DE102020112969A1 - Strahlungsemittierender halbleiterchip, rücklicht für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug und optische abstandsmessvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip umfasst eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung. Weiter umfasst der Halbleiterchip an einer Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge einen Reflektor mit einer der Halbleiterschichtenfolge zugewandten und schräg zur aktiven Schicht verlaufenden Reflektorfläche sowie eine quer zur Reflektorfläche verlaufende Deckfläche mit einem ersten Emissionsbereich. Der Halbleiterchip ist so eingerichtet, dass im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung von dem Reflektor reflektiert wird und über den Emissionsbereich der Deckfläche aus dem Halbleiterchip austritt. Eine Hauptabstrahlrichtung der austretenden elektromagnetischen Strahlung schließt dabei mit der aktiven Schicht einen Austrittswinkel zwischen einschließlich 30° und 80° ein. Das Rücklicht, das Kraftfahrzeug und die optische Abstandsmessvorrichtung umfassen jeweils mindestens einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip.

Description

  • Es wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip angegeben. Darüber hinaus werden ein Rücklicht für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug und eine Abstandsmessvorrichtung angegeben.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterchip anzugeben, der effizient Strahlung emittiert. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Rücklicht für ein Kraftfahrzeug anzugeben, welches gerichtet Strahlung aussendet. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Rücklicht anzugeben. Noch eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Abstandsmessvorrichtung anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände der Patentansprüche 1, 13, 14 und 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung.
  • Die Halbleiterschichtenfolge basiert zum Beispiel auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitridverbindungshalbleitermaterial, wie AlnIn1-n-mGamN, oder ein Phosphidverbindungshalbleitermaterial, wie AlnIn1-n-mGamP, oder ein Arsenidverbindungshalbleitermaterial, wie AlnIn1-n-mGamAs oder AlnIn1-n-mGamAsP, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und m + n ≤ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
  • Die aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge beinhaltet insbesondere wenigstens einen pn-Übergang und/oder mindestens eine Quantentopfstruktur in Form eines einzelnen Quantentopfs, kurz SQW, oder in Form einer Multiquantentopfstruktur, kurz MQW. Zum Beispiel erzeugt die aktive Schicht im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung im blauen oder grünen oder roten Spektralbereich oder im UV-Bereich oder im IR-Bereich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip einen Reflektor an einer Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge mit einer der Halbleiterschichtenfolge zugewandten Reflektorfläche. Die Reflektorfläche verläuft schräg zur aktiven Schicht. Insbesondere verläuft die Reflektorfläche auf Höhe der aktiven Schicht. Mit „auf Höhe der aktiven Schicht verlaufend“ ist gemeint, dass eine Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht die Reflektorfläche schneidet. Insbesondere schließt die Reflektorfläche mit der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht einen Winkel zwischen einschließlich 30° und 60° oder zwischen einschließlich 35° und 55° oder zwischen einschließlich 40° und 50° ein. Die Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge ist insbesondere eine Außenfläche der Halbleiterschichtenfolge, durch die eine laterale Ausdehnung der Halbleiterschichtenfolge, gemessen parallel zur Halbleiterschichtenfolge begrenzt ist.
  • Der Reflektor beziehungsweise die Reflektorfläche grenzen bevorzugt direkt an die Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise an die Seitenfläche. Die Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge verläuft dann also insbesondere auch schräg zur aktiven Schicht und schließt mit der aktiven Schichten den gleichen Anstellwinkel ein wie die Reflektorfläche.
  • Die Reflektorfläche ist eine der Halbleiterschichtenfolge zugewandte Außenfläche des Reflektors. Bevorzugt ist die Reflektorfläche im Rahmen der Herstellungstoleranz über ihre gesamte Ausdehnung eben und besonders bevorzugt auch glatt. Beispielsweise ist die mittlere quadratische Rauheit der Reflektorfläche höchstens 10 nm oder höchstens 5 nm oder höchstens 1 nm. Insbesondere überdeckt die Reflektorfläche die gesamte Seitenfläche oder zumindest 75 % der Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge.
  • Der Reflektor weist für Strahlung, die im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugt wird, bevorzugt eine Reflektivität von mindestens 80 % oder mindestens 90 % oder mindestens 99 % auf.
  • Der Reflektor umfasst oder besteht beispielsweise aus Metall, zum Beispiel eines oder mehrere Metalle ausgewählt aus: Silber, Aluminium, Nickel, Kupfer, Gold. Die Reflektorfläche kann ebenfalls aus Metall sein oder sie kann elektrisch isolierend gebildet sein. Beispielsweise ist in dem Fall, dass der Reflektor mindestens ein Metall umfasst zwischen dem Reflektor und der Halbleiterschichtenfolge eine Isolationsschicht angebracht, die den Reflektor von der Halbleiterschichtenfolge elektrisch isoliert. Die Isolationsschicht kann ein Teil des Reflektors sein. Die Reflektorfläche ist dann insbesondere durch die Isolationsschicht gebildet.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Reflektor einen dielektrischen Spiegel umfasst, bei dem abwechselnd Teilschichten aus einem hochbrechenden und einem niedrigbrechenden Material angeordnet sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine quer zur Reflektorfläche verlaufende Deckfläche mit einem ersten Emissionsbereich. Die Deckfläche ist insbesondere eine nach außen freiliegende Fläche des Halbleiterchips. Die Deckfläche begrenzt insbesondere den Halbleiterchip in seiner vertikalen Ausdehnung, gemessen senkrecht zur Haupterstreckungseben der aktiven Schicht. Die Deckfläche kann mit einem Halbleitermaterial gebildet sein. Alternativ ist die Deckfläche mit einem Metall und/oder einem dielektrischen Material gebildet. Bevorzugt verläuft die Deckfläche parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht.
  • Insbesondere überlappen in einer Projektion auf die Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht der erste Emissionsbereich und der Reflektor beziehungsweise die Reflektorfläche miteinander.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip so eingerichtet, dass im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung von dem Reflektor reflektiert wird. Die reflektierte Strahlung tritt dann über den ersten Emissionsbereich der Deckfläche aus dem Halbleiterchip aus.
