CN103038900B - 深紫外发光二极管 - Google Patents

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Abstract

提供发光二极管，该发光二极管包含n型接触层和与n型接触层相邻的光产生结构。光产生结构包含量子阱组。接触层和光产生结构可被配置为使得n型接触层的能量与量子阱的电子基态能量之间的差值大于光产生结构的材料中的极性光学声子的能量。另外，光产生结构可被配置为使得其宽度与用于通过注入到光产生结构中的电子发射极性光学声子的平均自由程相当。二极管可包含阻挡层，该阻挡层被配置为使得阻挡层的能量与量子阱的电子基态能量之间的差值大于光产生结构的材料中的极性光学声子的能量。二极管可包含复合接触，该复合接触包含至少部分地对于由光产生结构产生的光透明的粘接层和被配置为反射由光产生结构产生的光的至少一部分的反射金属层。

Description

深紫外发光二极管
相关申请的引用
本申请要求在2010年6月18日提交的发明名称为“Deepultravioletdiode”的共同未决的美国临时申请No.61/356484的权益，在这里加入其作为参考。
政府许可权
美国政府在有限的情况下对于本发明和权利具有付讫的许可，以要求专利所有人在通过由NationalScienceFoundation授予的SBIRPhaseIIGrandNo.IIP-0956746的项目提供的合理的项目上许可其它人。
技术领域
本公开一般涉及基于氮化物的异质结构，更特别地，涉及改进的发射紫外光的基于氮化物的异质结构。
背景技术
出现的深紫外发光二极管（DUVLED）覆盖低至210纳米（nm）的紫外（UV）范围，并且提供已足以满足许多应用的输出功率。另外，这些装置具有高的调制频率、低的噪声、灵活的形状因子和波谱以及空间功率分布、高的内部量子效率和实现高的电光转换效率（wallplugefficiency）的可能性。例如，光致发光（PL）研究和光线跟踪计算表明，对于280nmDUVLED实现的内部量子效率可以相当高，例如，为15%～70%。
但是，典型的DUVLED的外部量子效率和电光转换效率低于3%，其中对于280nmLED具有最高的效率，并且对于发射具有较短的波长的紫外光的LED具有较低的效率。外部和电光转换效率较低的一些原因包括由于从蓝宝石衬底和蓝宝石/空气界面的内部反射以及顶部低铝（Al）含量p型氮化铝镓（AlGnN）和p型氮化镓（GaN）层中的强的吸收导致的非常低的光提取效率。在电流和/或产生的功率较高的情况下，LED的效率进一步降低。
在发射具有较短的波长的紫外光的UVLED中，由于源自具有高Al含量的AlGnN结构的生长的材料问题，内部量子效率也下降。由于可导致不均匀的Al成分和横向相位分离的Al吸附原子的低的迁移率以及高浓度的穿透位错和点缺陷，这种生长尤其复杂化。
发明内容
本发明的各方面提供一种发光二极管，该发光二极管包含n型接触层和与n型接触层相邻的光产生结构。光产生结构包含量子阱组。接触层和光产生结构可被配置为使得n型接触层的能量与量子阱的电子基态能量之间的差值比光产生结构的材料中的极性光学声子的能量大。另外，光产生结构可被配置为使得其宽度与用于通过注入到光产生结构中的电子发射极性光学声子的平均自由程相当。二极管可包含阻挡层，该阻挡层被配置为使得阻挡层的能量与量子阱的电子基态能量之间的差值比光产生结构的材料中的极性光学声子的能量大。二极管可包含复合接触，该复合接触包含至少部分地对于由光产生结构产生的光透明的粘接层和被配置为反射由光产生结构产生的光的至少一部分的反射金属层。
