CN111864007A - 光转换元件 - Google Patents
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Abstract
一种光转换元件，包含发光单元、光电转换单元及导电接合层。所述光电转换单元在接受逆偏压时，能将光信号转换成电信号。所述导电接合层设置在所述发光单元与所述光电转换单元之间。所述发光单元为顺向偏压而所述光电转换单元为逆向偏压时，外部光照射所述光电转换单元，从而使所述发光单元产生调变光，其中，所述调变光的频率不同于所述外部光的频率。分别制作完成所述发光单元与所述光电转换单元，再使用覆晶技术以所述导电接合层连接所述发光单元与所述光电转换单元的同一型区，便可完成所述光转换元件，其光转换元件不需要繁琐的异质外延结构，也不需要高温高压的晶片熔融接合过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种光转换元件，特别是涉及一种能将光升频与降频的光转换元件。
背景技术
现有的光转换元件将发光二极管与光电二极管相连结在一起的连接方式仅有两种：第一种方式是直接外延成长(direct epitaxial growth)，也就是在外延阶段时，将两者外延结构成长在一起，也就是先外延发光二极管或光电二极管其中一者后，再直接于已经外延完成的元件上外延其中另一者的结构；第二种方式为熔融键合(wafer fusion)，是将发光二极管外延片与光电二极管的外延片相互键合在一起后，再接续元件的制程。
然而，以直接外延成长的方式需特别考虑到材料选择的问题，由吸收红外光波段的光电二极管到发出可见光波段的发光二极管，如何在两者主动区的材料能隙差异这么大的材料中选取适合的外延组成比例，顾及到层层结构下的应力以及晶格匹配的问题才能有良好的外延质量，以完成灵敏且可靠度高的光转换元件。此外，以此方式制作光转换元件的结构因材料选用受到限制，难以最佳化特性组合，使得在挑选不同发光种类的发光二极管与不同吸光种类的光电二极管的选择甚少。
而以晶片熔融键合方式则需要选择适当的温度、压力与气体，才能顺利地将发光二极管与光电二极管两种外延片键合在一起。当选用不适当的温度与压力时，会造成晶片的破裂或界面缺陷的产生，以此方式制作出的光转换元件，其良率低且光电转换效率也偏低，而仅停留在实验室阶段，难以达到量产的规模。此外，目前使用直接外延成长或晶片熔融接合制作的光转换元件仅能制作升频元件，尚未有降频元件的发表。
发明内容
本发明的目的是在提供一种制程简易的光转换元件。
本发明的光转换元件包含发光单元、光电转换单元及导电接合层，所述发光单元包括第一型区及与所述第一型区相反的第二型区，所述光电转换单元包括第一型区及与所述第一型区相反的第二型区，可在逆向偏压时，将光信号转换成电信号，所述导电接合层设置在所述发光单元与所述光电转换单元之间，用于连接所述发光单元的第一型区与所述光电转换单元的第一型区，或连接所述发光单元的第二型区与所述光电转换单元的第二型区，其中，在操作时，所述光转换元件接受偏压及外部光，使所述发光单元为顺向偏压且所述光电转换单元为逆向偏压，所述外部光照射所述光电转换单元，从而使所述发光单元产生调变光，其中，所述调变光的频率不同于所述外部光的频率。
在一些实施方式中，所述光转换元件的所述调变光的频率高于所述外部光的频率。
在一些实施方式中，所述光转换元件的所述调变光的频率低于所述外部光的频率。
在一些实施方式中，所述光转换元件的所述导电接合层可包含铟、金、锡、金铟合金、金锡合金、铟锡合金、金铟锡合金、锡铅合金、金锗合金、或金硅合金。
在一些实施方式中，所述光转换元件的所述光电转换单元还包含分别位于所述光电转换单元的两相对的外侧面上的第一金属电极以及第二金属电极，所述发光单元还包含分别位于所述发光单元的两相对的外侧面上的第三金属电极以及第四金属电极。
在一些实施方式中，所述光转换元件的所述发光单元的所述第二型区还包含第一部分及不同于所述第一部分的第二部分，所述发光单元的所述第一型区位于所述第一部分上，所述光电转换单元的第二型区位于所述第二部分上。
在一些实施方式中，所述光转换元件的所述光电转换单元还包含分别位于所述光电转换单元的两相对的外侧面上的第一金属电极以及第二金属电极，所述发光单元还包含分别位于所述发光单元的两相同侧面上的第三金属电极以及第四金属电极。
在一些实施方式中，所述光转换元件的所述光电转换单元的所述第一型区正投影至所述发光单元的表面积小于所述发光单元所述第一型区的表面积，或所述光电转换单元的所述第二型区正投影至所述发光单元的表面积小于所述发光单元所述第二型区的表面积。
