DE102021133999A1

DE102021133999A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement und optoelektronische anordnung

Info

Publication number: DE102021133999A1
Application number: DE102021133999.5A
Authority: DE
Inventors: Hubert Halbritter
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-06-22
Also published as: WO2023117316A1

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) angegeben, das zumindest eine Lamelle (10) mit einer Längsachse (ZZ) umfasst, die sich entlang einer gedachten Gerade erstreckt. Ferner umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement (1) einen elektrisch leitfähigen Grundkörper (20) mit einer Aussparung (201). Die Lamelle (10) umfasst einen ersten Halbleiterbereich einer ersten Leitfähigkeit (101), einen zweiten Halbleiterbereich einer zweiten Leitfähigkeit (102) und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich angeordneten aktiven Bereich (103), der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist. Die Lamelle (10) ist zumindest teilweise in der Aussparung (201) angeordnet. Die Lamelle (10) weist eine Länge (10Z) entlang ihrer Längsachse (ZZ) auf, die im Rahmen einer Herstellungstoleranz der halben Wellenlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung entspricht. Ferner wird eine optoelektronische Anordnung (2) mit mehreren optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) angegeben.

Description

Es werden ein optoelektronisches Halbleiterbauelement und eine optoelektronische Anordnung angegeben. Das optoelektronische Halbleiterbauelement und die optoelektronische Anordnung sind insbesondere zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung aus dem Spektralbereich zwischen Infrarotstrahlung und UV-Strahlung, insbesondere von sichtbarem Licht, eingerichtet.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das eine verbesserte Effizienz aufweist.
Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine optoelektronische Anordnung anzugeben, die eine verbesserte Effizienz aufweist. Die optoelektronische Anordnung umfasst zumindest zwei optoelektronische Halbleiterbauelemente.
Die Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement zumindest eine Lamelle, mit einer Längsachse, die sich entlang einer gedachten Geraden erstreckt. Bei einer Lamelle (englisch: fin) handelt es sich vorliegend um eine längliche Struktur, die sich entlang einer gedachten Geraden erstreckt. Im Rahmen der Herstellungstoleranz kann die Lamelle achsensymmetrisch zu der Längsachse ausgebildet sein. Beispielsweise weist die Lamelle zwei Seitenflächen auf, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die beiden Seitenflächen können im Rahmen der Herstellungstoleranz symmetrisch zur Längsachse der Lamelle verlaufen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen elektrisch leitfähigen Grundkörper mit einer Aussparung. Der Grundkörper umfasst eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende Seite. Insbesondere erstreckt sich die Aussparung ausgehend von der ersten Seite in Richtung der zweiten Seite in den Grundkörper hinein. Beispielsweise erfolgt ein elektrischer Anschluss der Lamelle zumindest teilweise über den Grundkörper.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst die Lamelle einen ersten Halbleiterbereich einer ersten Leitfähigkeit, einen zweiten Halbleiterbereich einer zweiten Leitfähigkeit und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich angeordneten aktiven Bereich, der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist. Die erste elektromagnetische Strahlung weist eine erste Wellenlänge auf. Die erste Wellenlänge ist hier und im Folgenden zu verstehen als eine Hauptwellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung. Eine Hauptwellenlänge einer Strahlung ist hier und im Folgenden zu verstehen als die Wellenlänge, bei der ein Spektrum der elektromagnetischen Strahlung ein globales Intensitätsmaximum aufweist. Bevorzugt unterscheidet sich die erste Leitfähigkeit von der zweiten Leitfähigkeit. Die erste Leitfähigkeit ist beispielsweise eine p-Leitfähigkeit und die zweite Leitfähigkeit ist insbesondere eine n-Leitfähigkeit oder umgekehrt.
Der erste Halbleiterbereich ist beispielsweise zumindest teilweise in dem zweiten Halbleiterbereich eingebettet. Mit anderen Worten, der zweite Halbleiterbereich umgibt den ersten Halbleiterbereich zumindest teilweise. Die Seitenflächen der Lamelle sind bevorzugt von dem zweiten Halbleiterbereich gebildet. Insbesondere sind eine Deckfläche und Stirnflächen der Lamelle von dem zweiten Halbleiterbereich gebildet. Die Deckfläche verbindet die beiden Seitenflächen der Lamelle und ist bevorzugt parallel zur Haupterstreckungsebene des Grundkörpers ausgerichtet. Die Stirnflächen verbinden die Seitenflächen der Lamelle und sind beispielsweise quer, insbesondere senkrecht, zur Haupterstreckungsebene des Grundkörpers ausgerichtet.
Der aktive Bereich umfasst bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf- (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