本发明的第一方面提供一种发光异质结构，该发光异质结构包括：n型接触层；和具有与n型接触层相邻的第一侧的光产生结构，该光产生结构包含量子阱组，其中，n型接触层的能量与量子阱组中的量子阱的电子基态能量之间的差值比光产生结构的材料中的极性光学声子的能量大，并且其中，光产生结构的宽度与用于通过注入到光产生结构中的电子发射极性光学声子的平均自由程相当。
本发明的第二方面提供一种发光异质结构，该发光异质结构包括：n型接触层；和具有与n型接触层相邻的第一侧的光产生结构，该光产生结构包含量子阱组，其中，光产生结构的宽度与用于通过注入到光产生结构中的电子发射极性光学声子的平均自由程相当；和位于光产生结构的与第一侧相对的第二侧上的阻挡层，其中，阻挡层的能量与量子阱组中的量子阱的电子基态能量之间的差值比光产生结构的材料中的极性光学声子的能量大。
本发明的第三方面提供一种发光器件，该发光器件包括：n型接触层；具有与n型接触层相邻的第一侧的光产生结构；和复合接触，该复合接触包含：粘接层，其中，粘接层至少部分地对于由光产生结构产生的光透明；和被配置为反射由光产生结构产生的光的至少一部分的反射金属层。
本发明的其它的方面提供设计和/或制造这里表示和描述的异质结构和器件的方法以及设计和/或制造包含这些器件的电路的方法和得到的电路。本发明的解释性的方面被设计，以解决这里描述的问题中的一个或更多个和/或没有讨论的一个或更多个其它的问题。
附图说明
结合示出本发明的各方面的附图阅读本发明的各方面的以下的详细的描述，可以更容易地理解本公开的这些和其它特征。
图1表示根据以前的方案的包括能量桶（tub）的深UV发光异质结构的解释性的能带图。
图2表示根据实施例的解释性的发光异质结构的能带图。
图3表示根据另一实施例的解释性的发光异质结构的能带图。
图4表示根据又一实施例的解释性的发光异质结构的能带图。
图5表示根据又一实施例的解释性的发光异质结构的能带图。
图6表示根据实施例的发光二极管的解释性的异质结构。
图7表示用于解释性的反射接触的不同的涂层的反射系数。
图8A～8D表示根据实施例的具有复合接触的解释性的LED配置。
图9表示比较常规的透明的340纳米DUVLED结构的解释性的透射光谱的示图。
图10表示示出具有反射接触的340纳米DUVLED结构的解释性的性能提高的示图。
图11表示根据实施例的倒装芯片LED的解释性的配置。
图12表示根据实施例的用于制造电路的解释性的流程图。
注意，附图可能没有按比例。附图意图仅在于示出本发明的典型的方面，并因此不应被视为限制本发明的范围。在附图中，类似的附图标记表示附图之间的类似的要素。
具体实施方式
如上所述，本发明的各方面提供包含n型接触层和与n型接触层相邻的光产生结构的发光二极管。光产生结构包含量子阱组。接触层和光产生结构可被配置为使得n型接触层的能量与量子阱的电子基态能量之间的差值比光产生结构的材料中的极性光学声子的能量大。另外，光产生结构可被配置为使得其宽度与用于通过注入到光产生结构中的电子发射极性光学声子的平均自由程相当。二极管可包含阻挡层，该阻挡层被配置为使得阻挡层的能量与量子阱的电子基态能量之间的差值比光产生结构的材料中的极性光学声子的能量大。二极管可包括包含至少部分地对于由光产生结构产生的光透明的粘接层和被配置为反射由光产生结构产生的光的至少一部分的反射金属层的复合接触。如这里使用的那样，除非另外表明，否则，术语“组”意味着一个或更多个（即，至少一个），并且，短语“任何方案”意味着任何现在已知或以后开发的方案。并且，如这里使用的那样，可以理解，术语“光”包括任何波长的电磁辐射，不管是在可见谱内还是在可见谱外面。
转到附图，图1表示根据以前的方案的包括能量桶4的深UV发光异质结构2的解释性的能带图。具体而言，异质结构2的光产生多量子阱（MQW）结构6限于能量桶4内。但是，发明人发现，对于Al摩尔分数非常高、例如大于50%的短波长结构，这种能带图会是难以实现的。
