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Es
wird ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement angegeben.
Bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement handelt es
sich beispielsweise um eine Leuchtdiode.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement
einen ersten Halbleiterkörper.
Der erste Halbleiterkörper
ist vorgesehen, im Betrieb eine erste elektromagnetische Strahlung
in einem ersten Wellenlängenbereich
zu emittieren. Das heißt, im
Betrieb wird beispielsweise in einer aktiven Zone des ersten Halbleiterkörpers elektromagnetische
Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich emittiert, welcher
die erste elektromagnetische Strahlung umfasst. Bei dem ersten Wellenlängenbereich
handelt es sich beispielsweise um den Wellenlängenbereich von rotem Licht.
Bei der ersten elektromagnetischen Strahlung handelt es sich dann
um rotes Licht.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement
einen zweiten Halbleiterkörper.
Der zweite Halbleiterkörper
ist vorgesehen, im Betrieb eine zweite elektromagnetische Strahlung
in einem zweiten Wellenlängenbereich
zu emittieren. Bei dem zweiten Wellenlängenbereich handelt es sich
beispielsweise um den Wellenlängenbereich
von grünem Licht,
die zweite elektromagnetische Strahlung ist dann grünes Licht.
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Beispielsweise
wird in einer aktiven Zone des zweiten Halbleiterkörpers im
Betrieb des Halbleiterkörpers
die elektromagnetische Strahlung im zweiten Wellenlängenbereich
emittiert.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement
einen dritten Halbleiterkörper.
Der dritte Halbleiterkörper
ist vorgesehen, im Betrieb eine dritte elektromagnetische Strahlung
in einem dritten Wellenlängenbereich
zu emittieren. Bei dem dritten Wellenlängenbereich handelt es sich
beispielsweise um den Wellenlängenbereich
von blauem Licht, die dritte elektromagnetische Strahlung ist dann
blaues Licht.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement
einen ersten optischen Kantenfilter. Der erste optische Kantenfilter
ist vorzugsweise zwischen dem ersten Halbleiterkörper und dem zweiten Halbleiterkörper angeordnet.
Der erste Kantenfilter ist dabei derart angeordnet, dass im Betrieb
vom ersten Halbleiterkörper
und vom zweiten Halbleiterkörper
erzeugte elektromagnetische Strahlung auf den ersten Kantenfilter
treffen kann. Der Kantenfilter besitzt bevorzugt zwei scharf voneinander
getrennte Spektralbereiche. Im ersten Spektralbereich ist der Kantenfilter durchlässig, im
zweiten Spektralbereich ist der Kantenfilter undurchlässig. Bei
dem ersten Kantenfilter handelt es sich vorzugsweise um einen Langpassfilter,
bei dem langwellige Spektralanteile durchgelassen und kurzwellige
Spektralanteile unterdrückt
werden.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das strahlungsemittierende
Halbleiterbauelement einen Spiegel, der an der dem zweiten Halbleiterkörper abgewandten
Seite des ersten Halbleiterkörpers
angeordnet ist. Der Spiegel kann beispielsweise ein oder mehrere
dielektrische Materialien und/oder metallische Materialien enthalten
oder aus diesen Materialien bestehen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements sind erster, zweiter
und dritter Halbleiterkörper übereinander
gestapelt angeordnet. Zwischen zwei unterschiedlichen Halbleiterkörpern kann
sich beispielsweise jeweils ein Verbindungsmaterial befinden, das
die beiden Halbleiterkörper
mechanisch fest miteinander verbindet. Vorzugsweise ist der zweite
Halbleiterkörper
dabei zwischen dem ersten und dem dritten Halbleiterkörper angeordnet.