Beispielsweise ist an jeder der Seitenflächen der Lamelle ein aktiver Bereich angeordnet. Bei dem aktiven Bereich handelt es sich um den funktionstragenden Bereich des optoelektronischen Halbleiterbauelements. Das heißt, in diesem aktiven Bereich wird im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements die zu erzeugende elektromagnetische Strahlung erzeugt. Dabei ist es insbesondere möglich, dass der aktive Bereich an jeder Seitenfläche im Rahmen der Herstellungstoleranz gleichartig ausgebildet ist. Das heißt, im Rahmen der Herstellungstoleranz erzeugen die aktiven Bereiche an jeder Seitenfläche beispielsweise elektromagnetische Strahlung im gleichen Wellenlängenbereich.
Die aktiven Bereiche einer Lamelle sind beispielsweise im gleichen Herstellungsverfahren gleichzeitig hergestellt. Die aktiven Bereiche einer Lamelle sind elektrisch leitend miteinander verbunden. Die aktiven Bereiche können physisch miteinander verbunden sein, sodass die Lamelle einen einzigen aktiven Bereich aufweist, der sich von einer Seitenfläche der Lamelle zu der anderen Seitenfläche der Lamelle über eine weitere Fläche, zum Beispiel die Deckfläche oder eine Stirnfläche der Lamelle, erstreckt. Ferner ist es möglich, dass die aktiven Bereiche einer jeden Seitenfläche der Lamelle physisch nicht miteinander verbunden sind, sodass die Lamelle an jeder Seitenfläche genau einen aktiven Bereich aufweist. Beispielsweise können die aktiven Bereiche der Lamelle über weitere Komponenten der Lamelle oder des optoelektronischen Halbleiterbauelements elektrisch parallel zueinander geschaltet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Lamelle zumindest teilweise in der Aussparung angeordnet. Beispielsweise ist die Aussparung nicht vollständig von der Lamelle ausgefüllt. Insbesondere erstreckt sich die Aussparung nur teilweise entlang einer Länge und/oder einer Tiefe der Aussparung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist die Lamelle eine Länge entlang ihrer Längsachse auf, die im Rahmen einer Herstellungstoleranz der halben Wellenlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung entspricht. Insbesondere ergibt sich so eine Resonanz zwischen der von der Lamelle abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung und der Länge der Lamelle. Die Länge der Lamelle ist insbesondere so gewählt, dass sie eine Funktion der Lamelle als eine Schlitzantenne ermöglicht, deren Antennenresonanz im Bereich der zu emittierenden elektromagnetischen Wellenlänge liegt. Vorteilhaft erhöht sich so eine Wahrscheinlichkeit der spontanen Rekombinationsrate in dem Halbleitermaterial der Lamelle und nichtstrahlende Rekombinationsmechanismen werden vorteilhaft vermindert oder unterdrückt. Die Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung wird, unter anderem, von der Länge der Lamelle beeinflusst. Dies ermöglicht eine vorteilhaft stabile Wellenlänge gegenüber äußeren Umwelteinflüssen, beispielsweise einer Temperaturveränderung oder einer Modulation eines Betriebsstromes.
Bevorzugt basiert die Lamelle auf einem III/V-Verbindungshalbleitermaterial. Ein III/V-Verbindungshalbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe, wie beispielsweise B, Al, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie beispielsweise N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff „III/V-Verbindungshalbleitermaterial“ die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid-Verbindungshalbleiter. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen.
Insbesondere basiert die Lamelle auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial oder einem Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial.
„Auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Lamelle oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest der aktive Bereich und/oder ein Aufwachssubstratwafer, ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise Al_nGa_mIn_1-n-mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
„Auf Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basierend“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Lamelle oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest der aktive Bereich und/oder ein Aufwachssubstratwafer, vorzugsweise Al_nGa_mIn_1-n-mP oder As_nGa_mIn_1-n-mP umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al beziehungsweise As, Ga, In, P), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
„Auf Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial basierend“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Lamelle oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest der aktive Bereich und/oder ein Aufwachssubstratwafer, vorzugsweise Al_nGa_mIn_1-n-mAs umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m ≤ 1 ist. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al beziehungsweise As, Ga, In), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement

- zumindest eine Lamelle, mit einer Längsachse, die sich entlang einer gedachten Gerade erstreckt, und
- einen elektrisch leitfähigen Grundkörper mit einer Aussparung, wobei
- die Lamelle einen ersten Halbleiterbereich einer ersten Leitfähigkeit, einen zweiten Halbleiterbereich einer zweiten Leitfähigkeit und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich angeordneten aktiven Bereich umfasst, der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist,
- die Lamelle zumindest teilweise in der Aussparung angeordnet ist,
- die Lamelle eine Länge entlang ihrer Längsachse aufweist, die im Rahmen einer Herstellungstoleranz der halben Wellenlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung entspricht.

Einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelement liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde: Bei zukünftigen optoelektronischen Halbleiterbauelementen werden immer kleinere Abmessungen angestrebt. So können beispielsweise höhere Pixeldichten von Anzeigesystemen erzielt werden. Durch kleinere Abmessungen kann eine optische Effizienz aufgrund einer erhöhten nichtstrahlenden Rekombinationswahrscheinlichkeit nachteilig vermindert sein. Ferner kann eine gewünschte Abstrahlcharakteristik bei immer kleineren Bauelementen nur schwer erzielt werden.
Das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement macht unter anderem von der Idee Gebrauch, einen aktiven Bereich in Form einer Lamelle in einer Aussparung in einem elektrisch leitfähigen Grundkörper anzuordnen. Dadurch kann vorteilhaft eine Länge der Lamelle gewählt werden, die eine Funktion der Lamelle als eine Schlitzantenne ermöglicht, deren Antennenresonanz im Bereich einer zu emittierenden elektromagnetischen Wellenlänge liegt. Eine solche Ausführung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements erhöht beispielsweise eine spontane Rekombinationsrate in der Lamelle, wodurch sich eine vorteilhafte Reduktion einer nichtstrahlenden Rekombinationsrate einstellt und eine besonders kurze Einschaltzeit realisierbar ist. Ferner kann ein derart ausgestaltetes optoelektronisches Halbleiterbauelement mit besonders einfachen Treiberschaltungen angesteuert werden, da eine emittierte Wellenlänge besonders unempfindlich gegenüber einem Einfluss einer Strommodulation und ferner gegenüber einer Temperaturveränderung ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist die Lamelle eine Breite von weniger als 100 nm, bevorzugt von weniger als 30 nm auf. Die Breite der Lamelle entspricht hier und im Folgenden einer geringsten Ausdehnung der Lamelle, gemessen zwischen ihren Seitenflächen. Eine geringe Breite ermöglicht beispielsweise einen besonders hohen Antennengewinn.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist die Lamelle eine Höhe auf, die mindestens einen Faktor 2 kleiner ist als die Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung. Die Höhe der Lamelle entspricht hier und im Folgenden einer geringsten Ausdehnung der Lamelle, gemessen zwischen ihrer Deckfläche und einer der Deckfläche gegenüberliegenden Außenfläche der Lamelle. Die Höhe der Lamelle ist vorteilhaft kleiner als die erste Wellenlänge und größer als die Breite der Lamelle. Insbesondere beträgt ein Verhältnis von Höhe zu Breite der Lamelle wenigstens 2. Die Höhe der Lamelle ist insbesondere kleiner als die Länge der Lamelle.