在一些实施方式中，所述光转换元件的所述发光单元包含由III-V族化合物组成的发光二极管或激光二极管，所述光电转换单元包含APD光电二极管。
在一些实施方式中，所述光转换元件的所述发光单元包含由III-V族化合物组成的发光二极管或激光二极管，所述光电转换单元包含由III-V族化合物组成的APD PD或PINPD。
在一些实施方式中，所述光转换元件的所述发光单元的所述第一型区的晶格与所述光电转换单元的所述第一型区的晶格不匹配。
本发明的有益效果在于：本案先分别制作完成所述发光单元与所述光电转换单元，再使用覆晶技术以所述导电接合层连接所述发光单元与所述光电转换单元的同一型区，便可完成所述光转换元件，其光转换元件不需要繁琐的异质外延结构，也不需要高温高压的晶片熔融接合过程。
附图说明
图1是一示意图，说明本发明光转换元件的一第一实施例；
图2是一示意图，辅助说明图1的所述第一实施例的电路符号图；
图3是一示意图，说明本发明光转换元件的一第二实施例；及
图4是一示意图，辅助说明图3的所述第二实施例的电路符号图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
参阅图1与图2，本发明的光转换元件2的一第一实施例包含发光单元21、光电转换单元22，及连接该发光单元21与该光电转换单元22的导电接合层23。
具体地说，该发光单元21包括第一型区211、与第一型区211相反的第二型区212以及介于第一型区211及第二型区212之间的发光区214，且在接受顺向偏压时可发光；而光电转换单元22也包括第一型区221、及与第一型区221相反的第二型区222，且在接受逆向偏压时可将光信号转换成电信号。其中，该第一型区211、221包含p型半导体层且第二型区212、222包含n型半导体层；或该第一型区211、221包含n型半导体层且第二型区212、222包含p型半导体层。
其中，该发光单元21可包含由III-V族化合物组成的发光二极管(light emittingdiode，LED)、由III-V族化合物组成的激光二极管(laser diode，LD)、有机发光二极管(Organic LED)，其中激光二极管进一步可包括垂直腔面发射激光(VCSEL)；该光电转换单元22可包含由硅或III-V族化合物组成的光电二极管(PD)或光电晶体(phototransistor)。
该发光单元21发出的光可以选择任意的发光波长，包括紫外光、紫光、蓝光、绿光、黄光、橘光、红光、近红外光；而当该光电转换单元22包含光电二极管(PD)时，此光电二极管可以是以IV族材料为主的雪崩光电二极管(avalanche photodiode，APD PD)或PIN光电二极管(positive-intrinsic-negative photodiode，PIN PD)，例如Si APD PD或Si PIN PD。此光电二极管可以是由III-V族化合物组成的APD PD，例如砷化镓铟雪崩光电二极管(InGaAs APD PD)、或由III-V族化合物组成的PIN PD，例如砷化镓铟PIN光电二极管(InGaAs PIN PD)或锑化铟PIN光电二极管(InSb PIN PD)。
该导电接合层23主要位于该发光单元21与该光电转换单元22之间，且用于电性连接该发光单元21的第一型区211与该光电转换单元22的第一型区221，其中该发光单元21的第一型区211的晶格与该光电转换单元22的第一型区221的晶格不匹配，或该发光单元21的第一型区211的晶格常数与该光电转换单元22的第一型区221的晶格常数实质上不相同。举例而言，当该第一型为p型及该第二型为n型时，透过该导电接合层23将该发光单元21的p型区与该光电转换单元22的p型区电性连接，从而构成反向串联(anti-series)的结构。在本发明的另一实施例，上述的该第一型为n型及该第二型为p型，且通过该导电接合层23将该发光单元21的n型区与该光电转换单元22的n型区电性连接，从而构成反向串联(anti-series)的结构。
适用于本实施例的该导电接合层23并没有特别限制，只要是导电材料的金属或合金均可，举例来说，该导电接合层23可包含铟(In)、金(Au)、锡(Sn)、金铟合金(Au-In)、金锡合金(Au-Sn)、铟锡合金(In-Sn)、金铟锡合金(Au-In-Sn)、锡铅合金(Sn-Pb)、金锗合金(Au-Ge)、或金硅合金(Au-Si)等低熔点的金属或合金。