Das heißt,
die Abfolge von Komponenten des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements
kann beispielsweise wie folgt sein: An einer Oberseite des Spiegels
ist der erste Halbleiterkörper
angeordnet, an einer dem Spiegel abgewandten Seite des ersten Halbeiterkörpers ist
der erste Kantenfilter angeordnet, an einer dem ersten Halbleiterkörper abgewandten
Seite des ersten Kantenfilters ist der zweite Halbleiterkörper angeordnet
und an einer dem Kantenfilter abgewandten Seite des zweiten Halbleiterkörpers ist
der dritte Halbleiterkörper
angeordnet. Erster, zweiter und dritter Halbleiterkörper können dabei
direkt übereinander
angeordnet sein, ohne dass sie in lateraler Richtung zueinander versetzt
sind. Die laterale Richtung ist dabei diejenige Richtung, die quer
zur Stapelrichtung des Stapels aus erstem, zweitem und dritten Halbleiterkörper verläuft.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements kann sich die
erste, zweite und dritte elektromagnetische Strahlung zu weißem Licht
mischen. Das heißt,
erste, zweite und dritte elektromagnetische Strahlung sind derart
gewählt,
dass bei gleichzeitigem Betrieb von erstem, zweitem und drittem
Halbleiterkörper
ein resultierendes Mischlicht weißes Licht ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist der erste
Kantenfilter für
die erste elektromagnetische Strahlung überwiegend durchlässig. Überwiegend
durchlässig
heißt
dabei, dass wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 75%, besonders
bevorzugt wenigstens 90% der ersten elektromagnetischen Strahlung,
die auf den Kantenfilter trifft, vom Kantenfilter transmittiert
wird. Für die
zweite und/oder die dritte elektromagnetische Strahlung ist der
erste Kantenfilter dann vorzugsweise überwiegend reflektierend ausgebildet. Überwiegend
reflektierend heißt
dabei, dass wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 75%, besonders
bevorzugt wenigstens 90% der auftreffenden zweiten und/oder dritten
elektromagnetischen Strahlung vom ersten Kantenfilter reflektiert
wird.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist der Spiegel
für die
erste elektromagnetische Strahlung überwiegend reflektierend. Das
heißt,
vorzugsweise wenigstens 50%, besonders bevorzugt wenigstens 75%
beispielsweise wenigstens 90% der auftreffenden ersten elektromagnetischen
Strahlung wird vom Spiegel reflektiert.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das strahlungsemittierende
Halbleiterbauelement einen ersten Halbleiterkörper, der im Betrieb eine erste elektromagnetische
Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich emittiert, einen
zweiten Halbleiterkörper, der
im Betrieb eine zweite elektromagnetische Strahlung in einem zweiten
Wellenlängenbereich
emittiert, und einen dritten Halbleiterkörper, der im Betrieb eine dritte
elektromagnetische Strahlung in einem dritten Wellenlängenbereich
emittiert. Ferner umfasst das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement
in dieser Ausführungsform
einen ersten Kantenfilter, der zwischen dem ersten Halbleiterkörper und
dem zweiten Halbleiterkörper
angeordnet ist und einen Spiegel, der an der dem zweiten Halbleiterkörper abgewandten
Seite des ersten Halbleiterkörpers
angeordnet ist. Erster, zweiter und dritter Halbleiterkörper sind
dabei übereinander
gestapelt angeordnet, der zweite Halbleiterkörper ist zwischen dem ersten
und dem dritten Halbleiterkörper
angeordnet, die erste, zweite und dritte elektromagnetische Strahlung
mischt sich zu weißem
Licht, der erste Kantenfilter ist für die erste elektromagnetische
Strahlung überwiegend
durchlässig
und für
die zweite und/oder dritte elektromagnetische Strahlung überwiegend
reflektierend und der Spiegel ist für die erste elektromagnetische Strahlung überwiegend
reflektierend.
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Bei
einem solchen strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement können erster,
zweiter und dritter Halbleiterkörper
getrennt voneinander gefertigt sein. Die Halbleiterkörper werden
dann beispielsweise mittels eines Verbindungsmittels mechanisch
miteinander verbunden. Die erste elektromagnetische Strahlung, die beispielsweise
die Peakwellenlänge
des ersten Wellenlängenbereichs
ist, ist dabei größer als
die zweite elektromagnetische Strahlung, welche die Peakwellenlänge des
zweiten Wellenlängenbereichs
ist. Die zweite elektromagnetische Strahlung wiederum ist größer als
die dritte elektromagnetische Strahlung, welche die Peakwellenlänge des
dritten Wellenlängenbereichs
ist. Der dritte Halbleiterkörper
ist überwiegend
durchlässig für die erste
und die zweite elektromagnetische Strahlung. Der zweite Halbleiterkörper ist überwiegend
durchlässig
für die
erste elektromagnetische Strahlung. Überwiegend durchlässig heißt, dass
wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 75%, besonders bevorzugt
wenigstens 90% der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung durch
den jeweiligen Halbleiterkörper
transmittiert wird.
