光电子半导体器件和散射体制造技术

在光电子半导体器件（1）的至少一个实施形式中，所述光电子半导体器件具有一个光电子半导体芯片（2）。此外，半导体器件（1）包括至少一个散射体（34），所述散射体包含辐射能穿透的基体材料（3）和嵌入其中的由颗粒材料构成的散射颗粒（4）。散射体（34）设置在半导体芯片（2）下游。在温度改变时，基体材料（3）和颗粒材料之间的折射率差异改变。在温度为300K时，基体材料（3）和颗粒材料之间的折射率差异最高为0.15。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提出一种光电子半导体器件。此外，提出一种用于光电子半导体器件的散射体。
技术实现思路
要实现的目的在于提出一种光电子半导体器件，所述光电子半导体器件显示出近似稳定的光谱发射特性。此外，要实现的目的在于提出一种用于这样的半导体器件的散射体。根据光电子半导体器件的至少一个实施形式，所述光电子半导体器件包括一个或多个光电子半导体芯片。所述半导体芯片尤其为基于II1-V-半导体材料的半导体芯片。例如，半导体芯片基于例如为AlnIrvnGamN的氮化物化合物半导体材料或者基于AlnIrvnGamP,其中相应地O彡η彡1，0彡m彡I并且n+m彡I。在此，所述材料能够具有一种或多种掺杂物以及附加的成分。然而，为了简单性，仅提出晶格的主要成分，也就是Al、Ga、In、N或P，即使所述主要成分能够部分地由少量的其他物质替代和/或补充。优选地，光电子半导体芯片设置成，在半导体器件运行时，产生例如在蓝色的、绿色的、黄色和/或红色的光谱范围内的可见辐射。所述辐射产生优选地在至少一个有源区中进行，所述有源区包含至少一个量子阱结构和/或至少一个pn结。半导体器件的全部半导体芯片能够是结构相同的。替选地，可能的是，半导体器件包含不同类型的、尤其是基于不同的半导体材料的半导体芯片，所述半导体芯片优选地设置成用于在不同的光谱范围内发射。根据至少一个实施形式，光电子半导体器件是发光二极管，缩写为LED。换言之，那么半导体器件发射不相干辐射。根据光电子半导体器件的至少一个实施形式，所述光电子半导体器件包括至少一个散射体。散射体具有对辐射而言能穿透的、优选地清晰可见的以及透明的基体材料，在所述基体材料中嵌入散射颗粒。散射颗粒由颗粒材料构成。颗粒材料不同于基体材料。根据散射体的至少一个实施形式，所述散射体设置成没有引起或几乎没有引起由半导体芯片发射的辐射的光谱的变化。尤其地，散射体不含过滤介质和/或不含转换介质，所述转换介质设置成用于对由半导体芯片发射的辐射进行部分的或完全的波长转换。那么因此，散射体仅仅或基本上设置成用于对由半导体芯片发射的辐射进行散射和/或反射，而不用于对所述辐射进行吸收或光谱转化。根据光电子半导体器件的至少一个实施形式，散射体设置在至少一个所述半导体芯片下游。如果半导体器件具有多个结构相同的半导体芯片，那么共同的散射体设置在半导体芯片下游，或者尤其地，在所述半导体芯片中的每一个下游设置有各自的散射体。如果半导体器件具有彼此不同的、结构不同的半导体芯片，那么可仅在半导体芯片中的一部分下游设置有散射体。设置在下游尤其意味着，散射体沿着主发射方向跟随着半导体芯片。散射体能够直接设置在半导体芯片处或半导体芯片上。根据光电子半导体器件的至少一个实施形式，在温度改变时，基体材料和颗粒材料之间的折射率差异改变。换言之，基体材料的折射率的依据温度的变化曲线不同于颗粒材料的折射率的依据温度的变化曲线。例如，不仅对于基体材料而且对于颗粒材料而言，能够近似地由直线对于重要温度范围内的温度的折射率进行描述。那么，描述基体材料以及颗粒材料的依据温度的折射率的直线能够具有彼此不同的斜率。所述斜率能够具有相同的或者不同的符号。根据光电子半导体器件的至少一个实施形式，在温度为300K时，基体材料和颗粒材料之间的折射率差异最高为0.15，优选最高为0.10，尤其最高为0.07或者最高为0.05。也就是说，在室温时，基体材料和颗粒材料之间的折射率差异相对较小。然而，优选地，折射率彼此不同，使得折射率差异不为零。在光电子半导体器件的至少一个实施形式中，所述光电子半导体器件具有一个或多个光电子半导体芯片，所述光电子半导体芯片尤其设为用于发射可见光。此外，半导体器件包括至少一个散射体，所述散射体包含辐射能穿透的、优选为透明的基体材料和嵌入所述基体材料中的由颗粒材料构成的散射颗粒。散射体设置在至少一个所述半导体芯片下游，尤其沿着半导体芯片的主发射方向设置在其下游。在温度改变时，基体材料和颗粒材料之间的折射率差异改变。当温度为300K时，基体材料和颗粒材料之间的折射率差异最高为0.15。例如为发光二极管的光电子半导体器件在不同的温度下运行。例如，在接上时，半导体芯片的有源区大致具有例如为室温的环境温度。在预热阶段期间，有源区的温度升高，典型地，直到达到静态工作点中的稳定温度，其中所述预热阶段的持续时间尤其与半导体芯片以及半导体器件的热阻相关并且与到散热器的连接相关。所述过程通常发生在接通后的首个10分钟至30分钟的时间段中。在预热阶段之后，温度例如为大约75°C和125°C之间，其中在静态工作点中，温度也能够超过150°C。在用于光电子半导体芯片的材料系统中，尤其在存在恒定的、依据温度的电流时，光通量或辐射通量典型地相关于温度而改变。较高的工作温度通常导致光通量的降低。例如，对于基于InGaN的半导体芯片而言，光通量在100°C时大约为在25°C时的光通量的85%。