图2表示根据实施例的解释性的发光异质结构10的能带图。在这种情况下，异质结构10包含光产生结构12和与光产生结构12相邻的至少部分透明（例如，半透明或透明）注射器包覆层14。如图所示，光产生结构12可包含交错的量子阱（能带图中的较低能量）和势垒（能带图中的较高能量）组。这里，光产生结构12中的各量子阱具有一个或更多个相邻的势垒，并且，光产生结构12中的各势垒具有一个或更多个相邻的量子阱。在异质结构10中，n型接触层18的能量与光产生结构12中的量子阱中的电子基态能级之间的能差16（例如，能带偏移）比光产生结构12的材料内的极性光学声子的能量EOPT-PHONON稍大。在实施例中，能差16大致以在室温下为约26毫电子伏（meV）的热能超过极性光学声子的能量。
并且，光产生结构12的总宽度13可被选择为与通过注入到光产生结构12中的电子发射极性光学声子的平均自由程相当。在实施例中，光产生结构12的宽度13被配置为比平均自由程稍大，即，超过平均自由程不大于约10%。在实施例中，光产生结构的宽度13超过平均自由程不大于约5%。但是，可以理解，在其它的实施例中，光产生结构的宽度13的宽度可超过用于发射极性光学声子的平均自由程大于10%。异质结构10的解释性的设计可实现以下方面中的一个或更多个：注入到多量子阱中的电子的增强迁移；将注入的电子限于量子阱中；和提高多量子阱之间的电子分布的均匀性。
可通过使用任何适当的材料成分形成异质结构10的各种层。在解释性的实施例中，通过使用诸如不同的第III族氮化物材料成分的不同的宽带隙半导体材料形成层12、14、18。第III族氮化物材料包含一种或更多种第III族元素（例如，硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）和铟（In））和氮（N），使得BWAlXGaYInZN，这里，0≤W，X、Y、Z≤1并且W+X+Y+Z=1。解释性的第III族氮化物材料包含具有任意摩尔分数的第III族元素的AlN、GaN、InN、BN、AlGaN、AlInN、AlBN、AlGaInN、AlGaBN、AlInBN和AlGaInBN。在实施例中，材料包含AlN、GaN、InN和/或BN合金的任意组合。
在实施例中，包覆层14包含至少部分透明的镁（Mg）掺杂AlGaN/AlGaN短周期超晶格结构（SPSL）。在另一实施例中，n型接触层18包含由至少部分地对于由光产生结构12产生的放射线透明的诸如AlGaNSPSL的短周期超晶格形成的包覆层。
图3表示根据另一实施例的解释性的发光异质结构20的能带图。在异质结构20中，还包含与包覆层14相邻的阻挡层22。在实施例中，阻挡层22可包含沿阻挡层22的宽度具有分级或调制的铝成分的第III族氮化物材料。在另一实施例中，阻挡层22可包含可实现异质结构20的材料质量改善的超晶格结构。阻挡层22可通过使用任意的方案被配置为电子阻挡层和/或包覆层。
图4表示根据又一实施例的解释性的发光异质结构30的能带图。在异质结构30中，光产生结构12中的第一势垒15的厚度32（沿电子的行进方向测量）被选择为足以相对于量子阱中的能量状态将从n型接触18注入到光产生结构12中的电子加速达到极性光学声子的能量EOPT-PHONON。并且，光产生结构12的剩余部分的厚度34可被选择为与用于通过电子发射极性光学声子的平均自由程相当（例如，稍大）。
图5表示根据又一实施例的解释性的发光异质结构40的能带图。在异质结构40中，p型阻挡层42的能量与光产生结构12内的量子阱中的电子基态能量之间的能差44（例如，能带偏移）比光产生结构12的材料中的极性光学声子的能量EOPT-PHONON稍大。在实施例中，能差大致以热能超过极性光学声子的能量。阻挡层42可通过使用任何方案被配置为电子阻挡层和/或包覆层。