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Dem
strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement liegt dabei unter anderem
die folgende Erkenntnis zugrunde. Werden beispielsweise ein strahlungsdurchlässiger,
grün emittierender
und ein strahlungsdurchlässiger,
blau emittierender Halbleiterkörper
auf einen rotes Licht emittierenden Halbleiterkörper aufgebracht, so wird beispielsweise
das vom zweiten Halbleiterkörper
hin zum ersten Halbleiterkörper
emittierte grüne
Licht sowie das vom dritten Halbleiterkörper in Richtung vom ersten
und zweiten Halbleiterkörper
emittierte blaue Licht größtenteils
vom ersten Halbleiterkörper
absorbiert und steht für
die Anwendung nicht zur Verfügung.
Einem hier beschriebenen strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement
liegt die Idee zugrunde, einen wellenlängenselektiven Kantenfilter
in das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement zu integrieren,
der zum Beispiel für
das rote Licht des ersten Halbleiterkörpers überwiegend durchlässig und
für das
grüne und
blaue Licht des zweiten und dritten Halbleiterkörpers überwiegend reflektierend ausgebildet
ist. Auf diese Weise können das
blaue und das grüne
Licht nicht in den ersten Halbleiterkörper oder kaum in den ersten
Halbleiterkörper gelangen
und werden auf diese Weise nicht vom ersten Halbleiterkörper absorbiert.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist ein zweiter
Kantenfilter zwischen dem zweiten und dem dritten Halbleiterkörper angeordnet.
Der zweite Halbleiterkörper
ist dabei für
die erste und die zweite elektromagnetische Strahlung überwiegend
durchlässig
und für
die dritte elektromagnetische Strahlung überwiegend reflektierend. Das
heißt,
beispielsweise das blaue Licht des dritten Halbleiterkörpers kann
aufgrund des zweiten Kantenfilters kaum oder gar nicht in den zweiten
Halbleiterkörper
gelangen und wird daher nicht in diesem absorbiert, sondern steht
für die
Anwendung zur Verfügung.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements umfasst der erste
und/oder der zweite Kantenfilter zumindest zwei erste Schichten
aus einem ersten Material und zumindest zwei zweite Schichten aus
einem zweiten Material, wobei das erste und das zweite Material
unterschiedliche optische Brechungsindices aufweisen und erste und
zweite Schichten alternierend übereinander gestapelt
angeordnet sind. Das heißt,
die Abfolge von ersten und zweiten Schichten im ersten und/oder
zweiten Kantenfilter ist beispielsweise wie folgt: Erste Schicht,
zweite Schicht, erste Schicht, zweite Schicht. Auf diese Weise ist
der Kantenfilter als Mehrschicht-Kantenfilter ausgebildet, der erste
und zweite Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindices aufweist.
Neben den unterschiedlichen Brechungsindices können sich die ersten und zweiten
Schichten beispielsweise auch durch unterschiedliche optische und
physikalische Dicken voneinander unterscheiden. Dabei können auch
zwei erste Schichten unterschiedliche optische oder physikalische
Dicken aufweisen. Das Gleiche gilt für zwei zweite Schichten. Das
heißt,
die Dicke der ersten und der zweiten Schichten muss nicht gleichmäßig gewählt sein.
Vielmehr ist es möglich,
dass der Kantenfilter eine Vielzahl erster Schichten und eine Vielzahl
zweiter Schichten umfasst, wobei jede Schicht eine von einer anderen
Schicht des Kantenfilters unterschiedliche optische oder physikalische
Dicke aufweisen kann.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements umfasst der erste
und/oder zweite Kantenfilter wenigstens zehn erste und wenigstens
zehn zweite Schichten. Eine solch relativ große Anzahl von ersten und zweiten
Schichten für
den ersten und/oder zweiten Kantenfilter hat sich dabei als besonders
vorteilhaft für
die Abstimmung des Kantenfilters auf die ersten, zweiten und dritten Wellenlängen erwiesen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements weisen die ersten
Schichten einen optischen Brechungsindex zwischen 1,4 und 1,5 und
die zweiten Schichten einen optischen Brechungsindex zwischen 2,3
und 2,5 auf. Beispielsweise sind die ersten Schichten des ersten und/oder
des zweiten Kantenfilters mit einem Siliziumoxid, wie zum Beispiel
Siliziumdioxid gebildet und die zweiten Schichten des ersten und/oder
zweiten Kantenfilters sind mit einem Titanoxid wie beispielsweise
Titandioxid gebildet.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements weisen die ersten
Schichten des ersten und/oder des zweiten Kantenfilters physikalische
Dicken zwischen wenigstens 40 nm und höchstens 400 nm auf und die
zweiten Schichten weisen physikalische Dicken zwischen wenigstens
10 nm und höchstens
65 nm auf. Eine Auswahl der physikalischen Dicken für die ersten
und die zweiten Schichten von erstem und/oder zweitem Kantenfilter
aus den angegebenen Bereichen hat sich wiederum als besonders vorteilhaft
für eine
besonders genaue Anpassung von erstem und/oder zweitem Kantenfilter
an die ersten, zweiten und dritten Wellenlängen erwiesen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist der erste
und/oder der zweite Kantenfilter auf einem strahlungsdurchlässigen Träger angeordnet.
