CH485381A - Legierte GaAs-Lumineszenzdiode - Google Patents
Legierte GaAs-LumineszenzdiodeInfo
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Description
Legierte GaAs-Lumineszenzdiode Die Erfindung betrifft eine legierte GaAs-Lumines- zenzdiode, bei der nach dem Patentanspruch des Haupt patentes der Temperaturkoeffizient . der Strahlungs intensität im Zimmertemperaturbereich
EMI0001.0006
zwischen 10 und 20 C weniger als 1 ;'o beträgt und die einen legier ten pn-Übergang an einem n-Typ-Trägerkristall auf weist, wobei die Legierungspille aus einem Akzeptoren bildenden Material A und Zinn im Verhältnis A:Sn zwi schen 10-= und 10-I besteht.
Die hohe Ausbeute und der gleichzeitig geringe Temperaturkoeffizient konnten damit erklärt werden, dass die Lumineszenzstrahlung einer legierten Diode im Vergleich zu einer diffundierten merklich langwelliger ist und deshalb, selbst bei Temperaturerhöhung, d. h. selbst bei Verbreiterung der Energiebänder im zu durch dringenden Halbleitermaterial, kaum absorbiert wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird darüber hin aus zur Erhöhung der Lichtausbeute noch von der Be obachtung Gebrauch gemacht, dass die Luminszenz- strahlung von der Orientierung des ebenen pn-Über- gangs abhängt (vgl. Fig. 1). Es hat sich gezeigt, dass die Intensität bei nach (100) orientiertem pn-übergang be sonders intensiv ist.
Weitere Einzelheiten über die Abhängigkeit der Lu- mineszenzstrahlung von der Orientierung des pn-über- gangs, sowie über eine geeignete Legierungsmethode zur Herstellung eines gleichmässig ausgebildeten und z. B. nach (100) orientierten pn-Übergangs sind im folgen den und anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Untersuchungen an legierten GaAs-Lumineszenz- dioden haben ergeben, dass sich die Intensitäten bei Orientierung des flächenhaften pn-übergangs parallel zu (100), (111) = (111)As und (111)Ga etwa wie I100 = Iii1 : 11.. - 6:4: 1 verhalten.
Die Orientierungen (111) und (111) müssen in der polaren Zinkblendestruktur der AlIBv-Verbin- dungen, hier des GaAs, unterschieden werden. Die Richtung von einem All' zu einem Bv, hier also von Ga zu As, entspricht [111] und die Kristalloberfläche (111) ist mit Ga besetzt. Die entgegengesetzte Richtung, hier also von As zu Ga, ist dann [111] und die Kristall oberfläche (111) ist mit As besetzt. Infolge der Polari tät der Bindung ergeben sich auch energetische Unter schiede und damit unterschiedliche spektrale Lagen des Lumineszenzmaximums für die verschiedenen Richtun gen.
In Fig. 1 sind die Ergebnisse veranschaulicht. Über der Photoenergie hv sind für 300 K die relative Inten sität I der Lumineszenzstrahlung und der Absorptions koeffizient a" des n-Zonenmaterials aufgetragen.
Man erkennt deutlich, dass die Lumineszenzstrah- lung diffundierter Dioden, Kurve a, energiereicher ist als die legierter Dioden, Kurve b, und nahe der Ab sorptionskante, Kurve a", des zu durchdringenden Ma terials der n-Zone liegt.
Zur Erzeugung gleichmässig ausgebildeter, ebener pn-Übergänge der jeweils gewünschten Orientierung hat sich folgendes Verfahren als optimal erwiesen. Nach dem an sich bekannten Presspulververfahren werden Scheiben einer den Dotierungsstoff enthaltenden Legie rung, hier z. B. einer (Zn,Sn)-Legierung, zusammen mit GaAs in Graphitpulver gepresst.
Damit gelingt es, das Zusammenlaufen der Scheiben zu Kugeln (die Legie rungstemperatur liegt höher als die Schmelztemperatur der (Zn,Sn)-Legierung), so dass keine flächenhafte Be netzung entstände, zu verhindern und p-Zonen mit einem Durchmesser von einigen mm und einer Dicke von einigen bis zu etwa 30 pm herzustellen, die nur am Rand von Flächen anderer Indizierung begrenzt sind. Diese Flächen lassen sich jedoch leicht durch Ätzen be seitigen.
Das Einlegieren selbst erfolgt zweckmässig nach dem in Fig. 2 skizzierten Legierungs-Temperatur- programm; über der Zeit ist die Temperatur T aufge tragen: Zur Erzielung einer gleichmässigen Benetzung werden die Proben vor dem eigentlichen Einlegie- ren zunächst einige Minuten (ca. 10 Min.) auf Temperaturen von 350-400'C gehalten.
Die Ein legierung selbst erfolgt dann in einem Temperaturinter vall zwischen 520 und 600 C; bei zu niedrigen Tempe raturen ergibt sich oft eine ungleichmässige Auflösung des GaAs, bei höheren Temperaturen entsteht keine p- Dotierung (wahrscheinlich wegen zu starken Abdamp- fens des p-dotierten Zn). Um gleichmässig dicke Rück kristallisationsschichten und damit gleichmässige und ebene pn-übergänge zu erhalten, muss die anschlies- sende Abkühlung langsam und gleichmässig, z. B. inner halb von ca. 30 Min. bis auf ca. 400 C, erfolgen. Da nach kann schneller abgekühlt werden.