  • Beispielsweise umfasst die Halbleiterschichtenfolge einen Ausbreitungsbereich, welcher die aktive Schicht umfasst, sowie eine erste und eine zweite Mantelschicht, zwischen denen die aktive Schicht angeordnet ist. Im bestimmungsgemäßen Betrieb breitet sich in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung im Ausbreitungsbereich bevorzugt parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht aus. In einer vertikalen Richtung, senkrecht zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht, ist der Ausbreitungsbereich durch die Mantelschichten begrenzt. Beispielsweise sind die Brechungsindices der ersten Mantelschicht und der zweiten Mantelschicht so angepasst, dass im Betrieb eine Ausbreitung der Strahlung parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht erreicht wird. Insbesondere weisen die Mantelschichten jeweils einen geringeren Brechungsindex auf als die aktive Schicht.
  • Der Ausbreitungsbereich grenzt insbesondere an den Reflektor und wird in einer lateralen Richtung von diesem begrenzt. Der Ausbreitungsbereich kann die aktive Schicht in lateraler Richtung überragen. Von dem Reflektor wird Strahlung, die sich im Ausbreitungsbereich ausbreitet, in Richtung der Deckfläche reflektiert. Dann trifft die Strahlung auf den Emissionsbereich der Deckfläche, über den sie aus dem Halbleiterchip austritt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip so eingerichtet, dass eine Hauptabstrahlrichtung der austretenden elektromagnetischen Strahlung mit der aktiven Schicht einen Austrittswinkel zwischen einschließlich 30° und 80° einschließt. Insbesondere beträgt der Austrittswinkel zwischen einschließlich 40° und 70°. Wird hier und im Folgenden von einem Winkel gesprochen, der mit der aktiven Schicht eingeschlossen ist, so ist insbesondere gemeint, dass der Winkel gegenüber der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht gemessen wird.
  • Ein Winkel zwischen der Hauptabstrahlrichtung und einer Flächennormalen des Emissionsbereichs beträgt insbesondere zwischen einschließlich 10° und 60° oder zwischen einschließlich 20° und 50°.
  • Die Hauptabstrahlrichtung ist die Richtung, entlang welcher die aus dem ersten Emissionsbereich austretende Strahlung ihr Intensitätsmaximum aufweist.
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung. Weiter umfasst der Halbleiterchip an einer Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge einen Reflektor mit einer der Halbleiterschichtenfolge zugewandten und schräg zur aktiven Schicht verlaufenden Reflektorfläche sowie eine quer zur Reflektorfläche verlaufende Deckfläche mit einem ersten Emissionsbereich. Der Halbleiterchip ist so eingerichtet, dass im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung von dem Reflektor reflektiert wird und über den Emissionsbereich der Deckfläche aus dem Halbleiterchip austritt. Eine Hauptabstrahlrichtung der austretenden elektromagnetischen Strahlung schließt dabei mit der aktiven Schicht einen Austrittswinkel zwischen einschließlich 30° und 80° ein.
  • Einem hier beschriebenen strahlungsemittierenden Halbleiterchip liegen unter anderem folgende technische Besonderheiten zugrunde. Bei vielen Anwendungen von strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist es von Vorteil, wenn die Hauptabstrahlrichtung mit der Deckfläche des Halbleiterchips einen Winkel einschließt. Dies kann der Fall sein, wenn eine Oberfläche, auf der der Halbleiterchip montiert wird, gegenüber der gewünschten Hauptabstrahlrichtung geneigt ist. Bei herkömmlichen strahlungsemittierenden Halbleiterchips mit einer lambertschen Emissionscharakteristik kann dies nicht zufriedenstellend erreicht werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird von der Idee Gebrauch gemacht, einen Halbleiterchip zu verwenden, dem ein Wellenleiterprinzip zu Grunde liegt. Das heißt, dass Strahlung, die im Betrieb erzeugt wird, zunächst innerhalb der Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips geführt wird, zum Beispiel in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht. Über einen Reflektor, der eine gegenüber der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht geneigte Reflektorfläche aufweist, tritt im Betrieb Strahlung mit einem gewünschten Austrittswinkel aus dem Halbleiterchip aus. Vorteilhafterweise kann damit nahezu die gesamte im Betrieb erzeugte Strahlung in der Anwendung genutzt werden. Ferner erlaubt das Führen der Strahlung innerhalb der Halbleiterschichtenfolge, den Halbleiterchip kompakt auszugestalten.
  • Der hier offenbarte Halbleiterchip eignet sich beispielsweise als Strahlungsquelle in einem Scheinwerfer oder einem Rücklicht eines Fahrzeugs oder in einem Projektor. Der Halbleiterchip eignet sich ebenfalls als eine Strahlungsquelle für Sensorikanwendungen, beispielsweise einer Abstandsmessvorrichtung oder einer Geschwindigkeitsmessvorrichtung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der Austrittswinkel zwischen einschließlich 55° und einschließlich 65°. Bevorzugt beträgt der Austrittswinkel 60° mit einer maximalen Abweichung von 2° oder von 1°.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip einen dem Reflektor gegenüberliegenden weiteren Reflektor mit einer weiteren der Halbleiterschichtenfolge zugewandten Reflektorfläche. Die weitere Reflektorfläche verläuft auf Höhe der aktiven Schicht quer zur aktiven Schicht. Der weitere Reflektor ist vorzugsweise an einer weiteren Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Die weitere Seitenfläche ist insbesondere eine Außenfläche der Halbleiterschichtenfolge, die der Seitenfläche, an der der Reflektor angeordnet ist, gegenüberliegt. Insbesondere sind alle Merkmale, die für den Reflektor beziehungsweise die Reflektorfläche hier und im Folgenden offenbart sind, auch für den weiteren Reflektor beziehungsweise die weitere Reflektorfläche offenbart und umgekehrt. Der Reflektor und der weitere Reflektor sind zum Beispiel einstückig miteinander ausgebildet und können Teil eines Formkörpers sein, der die Halbleiterschichtenfolge seitlich umformt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip so eingerichtet, dass im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung von dem weiteren Reflektor reflektiert wird. Insbesondere wird die Strahlung von dem weiteren Reflektor in Richtung der Deckfläche reflektiert.