Bei dem strahlungsdurchlässigen
Träger
kann es sich beispielsweise um eine Glasscheibe handeln, auf welche
die ersten und zweiten Schichten des Kantenfilters abgeschieden
sind. Erster und/oder zweiter Kantenfilter mit zugehörigem strahlungsdurchlässigen Träger können dann
beispielsweise mittels eines Verbindungsmittels mit den Halbleiterkörpern des
strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements verbunden werden.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements stehen der erste
und/oder der zweite Kantenfilter in direktem Kontakt mit zumindest
einem der Halbleiterkörper.
Beispielsweise kann der Kantenfilter dabei epitaktisch auf den Halbleiterkörper abgeschieden
sein. In diesem Fall kann das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement
frei von einem strahlungsdurchlässigen
Träger
für den Kantenfilter
sein. Vielmehr bildet zumindest einer der Halbleiterkörper des
strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements selbst den Träger für die Schichten
des Kantenfilters und damit für
den Kantenfilter. Der Kantenfilter kann beispielsweise auf einen
der Halbleiterkörper
epitaktisch abgeschieden sein. Dabei ist es auch möglich, dass
auf zwei der Halbleiterkörper
zwei unterschiedliche Kantenfilter epitaktisch abgeschieden sind.
Der Verzicht auf einen strahlungsdurchlässigen Träger kann zwar die Herstellung
des Kantenfilters komplizieren, jedoch ergibt sich auf diese Weise
ein besonders kompakter Aufbau für
das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement.
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Im
Folgenden wird das hier beschrieben Halbleiterbauelement gemäß von Ausführungsbeispielen
und den dazugehörigen
Figuren näher
erläutert.
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Die 1 bis 4 zeigen
verschiedene Ausführungsbeispiele
eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements.
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Anhand
der graphischen Auftragung der 5 ist ein
Kantenfilter für
ein hier beschriebenes strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement
näher erläutert.
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Gleiche,
gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit
denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse
der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht
als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können
einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren
Verständnis übertrieben
groß dargestellt
sein.
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Die 1A zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement umfasst einen ersten
Halbleiterkörper 10,
einen zweiten Halbleiterkörper 20 und
einen dritten Halbleiterkörper 30.
Bei dem ersten Halbleiterkörper 10 handelt
es sich beispielsweise um einen rotes Licht emittierenden Dünnfilmhalbleiterchip,
der auf einen Träger 60 aufgebracht
ist. Zwischen dem Träger 60 und dem
ersten Halbleiterkörper 10 ist
ein Spiegel 50 angeordnet. Bei dem Spiegel 50 handelt
es sich beispielsweise um einen dielektrischen Spiegel, der Schichten
aus Siliziumdioxid und Silber umfasst. Der erste Halbleiterkörper 10 emittiert
im Betrieb erste elektromagnetische Strahlung 11 aus dem
Spektralbereich von rotem Licht.
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Der
zweite Halbleiterköper 20 ist
ein epitaktisch hergestellter substratloser Halbleiterchip. Der
zweite Halbleiterkörper 20 ist
dabei frei von einem Träger
oder einem Aufwachssubstrat und umfasst lediglich epitaktisch abgeschiedene
Schichten. Der zweite Halbleiterkörper 20 erzeugt im
Betrieb zweite elektromagnetische Strahlung 21, beispielsweise
aus dem Spektralbereich von grünem
Licht.