图6表示根据实施例的发光二极管（LED）的解释性的异质结构50。如图所示，异质结构50可包含衬底52、n型接触54、光产生结构56和p型接触58。在实施例中，衬底52和n型接触54至少部分地对于由光产生结构56产生的光透明，由此使得能够通过透明的衬底52将由光产生结构56产生的光提取出异质结构50。并且，异质结构50可在光产生结构56关于异质结构50的透明侧（例如，透明的衬底52）的相对侧包含分布式半导体异质结构Bragg反射器（DBR）结构60。DBR结构60可被配置为将否则会被提供的由光产生结构56产生的附加光反射出透明的衬底52。另外，异质结构50可包含位于DBR结构60与光产生结构56之间的电子阻挡层61，该电子阻挡层61可抑制残余的电子从n型接触54溢出到p型接触58而不捕获到光产生结构56中。电子阻挡层61可被配置为至少部分地对于由光产生结构56产生的光透明。
异质结构50的各种部件可由诸如这里描述的第III族氮化物材料的任何适当的材料形成。在实施例中，n型接触54由至少部分地对于由光产生结构56产生的放射线透明的短周期超晶格形成，该短周期超晶格可提供由于更好的掺杂剂离子化导致的更高的自由空穴浓度、更好的晶体质量和/或更高的对于发射的放射线的光学透过。在另一实施例中，n型接触54（例如，短周期超晶格）由第III族氮化物材料形成。
可以理解，可以在异质结构50中包含附加的层和/或结构。例如，异质结构50可包含反射层、光学晶体和/或镜子等。这些层和/或结构可被配置为以与在不存在附加的层和/或结构的情况下从异质结构50发射的光量相比增加从异质结构50发射的光量的方式引导由光产生结构56产生的光。类似地，一个或更多个附加的层可位于图6所示的层中的任一个之间。例如，可直接在衬底52上形成缓冲层和/或第二层，并且，可直接在第二层上形成n型接触54。
在实施例中，异质结构可包含位于DBR结构60与诸如金属反射器的反射器之间的光产生结构56。在这种情况下，DBR结构60和反射器（例如，反射接触）可建立共振光学场分布，这可提高从异质结构的光提取效率。反射器可由至少部分地反射由光产生结构56产生的光的任意类型的材料形成。在实施例中，反射器的材料的选择根据其在包含与由光产生结构56发射的紫外光的峰值波长对应的波长的紫外光范围中的反射率。
这里，图7表示用于解释性的反射接触的不同的涂层的反射系数。解释性的反射接触可由铝、增强铝、一氧化铝硅、氟化铝镁、铑、增强铑和/或金等形成。从图7可以看出，特别是当与金相比时，铑和增强铑在波长的紫外范围内提供良好的反射率。特别地，增强铑在波长的深紫外范围（例如，低于约0.3微米（μm）的波长）中提供优异的反射率。但是，铑不提供与AlGaN材料的良好的欧姆接触。
在实施例中，诸如深紫外发光二极管的发光二极管包括复合反射接触。例如，图8A表示LED62的解释性的配置，该配置包含包含与铑和/或增强铑的层66相邻的第一金属的薄（例如，2～5纳米厚）层64的复合接触63。层64可由在层64的相应的厚度上至少部分地对于由发光异质结构68产生的光透明并且改善较厚的反射层66与诸如由第III族氮化物材料形成的异质结构的异质结构68的表面的欧姆接触和/或粘接性的任何金属形成。在实施例中，层64由镍（Ni）形成。但是，可以理解，层64可由包括羟基氧化镍（NiOx）、钯（Pd）、钼（Mo）和/或钴（Co）等的任何适当的材料形成。