  • Alternativ ist es auch möglich, dass die Strahlung von dem weiteren Reflektor in die Richtung reflektiert wird, aus der sie einfällt. In diesem Fall steht die weitere Reflektorfläche insbesondere senkrecht auf der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Deckfläche einen zweiten Emissionsbereich, der von dem ersten Emissionsbereich getrennt und beabstandet ist. Insbesondere überlappen in einer Projektion auf die Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht der zweite Emissionsbereich und der weitere Reflektor beziehungsweise die weitere Reflektorfläche miteinander.
  • Zum Beispiel ist der erste Emissionsbereich von dem zweiten Emissionsbereich durch einen dritten Bereich der Deckfläche getrennt. Der dritte Bereich umfasst insbesondere ein Metall und kann als Elektrode ausgestaltet sein. Beispielsweise wird über die Elektrode im bestimmungsgemäßen Betrieb die Halbleiterschichtenfolge bestromt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip so eingerichtet, dass im Betrieb von dem weiteren Reflektor reflektierte Strahlung über den zweiten Emissionsbereich aus dem Halbleiterchip austritt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Hauptabstrahlrichtung der über den zweiten Emissionsbereich austretenden Strahlung parallel zur Hauptabstrahlrichtung der über den ersten Emissionsbereich austretenden Strahlung. „Parallel“ bedeutet hier, dass die Hauptabstrahlrichtungen miteinander einen Winkel von höchstens 5° oder höchstens 2 ° einschließen. Insbesondere schließt die Hauptabstrahlrichtung der im zweiten Emissionsbereich austretenden Strahlung mit der aktiven Schicht einen Austrittswinkel ein, der in dem gleichen Bereich liegt, wie er zuvor für den Austrittswinkel der Hauptabstrahlrichtung der im ersten Emissionsbereich austretenden Strahlung angegeben wurde.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips schließt die Reflektorfläche mit der aktiven Schicht einen Anstellwinkel zwischen einschließlich 40° und 44° ein. Beispielsweise beträgt der Anstellwinkel 42°. Ferner schließt die weitere Reflektorfläche mit der aktiven Schicht einen weiteren Anstellwinkel zwischen einschließlich 47° und 51° ein. Beispielsweise beträgt der weitere Anstellwinkel 49°. Alternativ ist es möglich, dass der Anstellwinkel 49° beträgt und der weitere Anstellwinkel 42° beträgt.
  • Mit einer solchen Wahl der Anstellwinkel lässt sich elektromagnetische Strahlung über den ersten Emissionsbereich und über den zweiten Emissionsbereich auskoppeln, deren Hauptabstrahlrichtungen parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander sind. Vorzugsweise weisen die Hauptabstrahlrichtungen der austretenden Strahlung gegenüber der aktiven Schicht jeweils einen Winkel von etwa 30° auf. Beispielsweise wird im Betrieb die aus dem ersten Emissionsbereich austretende Strahlung gebrochen. Bevorzugt sind die Anstellwinkel so gewählt, dass bei Berücksichtigung der Brechung beim Strahlungsaustritt die Hauptabstrahlrichtung mit der aktiven Schicht einen gewünschten Winkel, zum Beispiel 30°, einschließt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Deckfläche einen Reflexionsbereich. Beispielsweise weist die Deckfläche im Reflexionsbereich für in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung eine Reflektivität von mindestens 80 % oder mindestens 90 % oder mindestens 99 % auf.
  • Damit ist gemeint, dass mindestens 80 % oder mindestens 90 % oder mindestens 99 % der im Betrieb auf den Reflexionsbereich treffenden Strahlung reflektiert wird. Der Reflexionsbereich ist beispielsweise aus Metall, wie Silber oder Aluminium oder Gold oder eine Mischung aus diesen Metallen, gebildet. Alternativ kann der Reflexionsbereich aus einem oder mehreren dielektrischen Materialien, zum Beispiel in Form eines Bragg-Spiegels, gebildet sein. Insbesondere überlappen in einer Projektion auf die Haupterstreckungsebene auf die aktive Schicht der Reflexionsbereich und der weitere Reflektor beziehungsweise die weitere Reflektorfläche miteinander.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip so eingerichtet, dass im Betrieb von dem weiteren Reflektor reflektierte Strahlung im Reflexionsbereich auf den Reflektor zurückreflektiert wird. Vorzugsweise tritt im Betrieb über den Reflexionsbereich keine Strahlung aus dem Halbleiterchip aus. Das heißt, Strahlung, die sich parallel zur aktiven Schicht ausbreitet, wird an dem weiteren Reflektor in Richtung des Reflexionsbereichs reflektiert. Am Reflexionsbereich wird diese Strahlung dann zurück zum weiteren Reflektor reflektiert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips schließt die weitere Reflektorfläche mit der aktiven Schicht einen weiteren Anstellwinkel zwischen einschließlich 42° und 47° ein. Beispielsweise beträgt der weitere Anstellwinkel 45°. Im Fall, dass an der Deckfläche ein Reflexionsbereich ausgebildet ist, der in einer Projektion auf die aktive Schicht mit dem weitern Reflektor beziehungsweise der weiteren Reflektorfläche überlappt, kann mit einem weiteren Anstellwinkel von 45° von dem Reflexionsbereich reflektierte elektromagnetische Strahlung zurück in die aktive Schicht und parallel zur aktiven Schicht reflektiert werden. Damit lässt sich im Betrieb die an dem Reflexionsbereich reflektierte Strahlung über den weiteren Reflektor entlang der aktiven Schicht führen und nach einer Reflexion an dem Reflektor über den ersten Emissionsbereich aus dem Halbleiterchip auskoppeln. Strahlungsverlust lässt sich damit reduzieren und die Effizienz des Halbleiterchips lässt sich erhöhen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist der erste