CN102187484A - 光电子半导体器件 - Google Patents
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Abstract
提出了一种光电子半导体器件，其具有基于氮化物半导体的半导体层序列(3)，该半导体层序列包括n掺杂区域(4)、p掺杂区域(8)和设置在n掺杂区域(4)和p掺杂区域(8)之间的有源区(5)。p掺杂区域(8)包括InxAlyGa1-x-yN构成的p接触层(7)，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。p接触层与金属、金属合金或者透明导电氧化物构成的连接层(9)邻接，其中p接触层(7)在朝着连接层(9)的界面上具有带Ga面取向的第一晶畴(1)以及带N面取向的第二晶畴(2)。
Description
本发明涉及一种光电子半导体器件，尤其是基于氮化物半导体的器件，例如LED(发光二极管)或者激光二极管。
本专利申请要求德国专利申请10 2008 052 405.0的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
光电子半导体器件通常具有n掺杂区域、p掺杂区域和设置在其间的发射辐射或者接收辐射的有源区。为了建立电连接，p掺杂区域和n掺杂的区域至少在部分区域中设置有连接层。连接层例如可以是金属层或者由透明导电氧化物(TCO，transparent conductive oxide)构成的层。在p掺杂的氮化物半导体层与电连接层连接时，通常在半导体材料和连接层之间的界面上出现不希望的高电压降，由于该电压降而降低了光电子器件的效率。
本发明的任务是，提出一种基于氮化物半导体的改进的光电子半导体器件，其特征在于p接触层至连接层的改进的连接。尤其是，在该器件工作时，在p接触层和连接层之间的界面上应出现尽可能低的电压降。
该任务通过具有权利要求1所述的特征的光电子半导体器件来解决。本发明的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，光电子半导体器件具有基于氮化物半导体的半导体层序列，其包括n掺杂区域、p掺杂区域和设置在n掺杂区域和p掺杂区域之间的有源区。n掺杂区域和p掺杂区域不必一定完全由掺杂的层形成，而是尤其也可以包含不掺杂的层。
“基于氮化物半导体”在本上下文中表示：半导体层序列或者其至少一个层包括III-氮化物-化合物半导体材料，优选为InxAlyGa1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。在此，该材料不必一定具有根据上式的数学上精确的组分。更确切地说，其可以具有一种或者多种掺杂材料以及附加的组成部分，它们基本上不改变InxAlyGa1-x-yN材料的典型的物理特性。然而出于简单的原因，上式仅仅包含晶格的主要组成部分(In、Al、Ga、N)，即使它们可以部分地通过少量其他材料来替代。
有源区尤其可以是发射辐射或者接收辐射的有源层。有源层例如可以构建为pn结、双异质结构、单量子阱结构或者多量子阱结构。在此，术语量子阱结构包括如下的任意结构：其中载流子可以通过限制(confinement)而经历其能量状态的量化。尤其是，术语量子阱结构并不包含关于量化的维度的说明。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。
p掺杂区域具有InxAlyGa1-x-yN构成的p接触层，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。尤其是，p接触层可以是GaN层。
p接触层与连接层邻接，该连接层在一个扩展方案中具有金属或者金属合金。尤其是，金属或者金属合金可以具有Al、Ag或者Au或者由其构成。
在另一扩展方案中，连接层具有透明导电氧化物。透明导电氧化物(缩写“TCO”)是透明导电的材料，通常为金属氧化物，例如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化钛、氧化铟或者氧化铟锡(ITO)。除了二元金属氧化物譬如ZnO、SnO2或者In2O3之外，三元金属氧化物譬如Zn2SnO4、CdSnO3、ZnSnO3、MgIn2O4、GaInO3、Zn2In2O5或In4Sn3O12或者不同的透明导电氧化物的混合物也属于TCO族。