各种替代性的复合接触配置是可能的。例如，图8B表示包含由多个金属层74A～74F形成的复合接触72的用于LED70的解释性的配置（例如，金属超晶格），这些层中的每一个可至少部分地透过或反射由LED70的诸如由第III族氮化物材料形成的异质结构的相应的发光异质结构76发射的光。在实施例中，金属层74A～74F中的每一个被配置为至少部分地对于由发光异质结构76发射的光透明。例如，金属层74A～74F可包含可在O2气氛中被氧化的选自Ni、NiOx、Pd、Mo和/或Co等的两种金属的交替薄（例如，2～5纳米厚）层。使用多个金属层74A～74F可使得能够改善被复合接触72反射/穿过复合接触72的放射线的反射率/透过率和/或极化控制。虽然复合接触72被示为分别包含两种金属的三个重复的组，但应理解，复合接触72可包含两种或更多种金属的任意组合和任意数量的层。
在另一实施例中，复合接触可包含石墨烯。例如，复合接触63（图8A）的层64和/或复合接触72的一组层74A～74F可由可被配置为对于由相应的异质结构产生的光透明并且非常导电的石墨烯形成。诸如复合接触63的层66和/或复合接触72的交错层的另一层可包含与石墨烯相邻的薄金属层，该薄金属层可改善复合接触63、72中的电流传播。在另一实施例中，复合接触63、73至少部分地对于由异质结构产生的光透明。可以理解，LED可包含与由石墨烯形成的接触相邻的一个或更多个层，这些层可被配置为例如通过织构表面改善从LED的光提取。
并且，发光二极管的复合接触可包含一个或更多个非均匀层。例如，非均匀层可包含改变的厚度并且/或者可以没有某些区域。图8C表示LED80的解释性的配置，该配置包含由非均匀的透明粘接层84和反射层86形成的复合接触82。在实施例中，非均匀的透明粘接层84包含镍，反射层86包含增强铑，并且，发光异质结构88包含发射诸如深紫外线的紫外线的第III族氮化物异质结构。在这种情况下，在缺少它的区域中，透明的粘接层84将不部分地吸收由发光异质结构88发射的紫外线，由此允许通过反射层88直接反射紫外线。
另外，透明粘接层84的非均匀分布可导致非均匀电流，该非均匀电流大部分限于透明粘接层84改善与发光异质结构88的表面的粘接的区域。作为结果，这些区域中的电流密度比均匀粘接层中的电流密度高，这由此可提高辐射复合。但是，非均匀的透明粘接层84的配置可被配置为将电流不均匀性限于将不导致LED80内的局域过热的范围，该局域过热可导致LED80的可靠性问题。
非均匀的透明粘接层84可包含沿发光异质结构88的表面的任意类型的分布。例如，图8D表示LED90的解释性的配置，该配置包含由非均匀的透明粘接层94和反射层96形成的复合接触92。在实施例中，非均匀的透明粘接层94包含镍，而反射层96包含增强铑，并且，发光异质结构88包含发射诸如深紫外线的紫外线的第III族氮化物异质结构。在这种情况下，透明粘接层94是周期性的，由此形成反射性的光学晶体。反射性光学晶体的形成可改善复合接触92的光反射，并因此改善从LED90的相应的光提取。
根据实施例制造样品透明DUVLED以及用于比较的常规的DUVLED。DUVLED被配置为发射具有深紫外范围内或者接近深紫外范围的峰值发射波长的放射线。透明DUVLED中的每一个包含透明的Mg掺杂AlGaN/AlGaN短周期超晶格结构（SPSL）作为包覆层，该包覆层替代典型的LED的透明的分级的p型AlGaN包覆和p型GaN接触层。通过金属-有机化学气相沉积（MOCVD）和迁移增强MOCVD的组合，在蓝宝石衬底上生长DUVLED结构。DUVLED中的每一个包含薄的p++-GaN接触层以在表面附近产生极化引发的高自由空穴浓度并改善p型接触。进行DUVLED的300开氏度（K）（例如，室温）和77KHall测量，并且分别指示9.8×1017cm-3和9.6×1017cm-3的自由空穴浓度，这与2维（2D）空穴气体的形成一致。测量的空穴迁移率从300K下的7.6cm2/V·s增加到77K下的11cm2/V·s。