Emissionsbereich der Deckfläche durch einen Antireflexbereich gebildet. Der Antireflexbereich ist dazu eingerichtet, mindestens 99 % der auf ihn im Betrieb aus Richtung des Reflektors treffenden Strahlung durchzulassen. Bevorzugt lässt der Antireflexbereich mindestens 99,5 % oder 99,9 % der auf ihn im Betrieb treffenden Strahlung durch. Der Antireflexbereich ist bevorzugt durch eine Antireflexbeschichtung gebildet. Die Antireflexbeschichtung umfasst insbesondere mindestens ein dielektrisches Material. Zum Beispiel ist die Antireflexbeschichtung aus einer Vielzahl dielektrischer Schichten in einem Schichtstapel aufgebaut. Der Schichtstapel ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass ein möglichst großer Anteil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung von der Antireflexbeschichtung transmittiert wird. Beispielsweise sind die einzelnen Schichten hinsichtlich ihres Brechungsindex und/oder ihrer Schichtdicken, gemessen senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsebene, entsprechend gewählt. Die Antireflexbeschichtung umfasst zum Beispiel zumindest eines der folgenden Materialien: SiO2, SiN, SiON, MgF2, Nb2O5, TiO2, ZrO2, HfO2, Al2O3, Ta2O5, ZnO. Beispielsweise beträgt die Schichtdicke jeweils zwischen einschließlich 10 nm und 500 nm. Durch die Anordnung der Antireflexbeschichtung kann der Halbleiterchip besonders effizient ausgestaltet werden, da ein besonders hoher Prozentsatz der auf den Emissionsbereich treffenden Strahlung durch den Emissionsbereich austritt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zweite Emissionsbereich der Deckfläche durch einen Antireflexbereich gebildet, der dazu eingerichtet ist, mindestens 99 % der auf sie im Betrieb aus Richtung des weiteren Reflektors treffenden Strahlung durchzulassen. Insbesondere sind alle Merkmale, die hier und im Folgenden für den Antireflexbereich des ersten Emissionsbereichs offenbart sind, auch für den Antireflexbereich des zweiten Emissionsbereichs offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist an einer dem Reflektor gegenüberliegenden Seite der aktiven Schicht eine Absorptionsstruktur angeordnet. Die Absorptionsstruktur ist dazu eingerichtet, im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte Strahlung zu absorbieren. Die Absorptionsstruktur ist bevorzugt in der Halbleiterschichtenfolge gebildet. Beispielsweise umfasst die Absorptionsstruktur wie die aktive Schicht mindestens einen pn-Übergang oder eine Quantentopfstruktur. Insbesondere weist die Absorptionsstruktur eine Bandlücke auf, die mit einer Bandlücke der aktiven Schicht übereinstimmt. Die Absorptionsstruktur wird vorzugsweise im Unterschied zur aktiven Schicht nicht bestromt. Damit wird im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung in der Absorptionsschicht absorbiert.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Absorptionsstruktur ein Material umfasst, welches für die elektromagnetische Strahlung, die im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugt wird, absorbierend wirkt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist der Halbleiterchip ein Superlumineszenzdiodenchip (SLED). Insbesondere weist der Superlumineszenzdiodenchip eine erhöhte Helligkeit und/oder einen erhöhten Lichtstrom gegenüber einem herkömmlichen Leuchtdiodenchip (LED) auf. Elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Schicht erzeugt wird, kann im Ausbreitungsbereich verstärkt werden. Beispielsweise kann dazu eine laterale Ausdehnung der Halbleiterschichtenfolge, zum Beispiel zwischen den beiden Seitenfläche, an denen jeweils ein Reflektor angeordnet ist, besonders groß gewählt werden. Zusätzlich kann der Halbleiterchip bei einer hohen Stromdichte betrieben werden.
  • Insbesondere weist ein Superlumineszenzdiodenchip im Unterschied zu einer Laserdiode keinen Resonator auf.
  • Strahlung, die von einem Superlumineszenzdiodenchip im Betrieb emittiert wird, ist insbesondere inkohärent. Der Halbleiterchip ist zum Beispiel so eingerichtet, dass Strahlung, die von einem Superlumineszenzdiodenchip emittiert wird, ein breites Emissionsspektrum aufweist. Darunter ist zu verstehen, dass das Emissionsspektrum bevorzugt einen Peak bei einer Peakwellenlänge mit einer Halbwertsbreite, aus dem Englischen auch als Full Width At Half Maximum (FWHM) bekannt, von mindestens 50 nm oder mindestens 100 nm oder mindestens 150 nm aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Halbwertsbreite höchstens 200 nm betragen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist der Halbleiterchip ein Laserdiodenchip. Insbesondere ist der Laserdiodenchip so eingerichtet, dass er im Betrieb Laserstrahlung emittiert. Beispielsweise ist ein Betriebspunkt des Halbleiterchips so gewählt, dass eine Verstärkung im Ausbreitungsbereich der Halbleiterschichtenfolge stark genug ist, dass Laserstrahlung von dem Halbleiterchip emittiert wird. Beispielsweise wird dem Halbleiterchip eine derart hohe Stromdichte zugeführt, dass Laserstrahlung emittiert wird. Im Fall, dass der Halbleiterchip so eingerichtet ist, dass Strahlung im Betrieb von einem der Reflektoren zumindest teilweise in den Ausbreitungsbereich zurückreflektiert wird, weist der Halbleiterchip einen Resonator auf. Es ist jedoch möglich, dass der Halbleiterchip derart betrieben ist, dass er auch ohne einen Resonator Laserstrahlung emittiert.
  • Insbesondere ist die emittierte Strahlung kohärent und monochromatisch. Die Laserstrahlung hat zum Beispiel ein Spektrum mit einem, bevorzugt genau einem, Peak. Der Peak weist insbesondere eine Halbwertsbreite von höchstens 10 nm oder höchstens 5 nm auf.