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Der
dritte Halbleiterkörper 30 ist
ebenfalls ein substratloser Halbleiterchip, der frei von einem Träger oder
einem Aufwachssubstrat ist und lediglich epitaktisch abgeschiedene
Schichten umfasst. Im Betrieb erzeugt der dritte Halbleiterkörper 30 dritte
elektromagnetische Strahlung 31 aus dem Spektralbereich
von blauem Licht.
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Der
zweite Halbleiterkörper 20 ist
für die
erste elektromagnetische Strahlung 11 durchlässig. Der
dritte Halbleiterkörper 30 ist
für die
erste elektromagnetische Strahlung 11 und die zweite elektromagnetische
Strahlung 21 durchlässig.
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Zwischen
dem ersten Halbleiterkörper 10 und
dem zweiten Halbleiterkörper 20 ist
der erste Kantenfilter 41 angeordnet. Der erste Kantenfilter 41 umfasst
einen strahlungsdurchlässigen
Träger 45,
der beispielsweise aus Glas gebildet ist. Auf den strahlungsdurchlässigen Träger 45 sind
eine Vielzahl erster Schichten 43 und zweiter Schichten 44 aufgebracht,
die sich in ihrem Brechungsindex jeweils voneinander unterscheiden. Der
erste Kantenfilter 41 ist für die erste elektromagnetische
Strahlung 11 durchlässig
und für
die zweite elektromagnetische Strahlung 21 und die dritte
elektromagnetische Strahlung 31 jeweils reflektierend ausgebildet.
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Die 1B zeigt
eine idealisierte Übertragungskennlinie
des ersten Kantenfilters 41. Die Transmittivität steigt
ab zirka 580 nm Wellenlänge
plötzlich
an und wechselt von 0% auf 100%. Das heißt, der Kantenfilter 41 ist
für langwelliges
Licht durchlässig,
für kurzwelliges
Licht hingegen undurchlässig
und reflektierend. Im Ausführungsbeispiel
der 1A ist der erste Kantenfilter 41 ein
separates Element, das auf einen eigenen, strahlungsdurchlässigen Träger 45 aufgebracht
ist.
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Im
Unterschied dazu zeigt die 2A anhand
einer schematischen Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements,
bei dem der erste Kantenfilter 41 direkt auf den ersten
Halbleiterkörper 10 abgeschieden
ist. Beispielsweise ist der erste Kantenfilter 41 epitaktisch
auf die dem Träger 60 abgewandte
Oberseite des ersten Halbleiterkörpers 10 abgeschieden.
Die 2B zeigt wiederum eine idealisierte Übertragungskennlinie
des ersten Kantenfilters 41.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 3A umfasst das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement
den ersten Kantenfilter 41, der direkt auf die dem ersten
Halbleiterkörper 10 zugewandte
Außenfläche des
zweiten Halbleiterkörpers 20 abgeschieden
ist.
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Die 3C zeigt
die idealisierte Übertragungskennlinie
des ersten Kantenfilters 41, der rotes Licht durchlässt und
grünes
Licht reflektiert.
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Der
zweite Kantenfilter 42 ist direkt auf die dem zweiten Halbleiterkörper 20 zugewandte
Außenfläche des
dritten Halbleiterkörpers 30 abgeschieden.
Der zweite Kantenfilter 42 ist für grünes und rotes Licht durchlässig und
für blaues
Licht reflektierend ausgebildet, siehe dazu auch die idealisierte Übertragungskennlinie der 3B für den zweiten
Kantenfilter 42. Beim Ausführungsbeispiel der 3A ist
es alternativ zum direkten Abscheiden von erstem Kantenfilter 41 und
zweitem Kantenfilter 42 auf unterschiedliche Halbleiterkörper auch möglich, dass
beide Kantenfilter auf gegenüberliegende
Oberflächen
des zweiten Halbleiterköpers 20 direkt abgeschieden
werden. Darüber
hinaus ist es auch möglich,
dass zumindest einer der Kantenfilter, wie in Verbindung mit der 1A gezeigt,
auf einen separaten, strahlungsdurchlässigen Träger 45aufgebracht
ist. Das direkte Abscheiden des Kantenfilters auf zumindest einen
der Halbleiterköper
kann die Herstellung des Kantenfilters komplizierter machen, ermöglicht jedoch
einen besonders kompakten Aufbau des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements.
