发光和激光作用半导体装置和方法制造方法及图纸

本申请涉及发光和激光作用半导体装置和方法。本发明专利技术揭示一种半导体发光装置，其包含：异质结双极型发光晶体管，其具有位于发射极区与集极区之间的基极区；发射极电极、基极电极和集极电极，其分别用于使电信号与所述发射极区、基极区和集极区耦合；以及位于所述基极区中的量子大小区；所述基极区包含位于所述量子大小区的发射极侧上的第一基极子区，和位于所述量子大小区的集极侧上的第二基极子区；且所述第一和第二基极子区具有不对称带结构。还揭示一种从两端半导体结构产生光发射的方法。

【技术实现步骤摘要】
分案申请的相关信息本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2010年I月7日、申请号为201080004170.7、专利技术名称为“”的专利技术专利申请案。
本专利技术涉及用于响应于电信号而产生光发射和激光发射的方法和装置。本专利技术的一方面还涉及用于以改进的效率从半导体晶体管装置产生光发射和激光发射的方法。本专利技术的另一方面涉及用于从两端半导体装置产生光发射和激光发射的方法和装置。
技术介绍
本专利技术
技术介绍
的一部分在于宽带隙半导体的开发以实现称为异质结双极型晶体管(HBT)的装置中的较高少数载流子注射效率。这些晶体管装置能够以极高的速度操作。举例来说，近年来，InP HBT已被证明展现500GHz以上速度的操作。本专利技术的
技术介绍
的另一部分在于作为发光晶体管和晶体管激光器而操作的异质结双极型晶体管的开发。可(例如)参考--第7，091，082号、第7，286，583号、第7，354，780 号和第 7，535，034 号美国专利；第 US2005/0040432 号、第 US2005/0054172 号、第US2008/0240173号和第US2009/0134939号美国专利申请公开案；以及第W0/2005/020287号和第W0/2006/093883号PCT国际专利公开案。还可参考以下公开案:发光晶体管:来自InGaP/GaAs异质结双极型晶体管的光发射(Light-Emitting Transistor:LightEmission From InGaP/GaAs Heterojunction Bipolar Transistors), M ?冯(M.Feng)、N ?奥隆尼亚克(N.Holonyak, Jr)以及W ?哈菲兹(W.Hafez)，应用物理快报(Appl.Phys.Lett.),84, 151(2004);量子阱基极异质结双极型发光晶体管(Qu`antum-Well-BaseHeterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor), M ?冯、N ?奥隆尼亚克以及R-陈(R.Chan)，应用物理快报，84，1952(2004) ;11型GaAsSb/InP异质结双极型发光晶体管(Type-1I GaAsSb/InP Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor),M ?冯、N*奥隆尼亚克、B ?楚昆(B.Chu-Kung)、G ?沃特(G.Walter)以及R ?陈，应用物理快报，84，4792 (2004);异质结双极型发光晶体管的激光器操作(Laser OperationOf A Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor), G ?沃特、N ?奥隆尼亚克、M*冯以及R*陈，应用物理快报，85，4768(2004);晶体管激光器的微波操作和调制(Microwave Operation And Modulation Of A Transistor Laser), R ?陈、M ?冯、N ?奥隆尼亚克以及G ?沃特，应用物理快报，86，131114(2005);异质结双极型晶体管激光器的室温连续波操作(Room Temperature Continuous Wave Operation Of A HeterojunctionBipolar Transistor Laser), M ?冯、N ?奥隆尼亚克、G ?沃特以及R ?陈，应用物理快报，87，131103(2005);可见光谱发光晶体管(Visible Spectrum Light-EmittingTransistors), F ?狄克逊(F.Dixon)、R ?陈、G ?沃特、N ?奥隆尼亚克、M ?冯、X ? B ?张(X.B.Zhang)、J ? H ?亮(J.H.Ryou)以及 R ? D ?迪普斯(R.D.Dupuis),应用物理快报，88,012108(2006);晶体管激光器(The Transistor Laser), Ν.奥隆尼亚克以及M.冯，波谱(Spectrum)，IEEE第43卷、第2期，2006年2月；多输入晶体管激光器近阈值中的信号混合(Signal Mixing In A Multiple Input Transistor Laser Near Threshold)，M.冯、N.奥隆尼亚克、R.陈、Α.詹姆斯(A.James)以及G.沃特，应用物理快报，88,063509(2006);以及晶体管激光器的基极量子阱转变上的增益的集极电流映射和模拟重组(Collector Current Map Of Gain And Stimulated Recombination On The BaseQuantum Well Transitions Of A Transistor Laser)，R.陈、N.奥隆尼亚克、A.詹姆斯以及G.沃特，应用物理快报，88，14508(2006);异质结双极型晶体管激光器中的集极崩溃(Collector Breakdown In The Heterojunction Bipolar Transistor Laser)，G.沃特、A.詹姆斯、N.奥隆尼亚克、M.冯以及R.陈，应用物理快报，88，232105 (2006)；用晶体管激光器来进行高速(/spl ges/lGHz)电和光学相加、混合以及处理方波信号(High-Speed (/spl ges/lGHz)Electrical And Optical Adding, Mixing, And ProcessingOf Square-Wave Signals With A Transistor Laser)，M.冯、N.奥隆尼亚克、R.陈、A ?詹姆斯以及G ?沃特，光子学技术快报(Photonics Technology Letters)，IEEE第18卷，第11期(2006);分级基极InGaN/GaN异质结双极型发光晶体管(Graded-Base InGaN/GaNHeterojunction Bipolar Light-Emitting Transistors)，B *F.楚昆等人，应用物理快报，89，082108(2006);量子阱AlGaAs/InGaP/GaAs/InGaAs晶体管激光器的载流子寿命和调制带宽(Carrier Lifetime And Modulation Bandwidth Of A Quantum Well AIGaAs/InGaP/GaAs/InGaAs Transistor Laser)，M ?冯、N ?奥隆尼亚克、A ?詹姆斯、K ?西米诺(K.Cimino)、G.沃特以及R.陈，应用物理快报，89，113504(2006);晶体管激光器中的线性调频脉冲、线宽增强的夫兰兹_凯耳什降低(Chirp In A Transistor Laser, Franz-KeldyshReduction of The Linewidth Enhancement)，G.沃特、A.詹姆斯、N.奥隆尼亚克以及M.冯，应用物理快报，90，091109(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从半导体结构产生光发射的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构，所述半导体结构包含位于第一导电类型的发射极区与同所述第一导电类型相反的第二导电类型的基极区之间的第一半导体结，和位于所述基极区与漏极区之间的第二半导体结；在所述基极区内提供展现量子大小效应的区；提供与所述发射极区耦合的发射极电极；提供与所述基极区和所述漏极区耦合的基极/漏极电极；以及相对于所述发射极电极和基极/漏极电极施加信号以从所述半导体结构获得光发射。