  • Ein hier beschriebener Laserdiodenchip findet bevorzugt Anwendung im Sensorikbereich.
  • Es wird des Weiteren ein Rücklicht für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Rücklicht angegeben. Als Strahlungsquelle für das Rücklicht kann insbesondere ein hier offenbarter strahlungsemittierender Halbleiterchip verwendet werden. Das heißt, sämtliche im Zusammenhang mit dem Rücklicht offenbarten Merkmale, die den Halbleiterchip betreffen, sind ebenfalls für den Halbleiterchip offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Rücklichts für ein Kraftfahrzeug umfasst dieses mindestens einen hier beschriebenen strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Bevorzugt handelt es sich bei dem Halbleiterchip um einen Superlumineszenzdiodenchip. Insbesondere ist der Halbleiterchip so eingerichtet, dass er im Betrieb Strahlung des roten Wellenlängenbereichs emittiert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kraftfahrzeugs weist dieses eine Heckscheibe und ein Rücklicht auf. Das Rücklicht ist an der Heckscheibe angeordnet. Insbesondere weist das Rücklicht mindestens einen hier beschriebenen strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere derart eingerichtet, dass elektromagnetische Strahlung, die von dem Halbleiterchip des Rücklichts im Betrieb emittiert wird, parallel oder antiparallel zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs abgestrahlt wird.
  • Beispielsweise schließt die Heckscheibe mit der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs einen Winkel ein. Beispielsweise ist das Rücklicht, insbesondere der strahlungsemittierende Halbleiterchip, direkt auf der Heckscheibe angeordnet oder in der Heckscheibe integriert. Vorzugsweise weist der Halbleiterchip einen Austrittswinkel auf, der die Neigung der Heckscheibe so kompensiert, dass die Hauptabstrahlrichtung der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung parallel beziehungsweise antiparallel zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist. Damit können dem Kraftfahrzeug folgende Fahrzeuge das Rücklicht besonders gut wahrnehmen.
  • Es wird des Weiteren eine optische Abstandsmessvorrichtung angegeben. Als Strahlungsquelle für die Abstandsmessvorrichtung kann insbesondere ein hier offenbarter Halbleiterchip verwendet werden. Das heißt, sämtliche im Zusammenhang mit der Strahlungsquelle offenbarten Merkmale, die den Halbleiterchip betreffen, sind ebenfalls für den Halbleiterchip offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen Abstandsmessvorrichtung zur Bestimmung eines Abstands zu einem Objekt umfasst diese einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Bevorzugt ist der Halbleiterchip so eingerichtet, dass er im Betrieb Laserstrahlung emittiert. Vorzugsweise liegt die emittierte Laserstrahlung im IR-Bereich. Beispielsweise handelt es sich bei der optischen Abstandsmessvorrichtung um ein sogenanntes Lidar-System.
  • Die optische Abstandsmessvorrichtung ist so eingerichtet, dass im Betrieb Laserstrahlung auf ein Objekt gelenkt wird, zu dem ein Abstand bestimmt werden soll. Dann wird die von der Abstandsmessvorrichtung abgegebene Strahlung zumindest teilweise von dem Objekt reflektiert und von der optischen Abstandsmessvorrichtung detektiert. Die optische Abstandsmessvorrichtung kann dazu eine Detektionsvorrichtung umfassen. Aus einer Zeitspanne zwischen dem Aussenden der Strahlung und der Detektion der zurückgeworfenen Strahlung lässt sich dann der Abstand zu dem Objekt berechnen. Insbesondere handelt es sich um eine sogenannte Laufzeitmessung, im Englischen time-of-flight measurement genannt.
  • Befindet sich das Objekt in Bewegung, so kann durch wiederholtes Durchführen der Abstandsmessung auch eine Geschwindigkeit des Objekts bestimmt werden.
  • Eine hier beschriebene Abstandsmessvorrichtung eignet sich beispielsweise für die Anwendung in einem Kraftfahrzeug oder einem Mobiltelefon.
  • Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht grundsätzlich als maßstabsgetreu zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • Es zeigen:
    • 1 bis 3 Ausführungsbeispiele eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips in Schnittansicht,
    • 4 Transmissionsvermögen einer Antireflexbeschichtung,
    • 5 Intensitätsverteilungen von Strahlung, die von einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip emittiert wird,
    • 6 und 7 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs in verschiedenen Ansichten,
    • 8 ein Ausführungsbeispiel einer optischen Abstandsmessvorrichtung.
  • Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 der 1 weist eine Halbleiterschichtenfolge 2 mit einer aktiven Schicht 3 auf. Weiter umfasst der Halbleiterchip 1 einen Reflektor 4 mit einer Reflektorfläche 20, die schräg zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 3 verläuft. Die Reflektorfläche 20 und die Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 3 schließen einen Anstellwinkel 14 ein. Der Reflektor 4 beziehungsweise die Reflektorfläche 20 ist in direktem Kontakt zu einer Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 2. Der Reflektor 4 umfasst zum Beispiel mindestens ein Metall und/oder einen Bragg-Spiegel.
  • Der Halbleiterchip 1 umfasst eine Deckfläche 5 mit einem ersten Emissionsbereich 6. Der erste Emissionsbereich 6 ist durch eine Antireflexbeschichtung 9 gebildet.
  • Des Weiteren umfasst der Halbleiterchip 1 eine erste Elektrode 18 und eine zweite Elektrode 19. Die erste Elektrode 18 bildet einen dritten Bereich der Deckfläche 5. Die zweite Elektrode 19 ist an einer der Deckfläche gegenüberliegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet.
  • Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird die Halbleiterschichtenfolge 2 über die beiden Elektroden 18, 19 bestromt. Dabei wird in der aktiven Schicht 3 elektromagnetische Strahlung erzeugt. Die elektromagnetische Strahlung breitet sich im Betrieb entlang der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 3 aus und wird von dem Reflektor 4 in Richtung der Deckfläche 5 reflektiert. Dann tritt die elektromagnetische Strahlung durch den ersten Emissionsbereich 6 aus dem Halbleiterchip 1 aus. In der 1 ist dies anhand der Pfeile verdeutlicht. Eine Hauptabstrahlrichtung 7 der Strahlung weist beim Austreten aus dem Halbleiterchip 1 einen Austrittswinkel 8 auf. Der Austrittswinkel 8 wird gegenüber der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 3 gemessen. In der 1 ist der Austrittswinkel 8 gegenüber der Deckfläche 5 gezeigt, was daran liegt, dass die Deckfläche 5 parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 3 verläuft.
  • Durch die Antireflexbeschichtung 9, die dazu eingerichtet ist, mindestens 99 %, bevorzugt mindestens 99,8 %, der im Betrieb auf sie treffende Strahlung durchzulassen, kann im Wesentlichen sämtliche von dem Reflektor 4 reflektierte Strahlung aus dem Halbleiterchip 1 austreten. Die Antireflexbeschichtung 9 umfasst zum Beispiel einen Schichtstapel mit einer Vielzahl an Schichten aus dielektrischem Material. Mittels dem Anstellwinkel 14 kann der Austrittswinkel 8 beeinflusst werden. In der 1 beträgt der Anstellwinkel 14 zum Beispiel 42° und der Austrittswinkel 8 zum Beispiel 30°.
  • An einer dem Reflektor 4 gegenüberliegenden Seite der aktiven Schicht 3 ist eine Absorptionsstruktur 17 angeordnet. Die Absorptionsstruktur 17 ist dazu eingerichtet, Strahlung, die im bestimmungsgemäßen Betrieb in der aktiven Schicht 3 erzeugt wird, zu absorbieren. Die Absorptionsstruktur 17 umfasst im Wesentlichen dasselbe Halbleitermaterial wie die Halbleiterschichtenfolge 2 und weist wie die aktive Schicht 3 einen pn-Übergang oder eine Quantentopfstruktur auf. Insbesondere weist die Absorptionsstruktur 17 eine Bandlücke auf, die mit der Bandlücke der aktiven Schicht 3 übereinstimmt. Damit wird Strahlung, die im Betrieb in der aktiven Schicht 3 erzeugt wird, von der Absorptionsstruktur 17 absorbiert.
  • Der Halbleiterchip 1 der 2 zeigt im Wesentlichen dieselben Merkmale wie der Halbleiterchip 1 der 1 mit dem Unterschied, dass der Halbleiterchip 1 der 2 an einer dem Reflektor 4 gegenüberliegenden Seite einen weiteren Reflektor 10 aufweist. Der weitere Reflektor 10 weist eine weitere Reflektorfläche 21 auf, die gegenüber der aktiven Schicht 3 einen Anstellwinkel 15 aufweist. Die weitere Reflektor 10 ist insbesondere mit demselben Material wie der Reflektor 4 gebildet.
  • Des Weiteren weist der Halbleiterchip 1 der 2 einen zweiten Emissionsbereich 11 auf. Der zweite Emissionsbereich 11 der Deckfläche 5 ist durch eine Antireflexbeschichtung 9 gebildet, die im Wesentlichen dieselben Merkmale aufweist wie die Antireflexbeschichtung 9 des ersten Emissionsbereichs 6.
  • Der Halbleiterchip 1 ist so eingerichtet, dass im Betrieb in der aktiven Schicht 3 erzeugte elektromagnetische Strahlung von dem weiteren Reflektor 10 in Richtung des zweiten Emissionsbereichs 11 gelenkt wird. Über den zweiten Emissionsbereich 11 tritt diese Strahlung aus dem Halbleiterchip 1 aus. Eine Hauptabstrahlrichtung 12 der über den zweiten Emissionsbereich 11 abgestrahlten Strahlung ist dabei parallel oder im Wesentlichen parallel zur Hauptabstrahlrichtung 7 im ersten Emissionsbereich 6 abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Insbesondere schließt die Hauptabstrahlrichtung 12 mit der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 3 denselben Austrittswinkel 8 ein wie die Hauptabstrahlrichtung 7. Vorzugsweise ist der weitere Anstellwinkel 15 verschieden von dem Anstellwinkel 14. Der weitere Anstellwinkel 15 beträgt zum Beispiel 49°.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 im Wesentlichen dieselben Merkmale auf wie der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 der 2. Im Unterschied zu der 2 weist bei dem Halbleiterchip 1 der 3 die Deckfläche 5 einen Reflexionsbereich 16 anstelle des zweiten Emissionsbereichs 11 auf. Der Reflexionsbereich 16 ist beispielsweise mit einem Material gebildet, welches dazu eingerichtet ist, mindestens 95 % oder mindestens 99 % der einfallenden Strahlung zu reflektieren. Der Anstellwinkel 15 beträgt bevorzugt 45° mit einer maximalen Abweichung von 2°. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird von dem weiteren Reflektor 10 Strahlung in Richtung des Reflexionsbereichs 16 reflektiert. Diese Strahlung wird durch den Reflexionsbereich 16 zurückreflektiert und trifft über den weiteren Reflektor 10 wieder auf die aktive Schicht 3. Damit lässt sich Strahlung in der aktiven Schicht 3 verstärken, wodurch die Helligkeit des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 erhöht wird.