对于各DUVLED，DUVLED的光学透射测量表明在峰值LED发光波长上具有达约80%的透射率。并且，在深紫外范围内，Al基和Rh基反射接触提供大于60%的反射率。图9表示比较常规的透明的340纳米DUVLED结构的解释性的透射谱的示图。
具有常规的Ni/Aup型接触和吸收和透明p型包覆层的340nmDUVLED的正向电压（Vf）在20mA下分别被测量为5.2伏特（V）和6.1V。由于接触势垒两端的电压降，使用反射p型接触导致Vf另外增加约0.1～0.2V。对于更短的发光波长，SPSL两端的电压降导致Vf从5.3V增加到6.4V。具有常规的反射p接触的透明结构330～340nm发光LED的输出功率在20mA下分别被测量为0.83mV和0.91mW。来自参照晶片的器件在相同的电流下示为0.36mW。封装之前的310nmDUVLED的测试示出DUVLED效率类似地增加。这里，图10表示示出具有反射接触的340纳米DUVLED结构的解释性的性能提高的示图。
可以在通过使用倒装芯片配置形成器件时利用这里描述的异质结构和/或接触设计。例如，图11表示根据实施例的倒装芯片LED100的解释性的配置。在实施例中，LED100可包含被配置为发射深紫外波长范围中的放射线的深紫外LED。LED100可包含通过使用一组接合焊盘106和一组焊接凸块108附接于器件异质结构104上的座架102。
在实施例中，座架102被配置为对于异质结构104提供针对诸如由静电放电（ESD）和/或电力浪涌等导致的瞬时电压浪涌的保护。在更具体的实施例中，座架102由对于器件异质结构104提供并联的泄漏路径的轻微导电材料形成。例如，导电材料可包含半绝缘的碳化硅（SiC），该碳化硅可包含多种类型的SiC中的任一种，诸如4H-SiC、6H-SiC、3C-SiC和/或高纯度SiC等。但是，可以理解，座架102可包含其它类型的导电材料和/或ESD保护配置。
如图所示，器件异质结构104可包含例如反射接触110、透明粘接层112（如上面描述的那样，可以是均匀的或者不均匀的）、p型接触114、阻挡层116、光产生结构118和n型接触120。可如上面描述的那样制造异质结构104的部件中的每一个。在LED100的操作中，反射接触110可反射由光产生结构118向n型接触120发射的诸如紫外光的光。n型接触120可至少部分地对于光透明，由此从LED100发光。在实施例中，n型接触120可包含被配置为提高从LED100的光提取的织构表面122。
这里表示和描述的各种异质结构可实现为诸如发光二极管（LED）、超发光二极管和/或激光器等的各种类型的器件的一部分。在实施例中，器件被配置为在操作中发射紫外线（例如，紫外LED和/或紫外超发光LED等）。在更具体的实施例中，紫外线包含深紫外线，例如，210nm～365nm。
如这里使用的那样，当某层允许相应的放射线波长范围中的光的至少一部分穿过其中时，该层至少部分地透明。例如，某层可被配置为至少部分地对于与由这里描述的光产生结构发射的光的峰值发光波长（诸如紫外光或深紫外光）对应的放射线波长范围（例如，峰值发光波长+/-5纳米）透明。如这里使用的那样，如果某层允许约0.001%的放射线穿过其中，则该层至少部分地对于放射线透明。在更具体的实施例中，至少部分透明的层被配置为允许大于约5%的放射线穿过其中。类似地，当某层反射相关光（例如，具有接近光产生结构的峰值发光的波长的光）的至少一部分时，该层至少部分地具有反射性。在实施例中，至少部分反射的层被配置为反射大于约5%的放射线。
虽然这里表示和描述为设计和/或制造结构和/或包含结构的相应的半导体器件的方法，但应理解，本发明的各方面还提供各种替代性的实施例。例如，在一个实施例中，本发明提供设计和/或制造包含如描述的那样设计和制造的器件中的一个或更多个的电路的方法。