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In
Verbindung mit der 4A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements
dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Kantenfilter 41, wie er in Verbindung mit der 1A beschrieben
ist, zwischen dem ersten Halbleiterkörper 10 und dem zweiten
Halbleiterkörper 20 angeordnet.
Die Halbleiterkörper 10, 20, 30 sind
jeweils durch ein Verbindungsmittel 80 mechanisch miteinander
verbunden. Bei dem Verbindungsmittel 80 kann es sich beispielsweise
um ein Silikon und/oder ein Epoxidharz handeln.
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Jeder
der Halbleiterkörper
weist eine aufgeraute Oberfläche
auf, durch die Auskoppelstrukturen 12, 22, 32 gebildet
sind, welche die Wahrscheinlichkeit für Totalreflexion an der Außenfläche des
jeweiligen Halbleiterkörpers
reduzieren. Zwischen den Halbleiterkörpern sind jeweils Kontaktschichten 71, 72, 73 angeordnet, die
ein unabhängiges
elektrisches Kontaktieren der Halbleiterköper erlauben. Das heißt, jeder
Halbleiterkörper 10, 20, 30 kann
unabhängig
vom anderen Halbleiterkörper
betrieben werden. Der Stapel aus Halbleiterkörpern kann auf diese Weise
rotes, grünes
und blaues Licht erzeugen. Bei einem gleichzeitigen Betrieb aller
Halbleiterkörper
wird weißes
Mischlicht erzeugt.
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Erste
Kontaktschicht 71, zweite Kontaktschicht 72 und
dritte Kontaktschicht 73 sind beispielsweise mit einem
transparenten Material, wie einem transparenten leitfähigen Oxid
(TCO – Transparent
Conductive Oxide)-Material gebildet. Die Kontaktschichten können dabei
zum Beispiel ITO (Indium Tin Oxide) oder IZO (Indium Zinc Oxide)
umfassen.
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Die 4B zeigt
die Extraktionswahrscheinlichkeit E relativ zu der des jeweiligen
einzelnen Halbleiterkörpers,
der nicht in einem Stapel angeordnet ist. Die Messpunkte bei A beziehen
sich dabei auf einen Luftspalt jeweils zwischen erstem Halbleiterkörper 10 und
zweitem Halbleiterkörper 20 und
zwischen zweitem Halbleiterköper 20 und
drittem Halbleiterkörper 30.
Die Messpunkte bei B sind für
ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement, wie es in der 4A gezeigt
ist, berechnet. Das heißt,
zwischen erstem Halbleiterkörper 10 und
zweitem Halbleiterkörper 20 befindet
sich der erste Kantenfilter 41, die Halbleiterkörper sind
jeweils mittels eines Verbindungsmittels 80 mechanisch
miteinander verbunden. Bei den Verbindungsmitteln 80 handelt
es sich um ein Epoxidharz. Die Messpunkte bei C zeigen die Situation
ohne einen ersten Kantenfilter 41. Die Kurve a zeigt die
Extraktion für
blaues Licht, die Kurve b für
grünes
Licht und die Kurve c für
rotes Licht. Die Kurve d zeigt die Gesamtextraktion.
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Erste,
zweite und dritte Kontaktschichten sind jeweils aus einer 100 nm
dicken Lage aus IZO gebildet.
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Wie
der graphischen Auftragung der 4B zu
entnehmen ist, wäre
die Effizienz im Falle eines Lufteinschlusses zwischen den Halbleiterkörpern (Messpunkt
A) am besten. Sind die Halbleiterkörper mittels eines Verbindungsmittels 80 mechanisch
miteinander verbunden, erweist sich der erste Kantenfilter 41 als
besonders vorteilhaft.
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Die 4C zeigt
die mittlere Extraktion relativ zu einem einzelnen Chip für vier unterschiedliche
Situationen. Die Balken bei a zeigen die mittlere Extraktion für die oben
beschriebenen Situationen A, B, C für ein strahlungsemittierendes
Halbleiterbauelement, bei dem erste, zweite und dritte Kontaktschichten
jeweils aus IZO mit einer Dicke von jeweils 250 nm bestehen, wobei
auf die dem dritten Halbleiterkörper 30 abgewandte Oberseite
der dritten Kontaktschicht 73 eine Linse aufgebracht ist,
die aus Silikon besteht.
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Die
Balken bei b zeigen die mittlere Extraktion für das gleiche strahlungsemittierende
Halbleiterbauelement ohne Linse, also an Luft.