在本实施例中，该光电转换单元22为InGaAs PIN PD，其各层结构由外部光L1处向该导电接合层23照射的方向依序包含：作为该光电转换元件2的外部电极用于电连接至外部电源(图未示)的供电端点的第一金属电极223、n型掺杂的磷化铟(InP)基板构成的该第二型区222(在此实施例中第一型为p型且第二型为n型)、未掺杂的第一磷化铟(InP)层224、未掺杂的砷化镓铟(InGaAs)层225、未掺杂的第二磷化铟(InP)层226、p型掺杂的第二磷化铟(InP)层构成的第一型区221、作为内部电极用于透过导电接合层23电连接至发光单元21的设在第一型区221上的第二金属电极227、设置在该第二磷化铟层226上且可由二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的硬罩幕228，及覆盖该硬罩幕228并让该第二金属电极227部分露出且可由二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的保护层229；而该发光单元21的各层结构由发出调变光L2处往该导电接合层23的方向依序包含作为该光转换元件2的另一外部电极用于电连接至该外部电源(图未示)的另一供电端点的第三金属电极217、设置在该第三金属电极217的导电基板213、设置在导电基板213上由III-V族化合物(例如氮化镓)构成的n型包覆层(cladding layer)作为第二型区212、设置在该第二型区212上包含多重量子井(MQW)结构的发光区214、设置在发光区214上且由III-V族化合物(例如氮化镓)构成的p型包覆层作为第一型区211、设置在第一型区211上的电性接触层215以及作为另一内部电极用于透过该导电接合层23电连接至该光电转换单元22的设置在电性接触层215上的第四金属电极216，及覆盖电性接触层215、第一型区211、该发光区214及第二型区212、并露出部分第四金属电极216的保护层218。
前述的该光电转换单元22所载的结构为PIN光电二极管(PIN PD)，光电转换单元22也可采用雪崩光电二极管(APD PD)，以产生光电流放大的效果，进一步提高光电流功效。雪崩光电二极管的详细构造为现有技术，不在此赘述。
本发明光转换元件2在操作时，在该第一金属电极223及该第三金属电极217输入偏压Vb及照射该外部光L1后，能产生调变光L2。具体地说，将该外部光L1照射该光电转换单元22，同时对该光转换元件2施加该偏压Vb，使得该发光单元21为顺向偏压(forwardbias)，且该偏压Vb而让该光电转换单元22为逆向偏压(reverse bias)，从而发出光频率不同于该外部光L1的该调变光L2。
详细地说，以本实施例图1的串联结构为例说明并配合参阅图2，其中第一型区211、221为p型且第二型区212、222区为n型，在该发光单元21的该第二型区212(n型)施加偏压Vb的负极(V-)，在该光电转换单元22的该第二型区222(n型)施加偏压Vb的正极(V+)，此时，该发光单元21为顺向偏压而可发光，该光电转换单元22为逆向偏压而可吸光，当该外部光L1入射至该光电转换单元22时，该光电转换单元22内部会产生光电流，由于该发光单元21与该光电转换单元22为反向串联(anti-series)的电连接方式，因此该光电流会由该发光单元21的第二型区212(n型)流入第一型区211(p型)，使该发光单元21发光。相反地，若第一型区211、221为n型且第二型区212、222为p型，则在该发光单元21的该第二型区212(p型)施加偏压Vb的正极(V+)，在该光电转换单元22的该第二型区222(p型)施加偏压Vb的负极(V-)，只要让该发光单元21为顺向偏压，该光电转换单元22为逆向偏压并照射该外部光L1便可将外部光L1转换为调变光L2。
此处要说明的是，本实施例的该发光单元21的该第三金属电极217与该第四金属电极216是位于该发光单元21的两相对的外侧面上，而该光电转换单元22的该第一金属电极223与该第二金属电极227是位于该光电转换单元22两相对的外侧面上，并使用相同表面积的该发光单元21与该光电转换单元22，通过该导电接合层23将两者彼此连接，从而构成垂直型结构的该光转换元件2，使得该外部光L1能直接照射该光电转换单元22，而该发光单元21发射出的调变光L2能从与该外部光L1相反的方向发射，让该外部光L1与该调变光L2不会彼此干扰。其中，前述所指的相同表面积在此实施例中，是指该光电转换单元22的该第一型区221正投影至该发光单元21的表面积与该发光单元22的该第一型区211的表面积相等。