【技术特征摘要】
2009.01.08 US 61/204,602;2009.01.08 US 61/204,560;1.一种用于从半导体结构产生光发射的方法，其包括以下步骤: 提供半导体结构，所述半导体结构包含位于第一导电类型的发射极区与同所述第一导电类型相反的第二导电类型的基极区之间的第一半导体结，和位于所述基极区与漏极区之间的第二半导体结； 在所述基极区内提供展现量子大小效应的区； 提供与所述发射极区耦合的发射极电极； 提供与所述基极区和所述漏极区耦合的基极/漏极电极；以及 相对于所述发射极电极和基极/漏极电极施加信号以从所述半导体结构获得光发射。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述在所述基极区与所述漏极区之间提供所述第二半导体结的步骤包含将所述漏极区提供为邻近于所述基极区的漏极层和邻近于所述漏极层的子漏极层，且其中所述提供与所述基极区和所述漏极区耦合的基极/漏极电极的步骤包括提供与所述基极区和所述子漏极层耦合的基极/漏极电极。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述提供半导体结构的步骤包括提供平面半导体层，且其中所述提供基极/漏极电极的步骤包括提供接触所述基极区的周边且接触所述子漏极层的传导基极/漏极触点。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述在所述第一导电类型的所述发射极区与第二导电类型的所述基极 区之间提供第一半导体结的步骤包括将所述第一半导体结提供为异质结。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述在所述基极区与漏极区之间提供所述第二半导体结的步骤包括将所述第二半导体结提供为同质结。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述在所述基极区与漏极区之间提供所述第二半导体结的步骤包括将所述第二半导体结提供为异质结。7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其中所述第一导电类型为n型，且所述第二半导体类型为P型。8.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其中所述第一导电类型为p型，且所述第二半导体类型为n型。9.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其中所述在所述第一导电类型的所述发射极区与所述第二导电类型的基极区之间提供第一半导体结的步骤包含提供重度掺杂的P型的所述基极区。10.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其中所述在所述基极区内提供展现量子大小效应的区的步骤包括在所述基极区中提供至少一个量子阱。11.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其中所述在所述基极区内提供展现量子大小效应的区的步骤包括在所述基极区中提供至少一个量子点层。12.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其进一步包括提供封围所述基极区的至少一部分的光学腔。13.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其进一步包括提供封围所述基极区的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔·沃尔特，尼克·霍伦亚克，米尔顿·冯，
申请(专利权)人：伊利诺斯大学理事会， 量子电镀光学系统有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US