  • 4 zeigt das Transmissionsvermögen 50 einer Antireflexbeschichtung 9 in Prozent in Abhängigkeit des Anstellwinkels 14. Eine Antireflexbeschichtung 9 mit einem solchen Transmissionsvermögen 50 kann bei einem der Halbleiterchips 1 der 1, 2 oder 3 verwendet werden. In einem Bereich des Anstellwinkels 14 zwischen etwa 43° und etwa 47° weist die Antireflexbeschichtung 9 nahezu 100 % Transmission auf. Das heißt, nahezu die gesamte auf die Antireflexbeschichtung 9 treffende elektromagnetische Strahlung wird durchgelassen. Für Anstellwinkel 14, die mindestens 40° und höchstens 50° betragen, beträgt das Transmissionsvermögen noch etwa mindestens 80 %. Für Anstellwinkel 14, die größer als 50° oder kleiner als 40° sind, sinkt das Transmissionsvermögen stark ab. Bei einem Anstellwinkel 14 von 35° oder 55° beträgt das Transmissionsvermögen beispielsweise etwa 20 %. Durch Anpassung der dielektrischen Materialien und/oder Dicken der Schichten des Schichtstapels der Antireflexbeschichtung 9 kann das Transmissionsvermögen 50 der Antireflexbeschichtung 9 beeinflusst werden. Beispielsweise kann das Transmissionsvermögen 50 von dem in der 4 gezeigten derart abweichen, dass das Maximum der Transmission, also nahezu 100 % Transmission, bei dem Anstellwinkel 14 der 1 liegt.
  • Die 5 zeigt die normierte Intensität 51 der von eines Halbleiterchip 1, zum Beispiel eines Halbleiterchips 1 einer der 1 bis 3, abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung für verschiedene Anstellwinkel 14 als Funktion eines Austrittswinkels 8. Die Intensität 51 ist auf ihren Maximalwert normiert, sodass die maximale Intensität den Wert 1 hat. Die Kurve 53a zeigt eine Messkurve 53a für die winkelaufgelöste Intensität 51 eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1, bei dem der Anstellwinkel 14 etwa 50° beträgt. Die Kurve 53b zeigt das Ergebnis einer Computersimulation eines solchen Halbleiterchips 1. Das Maximum der winkelaufgelösten Intensitätsverteilung beträgt für die gemessene Intensität 51 (Kurve 53a) und die aus der Simulation ermittelte Intensität 51 (Kurve 53b) ungefähr 120°. Dieses Intensitätsmaximum markiert die Hauptabstrahlrichtung 7 der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Werden hier und im Folgenden Ausdrücke wie „etwa“ oder „ungefähr“ gebraucht, so ist darunter zu verstehen, dass eine maximale Abweichung von dem nach „etwa“ oder „ungefähr“ angegebenen Wert höchstens 2° beträgt.
  • Die Messkurve 52a zeigt die Intensitätsverteilung eines Halbleiterchips 1, bei dem der Anstellwinkel 14 etwa 45° beträgt. Die Simulationskurve 52b zeigt die dazu korrespondierende Simulation. Das Maximum der Intensität 51 der Kurven 52a und 52b liegt bei etwa 90°. Damit ist die Hauptabstrahlrichtung 7 senkrecht zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 3.
  • Die Messkurve 54a zeigt eine winkelaufgelöste Intensitätsverteilung für einen Halbleiterchip 1, bei dem der Anstellwinkel 14 ungefähr 43° beträgt. Die Simulationskurve 54b zeigt das Ergebnis einer zugehörigen Computersimulation. Die Intensität 51 hat ihr Maximum bei einem Abstrahlwinkel 8 von etwa 15°.
  • Das Kraftfahrzeug 100 ist in der 6 in einer Rückansicht gezeigt. Das Kraftfahrzeug 100 weist eine Heckscheibe 101 auf, an der ein Rücklicht 102 angeordnet ist. Beispielsweise ist das Rücklicht 102 in der Heckscheibe 101 integriert. Das Rücklicht 102 umfasst eine Mehrzahl strahlungsemittierender Halbleiterchips 1. Bei dem Halbleiterchip 1 handelt es sich bevorzugt um einen Superlumineszenzdiodenchip, der im Betrieb Strahlung im roten Wellenlängenbereich aussendet. Beispielsweise ist der Halbleiterchip 1 einer gemäß den 1 bis 3.
  • 7 zeigt das Kraftfahrzeug 100 der 6 in einer Schnittansicht entlang einer Schnittebene A-A. Die Heckscheibe 101 schließt mit einer Fahrtrichtung 103 des Kraftfahrzeugs 100 einen spitzen Winkel ein. Der Halbleiterchip 1 weist eine Hauptabstrahlrichtung 7 auf, die mit einer Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht des Halbleiterchips 1 einen Austrittswinkel 8 einschließt. Insbesondere ist der Austrittswinkel 8 derart gewählt, dass die Hauptabstrahlrichtung 7 antiparallel zu der Fahrtrichtung 103 ist. Damit kann das Rücklicht 102 einen Bereich, der hinter dem Kraftfahrzeug 100 liegt, besonders effizient ausleuchten.
  • Die optische Abstandsmessvorrichtung 200 der 8 umfasst einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1, der im Betrieb bevorzugt Laserstrahlung im IR-Bereich aussendet. Beispielsweise ist der Halbleiterchip 1 ein Halbleiterchip 1 gemäß einer der 1 bis 3. Mittels der Abstandsmessvorrichtung 200 lässt sich der Abstand 201 zu einem Objekt 202 bestimmen. Mit einer Verbindungslinie, die den kürzesten Abstand 201 zwischen dem Objekt 202 und der Abstandsmessvorrichtung 200 markiert, schließt die Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht des Halbleiterchips 1 einen spitzen Winkel ein. Der Halbleiterchip 1 weist eine Hauptabstrahlrichtung 7 auf, die mit der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht einen Austrittswinkel einschließt. Insbesondere ist der Austrittswinkel so gewählt, dass die Hauptabstrahlrichtung 7 parallel zu der Verbindungslinie zwischen dem Objekt 202 und der optischen Abstandsmessvorrichtung 200 ist. Bei der optischen Abstandsmessvorrichtung 200 handelt es sich insbesondere um ein sogenanntes Lidar-System.
  • Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird die ausgesandte Strahlung an dem Objekt 202 in Richtung der Abstandsmessvorrichtung 200 zurückgeworfen und von der Abstandsmessvorrichtung 200 detektiert. Aus der Laufzeit der Laserstrahlung zwischen Aussenden und Detektion der zurückgeworfenen Strahlung lässt sich dann der Abstand 201 zu dem Objekt 202 bestimmen.