In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer er- findungsgemässen GaAs-Lumineszenzdiode angegeben und durch die nachfolgende Tabelle erläutert. Die Halb kugelform für den n-Typ-GaAs-Kristall ist deshalb vor teilhaft, weil so die sonst infolge des hohen Brechungs index von GaAs hohen Totalreflexionsverluste an der Grenzfläche gegen Luft erheblich vermindert werden können.
EMI0002.0020
<I>Tabelle</I>
<tb> Nr. <SEP> Teilbezeichnung <SEP> Material <SEP> Dimensionen/mm <SEP> Bemerkungen
<tb> 1 <SEP> Kristall <SEP> GaAs <SEP> n-Typ <SEP> Höhe: <SEP> 1,0 <SEP> Halbkugelform
<tb> Durchmesser: <SEP> 2,0
<tb> 2 <SEP> Mittelkontakt <SEP> Sn-Zn <SEP> Höhe: <SEP> 0,3 <SEP> Legierung <SEP> zur <SEP> Herstellung
<tb> (> <SEP> 0,3 <SEP> % <SEP> Zn) <SEP> Durchmesser: <SEP> 0,5 <SEP> des <SEP> p-n-Überganges
<tb> 3 <SEP> Grundplatte <SEP> Mo <SEP> Dicke: <SEP> 0,4 <SEP> vergoldet, <SEP> grosse <SEP> Wärmeleitfähigkeit
<tb> Innendurchmesser: <SEP> 1,3 <SEP> und <SEP> Ausdehnungskoeffizient
<tb> Aussendurchmesser: <SEP> 5,0 <SEP> an <SEP> GaAs <SEP> angepasst
<tb> 4 <SEP> Ringkontakt <SEP> Sn-Pt <SEP> Dicke: <SEP> 0,05 <SEP> zur <SEP> Herstellung <SEP> der <SEP> Lötverbindung
<tb> (1 <SEP> io <SEP> Pt) <SEP> Innendurchmesser:
<SEP> 1,2 <SEP> mit <SEP> der <SEP> Grundplatte
<tb> Aussendurchmesser: <SEP> 2,0
<tb> 5 <SEP> Isolationsring <SEP> Keramik <SEP> mit <SEP> Dicke: <SEP> 1,0 <SEP> Hersteller: <SEP> Frenchtown <SEP> Porcelain
<tb> Nickelmetallisierung <SEP> Innendurchmesser: <SEP> 1,2
<tb> Aussendurchmesser: <SEP> 2,2
<tb> 6 <SEP> Lötring <SEP> Sn <SEP> Dicke: <SEP> 0,05 <SEP> zum <SEP> Verlöten <SEP> der <SEP> Grundplatte <SEP> mit
<tb> Innendurchmesser: <SEP> 1,2 <SEP> dem <SEP> Keramikring <SEP> (metallisiert)
<tb> Aussendurchmesser: <SEP> 2,2
<tb> 7 <SEP> Kontaktstreifen <SEP> Cu <SEP> Länge: <SEP> 2,5 <SEP> Cu-Netz <SEP> vergoldet
<tb> Breite: <SEP> 0,5 <SEP> Maschenweite: <SEP> 0,055
<tb> Drahtstärke: <SEP> 0,035
<tb> 8 <SEP> Deckel <SEP> Ni <SEP> Dicke: <SEP> 0,2 <SEP> vergoldet
<tb> Durchmesser: <SEP> 2,2
<tb> 9 <SEP> Ausgleichsring <SEP> Ag <SEP> Dicke:
<SEP> 0,05 <SEP> Ausgleichsstück <SEP> für <SEP> die <SEP> Dicke
<tb> Innendurchmesser: <SEP> 1,3 <SEP> des <SEP> Kontaktstreifens
<tb> Aussendurchmesser: <SEP> 2,2 Es sei noch bemerkt, dass anstelle der (Zn,Sn)-Le- gierung auch eine andere Legierung, bestehend aus we nigstens einem Metall der 2. Gruppe des Perioden systems anstelle des Zn, und wenigstens einem Element der 4. Gruppe anstelle des Sn, verwendet werden kann.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH Legierte GaAs-Lumineszenzdiode nach dem Patent anspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass der pn-übergang eben und parallel zu einer (100)- Kristallfläche orientiert ist.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1966S0102202 DE1258980B (de) | 1966-02-24 | 1966-02-24 | A B-Lumineszenzdiode í¬insbesondere GaAs-Lumineszenzdiode-mit geringem Temperaturkoeffizienten und hoher Lichtausbeute |
| DES0106810 | 1966-10-31 | ||
| CH259867A CH471520A (de) | 1966-02-24 | 1967-02-22 | AIIIBv-Lumineszenzdiode, deren Temperaturkoeffizient dJ/dT der Strahlungsintensität im Zimmertemperaturbereich zwischen 10º und 20º C weniger als 1% beträgt |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH485381A true CH485381A (de) | 1970-01-31 |
Family
ID=27173796
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CH1510867A CH485381A (de) | 1966-02-24 | 1967-10-27 | Legierte GaAs-Lumineszenzdiode |
Country Status (1)
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| CH (1) | CH485381A (de) |
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1967
- 1967-10-27 CH CH1510867A patent/CH485381A/de unknown
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLZ | Patent of addition ceased |