这里，图12表示根据实施例的用于制造电路146的解释性的流程图。首先，用户可利用器件设计系统130以通过使用这里描述的方法产生器件设计132。器件设计132可包含可被器件制造系统134使用以根据由器件设计132限定的特征产生一组物理器件136的程序代码。类似地，器件设计132可被提供给电路设计系统140（例如，作为在电路中使用的可用的部件），用户可利用该电路设计系统140以产生电路设计142（例如，通过连接一个或更多个输入和输出与包含于电路中的各种器件）。电路设计142可包含包含通过使用这里描述的方法设计的器件的程序代码。在任何情况下，电路设计142和/或一个或更多个物理器件136可被提供给电路制造系统144，该电路制造系统144可根据电路设计142产生物理电路146。物理电路146可包含通过使用这里描述的方法设计的一个或更多个器件136。
在另一实施例中，本发明提供用于设计的器件设计系统130和/或用于通过使用这里描述的方法制造半导体器件136的器件制造系统134。在这种情况下，系统130、134可包含通用计算器件，该通用计算器件被编程以实现如上描述的那样设计和/或制造半导体器件136的方法。类似地，本发明的实施例提供用于设计的电路设计系统140和/或用于制造包含通过使用这里描述的方法设计和/或制造的至少一个器件136的电路146的电路制造系统144。在这种情况下，系统140、144可包含通用计算器件，该通用计算器件被编程以实现设计和/或制造包含这里描述的至少一个半导体器件136的电路146的方法。
以上出于解释和描述的目的给出本发明的各种方面的以上的描述。这不是详尽的或者不是将本发明限于公开的确切的形式，并且，很显然，许多的修改和变更是可能的。本领域技术人员可很容易地想到的这些修改和变更包含于由所附的权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (21)

1.一种发光异质结构，包括：
n型接触层；和
具有与n型接触层相邻的第一侧的光产生结构，该光产生结构包含多个量子阱，其中，n型接触层的导带边缘能量与多个量子阱中的量子阱的电子基态能量之间的差值大于光产生结构的材料中的极性光学声子的能量，并且其中，光产生结构的宽度超过用于通过注入到光产生结构中的电子发射极性光学声子的平均自由程小于10％。
2.根据权利要求1的异质结构，其中，所述差值以热能超过极性光学声子的能量。
3.根据权利要求1的异质结构，还包括位于光产生结构的与所述第一侧相对的第二侧上的阻挡层，其中，阻挡层的导带边缘能量与多个量子阱中的量子阱的电子基态能量之间的差值大于光产生结构的材料中的极性光学声子的能量。
4.根据权利要求1的异质结构，其中，光产生结构还包含与多个量子阱交错的多个势垒，多个势垒包含与多个量子阱中的第一量子阱和光产生结构的第一侧紧挨着相邻的第一势垒，其中，第一势垒的厚度足以相对于第一量子阱中的电子基态能量将电场中的注入电子加速达到极性光学声子的能量，并且其中，光产生结构的剩余部分的厚度超过用于发射极性光学声子的平均自由程。
5.根据权利要求1的异质结构，还包括：
衬底，其中，n型接触层位于衬底与光产生结构之间并且其中至少部分透明的衬底和n型接触层至少部分地对于由光产生结构产生的光透明；和
作为p型接触在光产生结构的相对侧上形成的Bragg反射器结构，其中，Bragg反射器结构被配置为朝向衬底反射由光产生结构产生的光。
6.根据权利要求5的异质结构，还包括在光产生结构与Bragg反射器结构之间形成的电子阻挡层。
7.根据权利要求5的异质结构，其中，n型接触包含短周期超晶格。
8.根据权利要求1的异质结构，还包括位于光产生结构的与第一侧相对的第二侧上的复合接触，该复合接触包括：