p接触层在朝着连接层的界面上具有带Ga面取向的第一晶畴以及带N面取向的第二晶畴。第一晶畴和第二晶畴在晶体结构的取向方面彼此不同。
氮化物半导体在外延生长中通常构建纤锌矿晶体结构，其结晶学c轴平行于生长方向走向。根据生长参数，在此可以形成所谓Ga面取向(其对应于结晶学的[0001]方向)的晶畴，或者具有所谓N面取向(其对应于结晶学的[000-1]方向)的晶畴。
氮化物半导体具有热电特性，即其无需外部电场地也具有电极化。该电场的取向与Ga面取向和N面取向相反。出于该原因，带有Ga面取向和N面取向的晶畴具有不同的电特性。
本发明所利用的知识是，有利的是，在氮化物半导体材料构成的p接触层与金属、金属合金或者透明导电氧化物构成的邻接的连接层之间的界面上存在Ga面取向的晶畴以及N面取向的晶畴。
对于氮化物半导体材料的p掺杂，Ga面晶畴是有利的。其原因在于，在半导体材料生长时，尤其是借助MOVPE生长时，氢嵌入半导体材料中，通过其将p掺杂材料、尤其是镁部分钝化。p掺杂材料例如通过热处理来激活，其中氢从半导体材料中扩散出来。已表明的是，与N面晶畴相比，氢可以更好地从Ga面晶畴中逃逸。其原因在于，氢不能或者难以穿过如下界面：在该界面上晶体生长从Ga面标准生长方向向N面生长方向过渡。由此，当p接触层的表面具有Ga面晶畴时，激活p掺杂材料更加容易。
另一方面，N面晶畴具有的优点是，其能够以小的电压降或者甚至没有电压降地实现将半导体材料连接到金属、金属合金或者透明导电氧化物构成的连接层上。其原因在于，N面晶畴在至Ga面晶畴的界面附近具有n型半导体材料的特性。该效应可能基于的是，在N面晶畴中出现晶体缺陷，其将名义上p掺杂的半导体材料的受主过补偿。由于N面晶畴在晶畴边界上具有n型特性，所以在p接触层的p掺杂的半导体材料和邻接的连接层之间形成局部的隧道结。该效应能够几乎没有电压降地实现连接层的连接。
另一方面，并不有利的是，整个p接触层具有N面取向，因为氢只能困难地从N面晶畴逃逸，并且由此只可能困难激活p掺杂材料，尤其是镁。优选的是，p接触层在朝着连接层的界面上具有至少10％的带有Ga面取向的晶畴的面积比。此外，带有Ga面取向的晶畴的面积比有利地为最高90％。
在一个优选的扩展方案中，p接触层在朝着连接层的界面上具有至少40％并且最高70％的带有Ga面取向的晶畴的面积比。在连接层和p接触层之间的界面的其余至少30％并且最高60％有利地具有带有N面取向的晶畴。这种Ga面晶畴与N面晶畴的比例一方面能够实现在p接触层与连接层之间的界面上比较小的电压降或者甚至根本没有电压降，并且有利地也能够实现p掺杂材料例如镁的良好激活。在p接触层与连接层之间的界面上的电压降有利地小于0.2V，特别优选小于0.1V。
第一晶畴和/或第二晶畴例如具有大约10nm到大约5μm的横向伸展。
N面晶畴有利地具有小于1μm、优选小于100nm并且特别优选小于10nm的横向伸展。N面晶畴的这种小的横向伸展对于p掺杂材料的激活是有利的。
晶畴的大小和Ga面晶畴与N面晶畴的比例尤其可以通过p接触层的掺杂材料浓度和层厚度来调节。p接触层例如可以具有在5×1019cm-3到2×1021cm-3之间的掺杂材料浓度，其中包括端点值。掺杂材料优选是镁。
已经证明的是，N面晶畴尤其是在掺杂材料浓度比较高的情况下形成在生长表面上。优选的是，因此制造具有掺杂材料浓度高于1×1020cm-3、尤其是掺杂浓度在1.5×1020cm-3到3×1020cm-3之间的p接触层。
p接触层的厚度有利地在5nm到200nm之间，其中包括端点值，特别优选为30nm或者更小。
在一个扩展方案中，有源层是发射辐射的层，并且连接层设置在器件的辐射出射侧上。在该情况中，连接层有利地通过透明导电氧化物形成，使得由有源层发射的辐射可以通过连接层从器件耦合输出。连接层尤其是可以包含铟锡氧化物(ITO)。
由于p接触层在朝着连接层的界面上不仅具有Ga面晶畴而且具有N面晶畴，所以其具有比没有晶畴结构的p接触层更大的粗糙度。该粗糙度有利地影响从光电子器件的辐射耦合输出。尤其是，p接触层的粗糙度可以延续到其上设置的连接层中，使得连接层的表面有利地也具有比较高的粗糙度。连接层可以与环境介质例如空气邻接，其中连接层的表面的比较高的粗糙度对辐射耦合输出有有利影响，因为减少了辐射在至环境介质的界面上的全反射，尤其是也减少了在半导体本体内部的多次全反射。
