道势垒具有 带隙，该带隙大于邻接的半导体材料的带隙。隧道势垒优选具有最大IOnm的厚度，优选为最大5nm、例如2nm的厚度。载流子由 于量子力学的隧道效应可以克服该隧道势垒。隧道概率(Tunnelwahrscheinlichkeit)在 此通常对于不同导电类型的载流子是不同的。因此，对于一种电荷类型(通常为电子)的 可穿过性高于对于另一电荷类型的可穿过性。在一个优选的扩展方案中，在泵浦区的背离载流子势垒的侧上设置有另外的载流 子势垒。在此合乎目的的是，载流子势垒实施为空穴势垒而另外的载流子势垒实施为电子 势垒，或者相反。电子空穴对的复合于是可以特别有利地限制在泵浦区域上。于是可以在 很大程度上提高电功率至泵浦辐射的转换效率。载流子势垒可以构建在泵浦区和发射区之间。于是，注入的载流子的复合可以简 化地限制到泵浦区上。可替选地，载流子势垒也可以设置在泵浦区的背离发射区的侧上。在一个优选的扩展方案中，半导体层序列的半导体层的层厚度实施为使得泵浦辐 射的预先给定的部分与发射区以光学方式耦合。尤其是，泵浦辐射与发射区的耦合程度可 以通过相对于在光电子器件的工作中在垂直方向上形成的泵浦辐射的光学模式合适地设 置发射区来调节。在一个扩展变形方案中，发射区和泵浦区在垂直的、即侧向的方向上分别设计用 于在相同等级的光学模式中工作。特别地，发射区和泵浦区可以在垂直方向上分别设计用 于在光学基本模式中工作。此外，优选的是调节发射区和泵浦区之间的距离，使得泵浦辐射的预先给定的部 分与发射区以光学方式耦合。发射区与泵浦辐射的光学模式的强度最大值(尤其是在光学 基本模式情况下唯一的强度最大值)的距离越小，则发射区与泵浦辐射的光学耦合越强。发射区和泵浦区可以在垂直方向上也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电子器件（１），其具有带有半导体层序列的半导体本体（２），其中－半导体本体（２）的半导体层序列具有设计用于产生泵浦辐射的泵浦区（３）和设计用于产生发射辐射的发射区（４）；－泵浦区（３）和发射区（４）相叠地设置；－泵浦辐射在光电子器件（１）的工作中以光学方式泵浦发射区（４）；以及－在光电子器件（１）的工作中，发射辐射在横向方向上从半导体本体（２）出射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯扎巴蒂尔，彼得布里克，克里斯托夫艾克勒，
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：DE[德国]