当该外部光L1为红外光，而使用的该发光单元21为可发出可见光的二极管时，此时，红外光照射接收有逆向偏压的该光电转换单元22会产生的光电流而流入该发光单元21，该发光单元21因接收有顺向偏压及自该光电转换单元22的光电流而发出可见光(也就是该调变光L2)，由于红外光具有较低的光子频率，而可见光具有较高的光子频率，因此，该光转换元件2可以将低频的红外光转为高频的可见光，此时，该光转换元件2也可称为升频元件(up converter)；相反地，若该外部光L1相较于该调变光L2具有较高的光子频率时，则可称该光转换元件2为降频元件(down converter)。
此处值得说明的是，可以使用单一个该光转换元件2进行应用，也可以是阵列型的组合，将多个该光转换元件2以一维或二维阵列排列成阵列型光转换元件进行应用。例如，当该外部光L1包含影像信号，该阵列型光转换元件包含多个可独立控制的该光转换元件2，可将该发光单元21与该光电转换单元21制作成微米(μm)尺寸，并让两者具有相同且对应的(i)单元尺寸及阵列尺寸、(ii)阵列排列的周期及形状、以及(iii)形成阵列的单元数量，从而通过阵列型光转换元件2，以应用在例如显示器等装置。
另外值得说明的是，本发明的该光转换元件2与现有的光转换元件的制作方法完全不同，从而使结构也不同。本实施例的该光转换元件2的制作方法是先分别制作完成该发光单元21与该光转换元件2，再分别于该发光单元21与该光电转换单元22的该第一型区211、221(或该第二型区212、222)上形成部分的该导电接合层23，随后再使用金属接合技术，以将该发光单元21上的铟与该光电转换单元22上的该导电接合层23彼此键合(bonding)在一起，便可完成该光转换元件2的制作，且制作完成的该光转换元件2具有该导电接合层23，其中，以本实施例而言，该导电接合层23可包含铟。详细而言，于接合时，只要在该发光单元21的第一型区221上的第四金属电极216与该光电转换单元22的第一型区上的第二金属电极227表面镀上铟金属层，再将两者进行键合便可；其中第一型可为p型或n型；第二型与第一型相反。
由此可知，本发明的该光转换元件2的制作方法与现有制作光转换元件相较，本发明的该光转换元件2不需如现有直接外延成长发光单元21及光电转换单元22方式必须考虑异质外延的材料选择以解决晶格不匹配等问题，也不需要如晶片熔融键合(fusionbonding)方式使用高温高压的制程，仅需要简易的覆晶技术将已经制作完成的该发光单元21与该光电转换单元22通过该导电接合层23彼此键合在一起便可，整体制程技术新颖且简单。
参阅图3与图4，本发明光转换元件2的一第二实施例大致与该第一实施例相同，其不同处在于，该发光单元21与该光电转换单元22的表面积可以不同，且该发光单元21的两个金属电极216、217水平设置于基板210的同一侧上，不同于第一实施例的两个金属电极216、217垂直设置于基板213的相反侧。
具体地说，该第二实施例的该发光单元21是制作成较大尺寸且该第三金属电极217与该第四金属电极216是位于该发光单元21的同一侧面上，而该光电转换单元22则制作较小尺寸，且该第一金属电极223与该第二金属电极227则是位于该光电转换单元22两相对侧上，之后再分别将该发光单元21的该第二型区212上的第三金属电极217与该光电转换单元22的该第二型区222上的第一金属电极223表面镀上铟金属层(也就是该导电接合层23)，再将两者进行键合便可；其中第一型可为p型或n型；第二型与第一型相反。在本实施例中，前述该发光单元21制作成大尺寸、该光电转换单元22制作成小尺寸是指该光电转换单元22的该第二型区222正投影至该发光单元21的表面积小于该发光单元21的该第二型区212的表面积。
详细地说，在该第二实施例中，该光电转换单元22各层结构与第一实施例由该导电接合层23向该外部光L1的方向依序包含作为该光转换元件2的一内部电极用于通过该导电接合层23电连接至该发光单元21的第一金属电极223、设置在该第一金属电极223上且n型掺杂的磷化铟(InP)基板构成的该第二型区222(第二型为n型；第一型为p型)、设置在该第二型区222上的未掺杂的第一磷化铟(InP)层224、设置在该第一磷化铟(InP)层224上的未掺杂的砷化镓铟(InGaAs)层225、设置在该砷化镓铟(InGaAs)层225上的未掺杂的第二磷化铟(InP)层226、p型掺杂的该第二磷化铟(InP)层226构成的该第一型区221、作为该光转换元件2的外部电极用于电连接至外部电源(图未示)的供电端点的设在该第