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Die
Balken bei c zeigen die mittlere Extraktion für erste, zweite und dritte
Kontaktschichten aus IZO mit einer Dicke von jeweils 100 nm und
einer Silikonlinse. Die Balken bei d zeigen die Situation für das strahlungsemittierende
Halbleiterbauelement wie in c, jedoch ohne Silikonlinse.
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Insgesamt
ist aus der 4C ersichtlich, dass mit einer
Linse, die beispielsweise aus Silikon besteht, die mittlere Extraktion
stark verbessert werden kann.
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Anhand
der graphischen Auftragung der 5 ist ein
hier beschriebener Kantenfilter, beispielsweise ein erster Kantenfilter 41,
näher erläutert. Dabei
ist die Durchlässigkeit
T in Prozent gegen die Wellenlänge λ in Nanometer
aufgetragen. Die Kurve a zeigt die Durchlässigkeit für einen Einfallwinkel von 0°, die Kurve
b für einen
Einfallwinkel von 30° für p-polarisiertes
Licht, die Kurve c für
einen Einfallwinkel von 30° für s-polarisiertes
Licht, die Kurve d für
einen Einfallwinkel von 60° für p-polarisiertes Licht
und die Kurve e für
einen Einfallwinkel von 60° für s-polarisiertes
Licht.
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Erste
und zweite Schichten des Kantenfilters sind dabei auf einen transparenten
Träger
45 aufgebracht,
der beispielsweise aus Saphir, Dünnglas,
Diamant oder einem anderen strahlungsdurchlässigen Material bestehen kann.
Die ersten Schichten sind dabei aus einem Siliziumdioxid gebildet,
die zweiten Schichten aus einem Titandioxid. Die Abfolge der Schichten
kann beispielsweise wie folgt sein:
| | Material | Brechungsindex | optische
Dicke (FWOT) | Physikalische
Dicke (nm) |
| | Luft | 1 | | |
| 1 | Siliziumoxid | 1,46108 | 1,09581303 | 390 |
| 2 | Titanoxid | 2,40903 | 0,12303157 | 26,56 |
| 3 | Siliziumoxid | 1,46108 | 0,84111791 | 299,35 |
| 4 | Titanoxid | 2,40903 | 0,07048855 | 15,22 |
| 5 | Siliziumoxid | 1,46108 | 0,66037478 | 235,03 |
| 6 | Titanoxid | 2,40903 | 0,24547206 | 52,99 |
| 7 | Siliziumoxid | 1,46108 | 0,12885071 | 45,86 |
| 8 | Titanoxid | 2,40903 | 0,2437294 | 52,61 |
| 9 | Siliziumoxid | 1,46108 | 0,24271122 | 86,38 |
| 10 | Titanoxid | 2,40903 | 0,27731081 | 59,86 |
| 11 | Siliziumoxid | 1,46108 | 0,18448579 | 65,66 |
| 12 | Titanoxid | 2,40903 | 0,25303091 | 54,62 |
| 13 | Siliziumoxid | 1,46108 | 0,22230564 | 79,12 |
| 14 | Titanoxid | 2,40903 | 0,20253518 | 43,72 |
| 15 | Siliziumoxid | 1,46108 | 0,85815585 | 305,42 |
| 16 | Titanoxid | 2,40903 | 0,24103454 | 52,03 |
| 17 | Siliziumoxid | 1,46108 | 0,74557816 | 265,35 |
| 18 | Titanoxid | 2,40903 | 0,26204634 | 56,56 |
| 19 | Siliziumoxid | 1,46108 | 0,79074092 | 281,42 |
| 20 | Titanoxid | 2,40903 | 0,10382097 | 22,41 |
| | Glas-Träger | 1,52024 | | |
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Dabei
handelt es sich um einen Kantenfilter 41, der zur Reflexion
von grünem
und blauem Licht besonders gut geeignet ist. Ein solcher Kantenfilter
kann beispielsweise in den in Verbindung mit den 1A und 4A beschriebenen
Ausführungsbeispielen
Verwendung finden. Die in der Tabelle angegebenen Werte für die physikalische
Dicke sind dabei bevorzugt, können
aber um 10% größer oder
kleiner als der jeweils angegebene Wert sein.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele
auf diese beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination
von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in
den Patentansprüchen
beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst
nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen
angegeben ist.