在光电子器件的另一扩展方案中，有源层是发射辐射的层并且器件的辐射出射侧从有源层来看与连接层对置。在该情况中，由有源层发射的辐射在与p接触层以及连接层对置的侧从光电子器件出射。在该扩展方案中，连接层尤其可以是金属或者金属合金构成的反射层。金属或者金属合金优选包含银、铝或者金，或者由其构成。通过反射层将由有源层与辐射出射侧对置地发射的辐射有利地朝着辐射出射侧反射，以便在那里从光电子器件耦合输出。
可替选地，连接层也可以具有透明导电氧化物例如ITO，其中从有源层来看，在连接层之后优选是反射层。反射层在该情况中可以是金属或者金属合金构成的层。特别优选的是，在该扩展方案中，反射层是介电镜。介电镜有利地具有多个交替的层，这些层由具有不同的折射率的两种介电材料构成，例如SiO2和SiN构成的交替的层。借助介电镜比借助金属反射层，可以有利地针对预先给定的波长或者预先给定的波长范围实现更高的反应性。在使用介电镜的情况下，p接触层通过连接层的透明导电氧化物进行电连接，该透明导电氧化物也无须随后的金属层地负责足够的电流扩展。
下面借助三个实施例进一步阐述本发明。
其中：
图1示出了通过光电子器件的第一实施例的横截面的示意图，
图2示出了通过光电子器件的第二实施例的横截面的示意图，以及
图3示出了通过光电子器件的第三实施例的横截面的示意图。
在附图中，相同或者作用相同的组成部分设置有相同的附图标记。所示的组成部分以及组成部分彼此间的大小关系不能视为合乎比例。
在图1中示出的光电子半导体器件包含半导体层序列3，其基于氮化物半导体材料。半导体层序列3的半导体层4、5、6、7于是尤其是具有InxAlyGa1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。
半导体层序列3例如外延地生长到生长衬底10上。生长衬底10例如是蓝宝石衬底或者是GaN衬底。
半导体层序列3包含n掺杂区域4、p掺杂区域8和设置在n掺杂区域4与p掺杂区域8之间的有源层5。
n掺杂区域4和p掺杂区域8可以分别包括一个或者多个半导体层。在n掺杂区域4和p掺杂区域中，此外也可以包含未掺杂的层。
有源层5尤其可以是发射辐射的层。有源层5尤其可以包括pn结或者优选包括单量子阱结构或者多量子阱结构。例如，半导体器件是LED或者半导体激光器。可替选地也可能的是，有源区5是接收辐射的层并且光电子半导体器件是检测器。
p掺杂区域8包含p掺杂层6以及InxAlyGa1-x-yN构成的p接触层7，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。p接触层7与金属、金属合金或者透明导电氧化物构成的连接层9邻接。
连接层9用于建立电接触，以便将电流引导至半导体层序列3中。当使用导电衬底时，另一电接触部11例如可以设置在衬底10的背面上。
p接触层7具有不同的域1、2，其带有氮化物半导体材料的晶体结构的不同取向。尤其是，p接触层7在朝着连接层9的界面上包含带有Ga面取向的第一晶畴1和带有N面取向的第二晶畴2。Ga面晶畴1在氮化物半导体材料的六边形晶格的[0001]晶体方向上，而N面晶畴2在氮化物半导体材料的六边形晶格的[000-1]晶体方向上。由于在Ga面晶畴1和N面晶畴2中的III族材料(Ga、In或者Al)和N原子之间的结合的不同取向，晶畴1、2在其机械和电特性方面彼此不同。
有利的是，p接触层7不仅具有Ga面晶畴1和N面晶畴2。
氮化物半导体材料的p掺杂材料、优选镁的激活通常通过热处理来实现，其中氢从半导体材料逸出。已证明的是，氢可以比从N面晶畴2更好地从Ga面晶畴1逃逸。因此有利的是，p接触层7的至少部分区域具有在Ga面取向中的第一晶畴1。
N面晶畴2能够有利地实现p接触层7与连接层9的电连接，而没有明显的电压降。其原因是，带有N面取向的晶畴2在朝着连接层9的界面上虽然有名义上的p掺杂但是具有n型特性。假设的是，在N面晶畴中在晶体层中形成缺陷，其导致受体的过补偿并且由此负责N面晶畴2的n型特性。
N面晶畴2在朝着连接层9的界面上由于其n型特性而构建隧道结，p接触层7通过隧道结无明显电压降地电连接到连接层9上。优选的是，在p接触层7和连接层9之间的界面上的电压降小于0.2V，特别优选小于0.1V。
在将传统的p掺杂的氮化物半导体层电连接到连接层、例如透明导电氧化物构成的层时典型地出现的大于0.2V的电压降通过p接触层7中的N面晶畴而被减小或者甚至完全避免。