一型区221上的第二金属电极227、设置在该第二磷化铟层226上且可由二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的硬罩幕228，及覆盖该硬罩幕228并让该第二金属电极227部分露出且可由二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的保护层229；而该发光单元21的各层结构则包括基板210，例如为蓝宝石基板、可选择性设置在该基板210上的成核层2121、设置在该成核层2121上的且由n型III-V族化合物(例如n型氮化镓构成的n型覆盖层(也就是该第二型区212)，其包含第一部分及第二部分、设置在该第二型区212的第一部分上的包含多重量子井(MQW)结构的发光区214、作为该光转换元件2的另一内部电极用于通过该导电接合层23电连接至该光电转换单元22的设置在该第二型区212的第二部分上的第三金属电极217、设置在发光区214上且由p型III-V族化合物(例如p型氮化镓)构成的p型覆盖层作为第一型区211、设置在第一型区211上的电性接触层215以及作为该光电转换元件2的另一外部电极用于电连接至该外部电源的另一供电端点的设置在电性接触层215上的第四金属电极216，及覆盖该发光区214、该电性接触层215及该第一型区211、并让第四金属电极216部分露出的保护层218。
以下将本发明该光转换元件2的相关实验参数汇总于下表1中，其中，该光电转换单元22是选用Si PIN PD；该发光单元21由III-V族化合物组成且能发出红光、绿光、蓝光、紫外光的发光二极管(LED)；该外部光L1则分别使用波长为808nm、660nm、532nm，及450nm的激光为例，其中，在说明书中各实施例所提及的各波长，如无特别描述，是指峰值波长(peakwavelength)。现在举下表1左上角以发光单元21使用红光LED、外部光L1使用波长为808nm的激光的实施例说明如下。在本实施例中，光电转换单元22是为Si PIN PD且发光单元21是能发出625nm的红光发光二极管(LED)，光转换元件2是在第一金属电极223与第二金属电极217间施加2.1V的偏压Vb，并以波长为808nm的激光的外部光L1照射从而发出625nm的红光，其中，该光转换元件2的转换效率为0.044W/W。下表1其余的实施例依此类推，不在此赘述。
表1
该光转换元件2以808nm波长的红外激光照射，使该发光单元21发出625nm波长的红光，也就是光转换元件2在一偏压下吸收较长波长的光并发出较短波长的光，称此光转换元件2为升频元件(up converter)；若照射450nm波长的蓝光激光，使该发光单元21发出625nm波长的红光，也就是光转换元件2在一偏压下吸收较短波长的光并发出较长波长的光，称此光转换元件2为降频元件(down converter)。由表1中实验数据可知，当该光转换元件2的该发光单元21由III-V族化合物组成且该光电转换单元22包含由III-V族化合物组成的PIN PD且该外部光L1为红外光(例如808nm)，该光转换元件2作为升频元件的转换效率的范围至少大于或等于0.037W/W且小于或等于0.158W/W。而此表中实验数据的该光电转换单元22是以使用Si PIN PD为例，当该光电转换单元22使用Si APD时，可使得入射光照射经由雪崩光电二极管(APD)而得到更大的光电流，以让该发光单元21具有更高的发光效率与亮度。
进一步地，当该光电转换单元22是选用InGaAs PIN PD与InGaAs APD，并以使用波长为1312nm的红外光的外部光L1照射时，将其相关实验参数汇总于下表2中。
表2
该光转换元件2的该光电转换单元22选用InGaAs PIN PD与InGaAs APD并以1312nm波长的红外光激光照射，也能让由III-V族化合物组成的该发光单元21发出红光(625nm)、绿光(520nm)、蓝光(450nm)，或紫外光(370nm)，使该光转换元件2成为升频元件(up converter)。由表2可知，当该光转换元件2的该发光单元21由III-V族化合物组成且该光电转换单元22包含由III-V族化合物组成的APD PD，该光转换元件2作为升频元件的转换效率的范围至少大于或等于0.026W/W且小于或等于0.186W/W。当该光转换元件2的该发光单元21由III-V族化合物组成且该光电转换单元22包含由III-V族化合物组成的PIN PD，该光转换元件2作为升频元件的转换效率的范围至少大于或等于0.074W/W且小于或等于0.382W/W。