  • 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.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    strahlungsemittierender Halbleiterchip
    2
    Halbleiterschichtenfolge
    3
    aktive Schicht
    4
    Reflektor
    5
    Deckfläche
    6
    erster Emissionsbereich
    7
    Hauptabstrahlrichtung
    8
    Austrittswinkel
    9
    Antireflexbeschichtung
    10
    weiterer Reflektor
    11
    zweiter Emissionsbereich
    12
    Hauptabstrahlrichtung
    14
    Anstellwinkel
    15
    weiterer Anstellwinkel
    16
    Reflexionsbereich
    17
    Absorptionsstruktur
    18
    erste Elektrode
    19
    zweite Elektrode
    20
    Reflektorfläche
    21
    weitere Reflektorfläche
    50
    Transmissionsvermögen
    51
    normierte Intensität
    52a, 53a, 54a
    Messkurven
    52b, 53b, 54b
    Simulationskurven
    100
    Kraftfahrzeug
    101
    Heckscheibe
    102
    Rücklicht
    103
    Fahrtrichtung
    200
    optische Abstandsmessvorrichtung
    201
    Abstand
    202
    Objekt

Claims (15)

  1. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) umfassend - eine Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer aktiven Schicht (3) zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung, - einen Reflektor (4) an einer Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer der Halbleiterschichtenfolge (2) zugewandten und schräg zur aktiven Schicht (3) verlaufenden Reflektorfläche (20), und - eine quer zur Reflektorfläche (20) verlaufende Deckfläche (5) mit einem ersten Emissionsbereich (6), wobei - der Halbleiterchip (1) so eingerichtet ist, dass im Betrieb in der aktiven Schicht (3) erzeugte elektromagnetische Strahlung von dem Reflektor (4) reflektiert wird und über den ersten Emissionsbereich (6) der Deckfläche (5) aus dem Halbleiterchip (1) austritt, und - eine Hauptabstrahlrichtung (7) der austretenden elektromagnetischen Strahlung mit der aktiven Schicht (3) einen Austrittswinkel (8) zwischen einschließlich 30° und 80° einschließt.
  2. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 1, wobei der Austrittswinkel (8) zwischen einschließlich 55° und einschließlich 65° beträgt.
  3. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend - einen dem Reflektor (4) gegenüberliegenden weiteren Reflektor (10) mit einer weiteren der Halbleiterschichtenfolge (2) zugwandten Reflektorfläche (21), die auf Höhe der aktiven Schicht (3) quer zu dieser verläuft, wobei - der Halbleiterchip (1) so eingerichtet ist, dass im Betrieb in der aktiven Schicht (3) erzeugte elektromagnetische Strahlung von dem weiteren Reflektor (10) reflektiert wird.
  4. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 3, wobei - die Deckfläche (5) einen zweiten Emissionsbereich (11) umfasst, der von dem ersten Emissionsbereich (6) getrennt und beabstandet ist, - der Halbleiterchip (1) so eingerichtet ist, dass im Betrieb von dem weiteren Reflektor (10) reflektierte Strahlung über den zweiten Emissionsbereich (11) aus dem Halbleiterchip (1) austritt, und - eine Hauptabstrahlrichtung (12) der über den zweiten Emissionsbereich (11) austretenden Strahlung parallel zur Hauptabstrahlrichtung (7) der über den ersten Emissionsbereich (6) austretenden Strahlung ist.
  5. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 4, wobei - die Reflektorfläche (20) mit der aktiven Schicht (3) einen Anstellwinkel (14) zwischen einschließlich 40° und 44° einschließt und - die weitere Reflektorfläche (21) mit der aktiven Schicht (3) einen weiteren Anstellwinkel (15) zwischen einschließlich 47° und 51° einschließt.
  6. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 3, wobei - die Deckfläche (5) einen Reflexionsbereich (16) umfasst, - der Halbleiterchip (1) so eingerichtet ist, dass im Betrieb von dem weiteren Reflektor (10) reflektierte Strahlung im Reflexionsbereich (16) in Richtung des weiteren Reflektors (10) zurückreflektiert wird.
  7. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 6, wobei die weitere Reflektorfläche (21) mit der aktiven Schicht (3) einen weiteren Anstellwinkel (15) zwischen einschließlich 42° und 47° einschließt.
  8. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Emissionsbereich (6) der Deckfläche (5) durch einen Antireflexbereich gebildet ist, der dazu eingerichtet ist, mindestens 99 % der auf sie im Betrieb aus Richtung des Reflektors (4) treffenden Strahlung durchzulassen.
  9. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der zweite Emissionsbereich (11) der Deckfläche (5) durch einen Antireflexbereich gebildet ist, der dazu eingerichtet ist, mindestens 99 % der auf sie im Betrieb aus Richtung des weiteren Reflektors(10) treffenden Strahlung durchzulassen.
  10. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer dem Reflektor (4) gegenüberliegenden Seite der aktiven Schicht (3) eine Absorptionsstruktur (17) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, im Betrieb in der aktiven Schicht (3) erzeugte Strahlung zu absorbieren.
  11. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (1) ein Superlumineszenzdiodenchip ist.
  12. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Halbleiterchip (1) ein Laserdiodenchip ist.
  13. Rücklicht (102) für ein Kraftfahrzeug (100), das mindestens einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
  14. Kraftfahrzeug (100) mit einer Heckscheibe (101) und einem Rücklicht (102) gemäß Anspruch 13, wobei - das Rücklicht (102) an oder in der Heckscheibe (101) angeordnet ist, - elektromagnetische Strahlung, die von dem Halbleiterchip (1) des Rücklichts (102) im Betrieb emittiert wird, parallel oder antiparallel zu einer Fahrtrichtung (103) des Kraftfahrzeugs abgestrahlt wird.
  15. Optische Abstandsmessvorrichtung (200) zur Bestimmung eines Abstands (201) zu einem Objekt (202), die einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1) nach Anspruch 12 umfasst.
DE102020112969.6A 2020-05-13 2020-05-13 Strahlungsemittierender halbleiterchip, rücklicht für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug Active DE102020112969B4 (de)

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