连接层9优选是透明导电氧化物、例如ITO或者ZnO构成的层。当光电子半导体器件是LED，其中辐射耦合输出通过连接层9进行时，透明导电氧化物构成的连接层9尤其是有利的。在该情况中，连接层9可以有利地施加到整个p接触层7上，由此在连接层9中无明显吸收损耗地进行良好的电流扩展。
可替选地，连接层9可以是金属或者金属合金构成的层，其在该情况中优选仅仅局部地施加到p接触层7上。在金属或者金属合金构成的连接层9的情况下，其例如可以具有铝或者由其构成。
p接触层7在朝着连接层9的界面上有利地具有带有Ga面取向的晶畴的至少10％并且最多90％、特别优选至少40％并且最多70％的面积比。
第一晶畴1和第二晶畴2不必一定如在图1中所示地通过p接触层7的整个厚度延伸，而是可替选地也可以仅仅构建在朝着连接层9的界面的区域中。由此，晶畴的垂直伸展以及横向伸展可以彼此不同。尤其是，第一晶畴1和第二晶畴2的横向伸展不必在p接触层7的层厚度上是恒定的，而是也可以变化。例如，晶畴1、2可以具有截顶棱锥的形状。
Ga面晶畴1和N面晶畴2的构型尤其是取决于p接触层7的掺杂材料浓度和层厚度。
为了在p接触层7中形成Ga面晶畴1和N面晶畴2，p接触层的厚度有利地设置在5nm到200nm之间，并且掺杂材料浓度设置在5×1019cm-3到2×1021cm-3之间。优选的是，p接触层7具有20nm或者更小的厚度。掺杂材料浓度优选大于1×1020cm-3，例如在1.5×1020cm-3到3×1020cm-3之间。
第一晶畴1和/或第二晶畴2的横向伸展在p接触层7和连接层9之间的界面上例如在10nm到5μm之间。
特别有利的是，N面晶畴2在朝着连接层9的界面上的横向伸展小于1μm，优选小于100nm并且特别优选小于10nm。通过这种方式，实现了在N面晶畴2之间设置足够多和足够大的Ga面晶畴1，氢在激活p接触层7的p掺杂材料时可以通过该Ga面晶畴1逃逸。
由于在p接触层7中构建第一晶畴1和第二晶畴2，所以p接触层7具有比传统的氮化物半导体构成的接触层更大的粗糙度。这种提高的粗糙度可以在朝着连接层9的界面上延续直到连接层9的表面，这对从光电子半导体器件的辐射耦合输出有有利影响。
在图2所示的光电子半导体器件的实施例中涉及所谓的薄膜LED，其中半导体层序列3从其原始的生长衬底剥离。原始的生长衬底被从n掺杂的区域4剥离，该区域在该实施例中设置在光电子器件的辐射出射侧上。在与原始生长衬底对置的侧上，半导体器件例如借助焊接层13施加到支承体14上。于是，从有源层5出发来看，p掺杂层8以p接触层7朝向支承体14。支承体14例如可以具有锗或者陶瓷。
如在前面描述的实施例中那样，p接触层7包含Ga面取向中的第一晶畴1和N面取向中的第二晶畴2。p接触层7以第一晶畴1和第二晶畴2与连接层9邻接，该连接层有利地包含金属或者金属合金。为了制造第二电连接，可以将接触层12施加到n掺杂区域4上。
在p接触层7中的晶畴1、2的有利的构型和与其关联的针对至连接层9的电连接的优点对应于前面描述的实施例。
连接层9优选是反射层，以便将有源区5朝着支承体14的方向发射的辐射朝着n掺杂区域4的表面上的对置的辐射出射面反射。反射的连接层9尤其是可以具有铝、银或者金，或者由其构成。在反射的连接层9和焊接层13之间可以设置一个或者多个另外的层(未示出)，其中借助焊接层将半导体器件与支承体14连接。尤其是，在此可以涉及一种附着层、润湿层和/或阻挡层，该阻挡层要防止焊接层13的材料扩散至反射的连接层9中。
在图3中所示的光电子半导体器件的另一实施例与图2中所示的器件的区别在于，连接层9不是金属或者金属合金构成的层，而是透明导电氧化物构成的层。尤其是，与p接触层7邻接的连接层9可以是铟锡氧化物(ITO)构成的层。从有源层5出发来看，在透明连接层9之后是反射层15。
反射层15尤其是可以为介电镜。介电镜15例如可以包含多个交替的SiO2层和SiN层。相对于金属镜，介电镜具有的优点是，与借助金属反射层相比，对于预先给定的波长或者预先给定的波长范围通常可以实现更高的反射。在介电镜15的情况下，连接层9例如可以通过一个或者多个导电连接物16与焊接层13连接。
此外，图3的实施例在其工作原理和其他的有利的构型方面对应于图2中所示的实施例。
本发明并未通过借助实施例的描述而受到限制。更确切地说，本发明包括任意新的特征和特征的任意组合，尤其是权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或者该组合本身并未明确地在权利要求或者实施例中予以说明。
Claims (15)