粘接层，其中，粘接层至少部分地对于由光产生结构产生的光透明；和
被配置为反射由光产生结构产生的光的至少一部分的反射金属层。
9.根据权利要求8的异质结构，其中，粘接层包括镍薄层、钯薄层、钼薄层或钴薄层之一，并且其中，反射金属层包括铝、增强铝、铑或增强铑之一。
10.根据权利要求8的异质结构，其中，粘接层包括非均匀层。
11.根据权利要求10的异质结构，其中，非均匀粘接层被配置为形成光子晶体。
12.根据权利要求8的异质结构，还包括分布式半导体异质结构Bragg反射器(DBR)结构，其中，DBR结构位于光产生结构的与第一侧相对的第二侧上。
13.根据权利要求1的异质结构，还包括位于光产生结构的与第一侧相对的第二侧上的复合接触，其中，复合接触的至少一个层由石墨烯形成。
14.根据权利要求1的异质结构，还包括位于光产生结构的与第一侧相对的第二侧上的金属超晶格接触，其中，金属超晶格包含第一金属和与第一金属不同的第二金属的多个缠结层，并且其中，金属超晶格至少部分地对于由光产生结构产生的光透明。
15.一种发光异质结构，包括：
n型接触层；和
具有与n型接触层相邻的第一侧的光产生结构，该光产生结构包含多个量子阱，其中，光产生结构的宽度超过用于通过注入到光产生结构中的电子发射极性光学声子的平均自由程小于10％；和
位于光产生结构的与第一侧相对的第二侧上的阻挡层，其中，阻挡层的导带边缘能量与多个量子阱中的量子阱的电子基态能量之间的差值大于光产生结构的材料中的极性光学声子的能量。
16.根据权利要求15的异质结构，其中，光产生结构还包含与多个量子阱交错的多个势垒，多个势垒包含与多个量子阱中的第一量子阱和光产生结构的第一侧紧挨着相邻的第一势垒，其中，第一势垒的厚度足以相对于第一量子阱中的电子基态能量将电场中的注入电子加速达到极性光学声子的能量，并且其中，光产生结构的剩余部分的厚度超过用于发射极性光学声子的平均自由程。
17.根据权利要求15的异质结构，还包括位于光产生结构的与第一侧相对的第二侧上的复合接触，该复合接触包括：
粘接层，其中，粘接层至少部分地对于由光产生结构产生的光透明；和
被配置为反射由光产生结构产生的光的至少一部分的反射金属层。
18.根据权利要求17的异质结构，其中，粘接层包括镍薄层、钯薄层、钼薄层或钴薄层之一，并且其中，反射金属层包括铝、增强铝、铑或增强铑之一。
19.一种发光器件，包括：
n型接触层；
具有与n型接触层相邻的第一侧的光产生结构，该光产生结构包含：
多个量子阱，其中，n型接触层的能量与多个量子阱中的量子阱的电子基态能量之间的差值大于光产生结构的材料中的极性光学声子的能量；和
与多个量子阱交错的多个势垒，多个势垒包含与多个量子阱中的第一量子阱和光产生结构的第一侧紧挨着相邻的第一势垒，其中，第一势垒的厚度足以相对于第一量子阱中的电子基态能量将电场中的注入电子加速达到极性光学声子的能量，并且其中，光产生结构的剩余部分的厚度超过用于通过注入到光产生结构中的电子发射极性光学声子的平均自由程，并且其中，光产生结构的宽度超过用于通过注入到光产生结构中的电子发射极性光学声子的平均自由程小于10％；和
位于光产生结构的与第一侧相对的第二侧上的复合接触，该复合接触包括：
粘接层，其中，形成粘接层的材料具有小于5纳米的最大厚度并允许大于5％由光产生结构产生的光穿过其中；和
被配置为反射由光产生结构产生的光的至少一部分的反射金属层。
20.根据权利要求19的器件，其中，粘接层包括镍薄层、钯薄层、钼薄层或钴薄层之一，并且其中，反射金属层包括铝、增强铝、铑或增强铑之一。
21.根据权利要求19的器件，其中在形成关于n型接触层的导带能量桶的材料内形成光产生结构。
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