在基于InGaAlP的半导体芯片中，尤其地，所述现象也表现为更强，这是因为发射波长从较高的眼睛灵敏度的范围内移出。这样，在基于InGaAlP的、在黄色光谱范围内发射的半导体芯片中，亮度在100°C时能够下降到在25°C时的该数值的大约40%，在发射在红色波长范围内的情况下，参照由人眼感觉到的亮度，所述下降能够为大约50%。光通量的这种温度相关性能够在应用中引起问题。例如在汽车领域中的闪光灯或尾灯中，要达到特定的、预设的光通量。如果使用的发光二极管是冷的、接近于室温，那么所述发光二极管太亮。在工作室或起居室的普通照明中，尤其将发射淡绿色-白色的半导体芯片与红色的半导体芯片相互组合，或者将红色的、绿色的、蓝色的和/或黄色的半导体芯片相互组合。在以不同类型发射的半导体芯片的这种组合中和在伴随着温度升高，红色的以及必要时黄色的LED的光通量相对大幅下降时，能够造成强烈的色彩变化。例如，相关的色温从室温时的大约2400K改变600K，至大约在100°C时的半导体芯片的静态工作点处的3000K。因此，只有在大约10分钟至30分钟后达到期望的光色之前，才在接通后发射淡红色的光。此外，这种依据温度的并且在较长时间段内持续的色彩变化在尾灯中引起例如对于液晶显示的问题。通过使用所谓的全转换发光二极管，能够降低或避免发射的辐射的这种亮度变化或光谱组成的变化。在所述尤其基于InGaN材料系统的发光二极管中，在半导体芯片中发射的辐射通过转换材料完全地转化为其他波长的辐射。然而，这种发光二极管相对较贵。此外可对亮度和/或光谱组成进行电子再调整，例如结合温度传感器和/或光学传感器和之后的例如借助于脉冲宽度调制的电子控制。然而，所述用于再调整的方法是相对较耗费的并且复杂的以及相对较昂贵的。在提出的光电子半导体器件中，替选地或者附加地，通过散射体对光通量的温度特性产生影响。由于基体材料和颗粒材料的折射率的温度特性不同，与在例如为大约100°c时的静态工作点中的折射率差异相比，室温时的折射率差异发生改变。由于折射率差异的改变，散射体的散射光的特性改变。因此，可能的是，散射体在室温时较强地散射，并且散射性能在更高的温度时减弱。换言之，由于半导体芯片依据温度的效率，通过散射体能够补偿光通量的下降。因此，由散射体和半导体芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.20 DE 102010034915.11.光电子半导体器件(1)，具有: -一个或多个光电 子半导体芯片(2),以及 -至少一个散射体(34)，所述散射体具有辐射能穿透的基体材料(3)和嵌入到所述基体材料中的由颗粒材料构成的散射颗粒(4)，并且所述散射体设置在至少一个所述半导体芯片(2)下游， 其中当温度改变时，所述基体材料(3)和所述颗粒材料之间的折射率差异改变，并且所述基体材料(3)和所述颗粒材料之间的所述折射率差异在温度为300K时最高为0.15。2.根据上一项权利要求所述的光电子半导体器件(1)， 其中所述颗粒材料在温度为300K时具有与所述基体材料相比更小的折射率。3.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件(1)， 其中，在300K至450K的、其中包括边界值的温度范围内，所述基体材料(3 )的折射率随着温度升高而降低。4.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件(1)， 其中，在300K至450K的、其中包括边界值的温度范围内，所述颗粒材料(3 )的折射率随着温度升高而上升。5.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件(1)， 其中，在300K至375K的、其中包括边界值的温度范围内，所述基体材料(3)和所述颗粒材料之间的所述折射率差异随着温度升高而降低。6.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件(1)， 其中在375K至450K的、其中包括边界值的温度范围内的至少一个温度下，对在工作时在所述半导体芯片(2)中产生的辐射而言，所述散射颗粒(4)的平均散射横截面为在温度为300K时所述散射颗粒(4)的平均散射横截面的最高25%。7.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件(1)， 其中所述基体材料(3)和所述颗粒材料之间的所述折射率差异在温度为300K时为最低0.02和/或在温度为400K时为最高0.01。8.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件(1)， 其中所述基体材料(3)包含或者为下述材料之一或由至少两种下述材料组成的混合物:硅树脂、环氧化物、聚氨酯、丙烯酸酯、聚碳酸酯。9.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件(1)， 其中所述颗粒材料在300K至450K的、其中包括边界值的温度范围内是透明的以及清...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·维尔特，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：
国别省市：