1.一种光电子半导体器件，其具有基于氮化物半导体的半导体层序列(3)，该半导体层序列包括n掺杂区域(4)、p掺杂区域(8)和设置在n掺杂区域(4)和p掺杂区域(8)之间的有源区(5)，其中p掺杂区域(8)包括InxAlyGa1-x-yN构成的p接触层(7)，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1，该p接触层与金属、金属合金或者透明导电氧化物构成的连接层(9)邻接，其中p接触层(7)在朝着连接层(9)的界面上具有带Ga面取向的第一晶畴(1)以及带N面取向的第二晶畴(2)。
2.根据权利要求1所述的光电子半导体器件，其中p接触层(7)在朝着连接层(9)的界面上具有至少10％并且最多90％的带有Ga面取向的晶畴(1)的面积比。
3.根据权利要求2所述的光电子半导体器件，其中p接触层(7)在朝着连接层(9)的界面上具有至少40％并且最多70％的带有Ga面取向的晶畴(1)的面积比。
4.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件，其中第一晶畴(1)和/或第二晶畴(2)分别具有10nm到5μm的横向伸展。
5.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件，其中第二晶畴(2)具有小于1μm的横向伸展。
6.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件，其中p接触层(7)具有大于1×1020cm-3的掺杂材料浓度。
7.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件，其中p接触层(7)的厚度在5nm到200nm之间，其中包括端点值。
8.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件，其中p接触层(7)具有30nm或者更小的厚度。
9.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件，其中有源区(5)是发射辐射的层，并且连接层(9)设置在该器件的辐射出射侧上。
10.根据权利要求9所述的光电子半导体器件，其中连接层(9)具有透明导电氧化物。
11.根据权利要求1至8之一所述的光电子半导体器件，其中有源区(5)是发射辐射的层，并且从发射辐射的层(5)来看，该器件的辐射出射侧与连接层(9)对置。
12.根据权利要求11所述的光电子半导体器件，其中连接层(9)是金属或者金属合金构成的反射层。
13.根据权利要求11所述的光电子半导体器件，其中连接层(9)具有透明导电氧化物。
14.根据权利要求13所述的光电子半导体器件，其中从有源层(5)来看，连接层(9)跟随有反射层(15)。
15.根据权利要求14所述的光电子半导体器件，其中反射层(15)是介电镜。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105051916A (zh) * | 2012-07-31 | 2015-11-11 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于光电子器件的反射性的接触层系统及其制造方法 |
| CN111183525A (zh) * | 2017-10-05 | 2020-05-19 | 欧司朗Oled有限责任公司 | 用于制造光电子器件的方法和光电子器件 |
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060049417A1 (en) * | 2004-09-09 | 2006-03-09 | Elite Optoelectronics Inc. | III-nitride based on semiconductor device with low-resistance ohmic contacts |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW569474B (en) | 2002-10-25 | 2004-01-01 | Nat Univ Chung Hsing | Superluminent light emitting diode with plated substrate having reflecting mirror and the manufacturing method thereof |