综上所述，本发明光转换元件2先分别制作完成该发光单元21与该光电转换单元22，再使用覆晶技术以该导电接合层23连接该发光单元21与该光电转换单元22的同一型区，也就是可完成该光转换元件2，其光转换元件2不需要繁琐的异质外延结构，也不需要高温高压的晶片熔融接合过程，且可以任意选用发出不同波长的该发光单元21并搭配不同波长的该外部光L1，以根据应用制作成光升频元件或光降频元件，故确实能达成本发明的目的。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (12)
1.一种光转换元件，其特征在于：所述光转换元件包含发光单元、光电转换单元及导电接合层，
所述发光单元包括第一型区及与所述第一型区相反的第二型区，
所述光电转换单元包括第一型区及与所述第一型区相反的第二型区，能够在逆向偏压时，将光信号转换成电信号，
所述导电接合层设置在所述发光单元与所述光电转换单元之间，用于连接所述发光单元的第一型区与所述光电转换单元的第一型区，或连接所述发光单元的第二型区与所述光电转换单元的第二型区，
其中，在操作时，所述光转换元件接受偏压及外部光，使所述发光单元为顺向偏压且所述光电转换单元为逆向偏压，所述外部光照射所述光电转换单元，从而使所述发光单元产生调变光，其中，所述调变光的频率不同于所述外部光的频率。
2.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述调变光的频率高于所述外部光的频率。
3.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述调变光的频率低于所述外部光的频率。
4.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述导电接合层包含铟、金、锡、金铟合金、金锡合金、铟锡合金、金铟锡合金、锡铅合金、金锗合金或金硅合金。
5.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述光电转换单元还包含分别位于所述光电转换单元的两相对的外侧面上的第一金属电极以及第二金属电极，所述发光单元还包含分别位于所述发光单元的两相对的外侧面上的第三金属电极以及第四金属电极。
6.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述发光单元的所述第二型区还包含第一部分及不同于所述第一部分的第二部分，所述发光单元的所述第一型区位于所述第一部分上，所述光电转换单元的第二型区位于所述第二部分上。
7.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述光电转换单元还包含分别位于所述光电转换单元的两相对的外侧面上的第一金属电极以及第二金属电极，所述发光单元还包含分别位于所述发光单元的两相同侧面上的第三金属电极以及第四金属电极。
8.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述光电转换单元的所述第一型区正投影至所述发光单元的表面积与所述发光单元的所述第一型区的表面积相等，或所述光电转换单元的所述第二型区正投影至所述发光单元的表面积与所述发光单元的所述第二型区的表面积相等。
9.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述光电转换单元的所述第一型区正投影至所述发光单元的表面积小于所述发光单元所述第一型区的表面积，或所述光电转换单元的所述第二型区正投影至所述发光单元的表面积小于所述发光单元所述第二型区的表面积。
10.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述发光单元包含由III-V族化合物组成的发光二极管或激光二极管，所述光电转换单元包含APD光电二极管。
11.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述发光单元包含由III-V族化合物组成的发光二极管或激光二极管，所述光电转换单元包含由III-V族化合物组成的APDPD或PIN PD。
12.根据权利要求1所述的光转换元件，其特征在于：所述发光单元的所述第一型区的晶格与所述光电转换单元的所述第一型区的晶格不匹配。
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