| JPWO2006013698A1 (ja) | 2004-08-02 | 2008-05-01 | 日本電気株式会社 | 窒化物半導体素子、及びその製造方法 |
| TW200707799A (en) | 2005-04-21 | 2007-02-16 | Aonex Technologies Inc | Bonded intermediate substrate and method of making same |
| US7335924B2 (en) | 2005-07-12 | 2008-02-26 | Visual Photonics Epitaxy Co., Ltd. | High-brightness light emitting diode having reflective layer |
| DE102005046190A1 (de) * | 2005-09-27 | 2007-04-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit Stromaufweitungsschicht |
| DE102006015788A1 (de) * | 2006-01-27 | 2007-09-13 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronischer Halbleiterchip |
| US20080111144A1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-15 | The Regents Of The University Of California | LIGHT EMITTING DIODE AND LASER DIODE USING N-FACE GaN, InN, AND AlN AND THEIR ALLOYS |
| JP2008159606A (ja) | 2006-12-20 | 2008-07-10 | Rohm Co Ltd | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| US8021904B2 (en) * | 2007-02-01 | 2011-09-20 | Cree, Inc. | Ohmic contacts to nitrogen polarity GaN |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060049417A1 (en) * | 2004-09-09 | 2006-03-09 | Elite Optoelectronics Inc. | III-nitride based on semiconductor device with low-resistance ohmic contacts |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105051916A (zh) * | 2012-07-31 | 2015-11-11 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于光电子器件的反射性的接触层系统及其制造方法 |
| CN105051916B (zh) * | 2012-07-31 | 2017-07-25 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于光电子器件的反射性的接触层系统及其制造方法 |
| CN114243448A (zh) * | 2017-06-19 | 2022-03-25 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 半导体激光二极管 |
| CN111183525A (zh) * | 2017-10-05 | 2020-05-19 | 欧司朗Oled有限责任公司 | 用于制造光电子器件的方法和光电子器件 |
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