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist der erste Halbleiterbereich eine Breite von höchstens 30 nm, bevorzugt von höchstens 10 nm auf. Ein besonders schmaler erster Halbleiterbereich ermöglicht eine hohe optische Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist ein Abstand einer Deckfläche der Lamelle zu einer Bodenfläche der Aussparung für maximale Reflexion optimiert. Insbesondere ist ein Abstand eines unterhalb der Deckfläche angeordneten Abschnitts des aktiven Bereichs zu einer Bodenfläche der Aussparung für maximale Reflexion optimiert. Beispielsweise ist der Abstand derart gewählt, dass eine Reflexion einer von dem aktiven Bereich emittierten elektromagnetischen Welle mit einem Phasenversatz von einem ganzzahligen Vielfachen von 2n erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist eine Mehrzahl von Lamellen in dem Grundkörper angeordnet. Insbesondere ist jede Lamelle in einer eigenen Aussparung in dem Grundkörper angeordnet. Eine Mehrzahl von Lamellen ermöglicht eine Erhöhung einer optischen Ausgangsleistung und kann vorteilhaft eine Redundanz der einzelnen Lamellen schaffen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind alle Lamellen parallel zueinander ausgerichtet. Parallel meint hier und im Folgenden parallel im Rahmen einer Herstellungstoleranz. Insbesondere wird durch eine parallele Ausrichtung aller Lamellen eine bestimmte inhomogene Abstrahlcharakteristik erzeugt. Beispielsweise wird durch die parallele Ausrichtung der Lamellen eine bevorzugte Polarisation der emittierten elektromagnetischen Strahlung erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist zumindest eine Lamelle quer, insbesondere senkrecht zu zumindest einer weiteren Lamelle ausgerichtet. Vorteilhaft kann so eine Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Halbleiterbauelements homogenisiert werden. Insbesondere kann ein Polarisationsgrad der emittierten elektromagnetischen Strahlung vermindert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weisen alle Lamellen die gleiche Länge auf. Gleich meint hier und im Folgenden gleich im Rahmen einer Herstellungstoleranz. Vorteilhaft ist durch eine gleiche Länge aller Lamellen eine Emission einer elektromagnetischen Strahlung in einem schmalen spektralen Bereich ermöglicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der Grundkörper mit einem Metall gebildet. Beispielsweise ist der Grundkörper mit zumindest einem der folgenden Metalle gebildet: Au, Ag, Al, Ti, Pt. Insbesondere ist der Grundkörper mit einer Metalllegierung gebildet. Metalle weisen vorteilhaft eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit und eine hohe optische Reflektivität auf. Eine hohe elektrische Leitfähigkeit verstärkt einen Antenneneffekt des Grundkörpers. Eine hohe optische Reflektivität erhöht einen Anteil von in der Aussparung reflektierter elektromagnetischer Strahlung und somit auch eine optische Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der Lamelle ein elektrisch isolierendes Isolationselement nachgeordnet, wobei der erste Halbleiterbereich zumindest teilweise frei von dem Isolationselement ist. Beispielsweise ist das Isolationselement mit zumindest einem der folgenden Materialien gebildet: Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Titanoxid, Tantaloxid. Alternativ ist das Isolationselement mit einem undotierten oder einem defekten Halbleitermaterial gebildet. Insbesondere weist das Isolationselement eine Dicke von weniger als 10 pm, bevorzugt von weniger als 1 µm auf. Die Dicke des Isolationselements entspricht einer größten Ausdehnung des Isolationselements in einer Richtung quer zur Haupterstreckungsebene des Isolationselements. Vorteilhaft ist das Isolationselement zumindest teilweise durchlässig für die in dem optoelektronischen Halbleiterbauelement im Betrieb emittierte elektromagnetische Strahlung. Bevorzugt sind Seitenflächen des Grundkörpers von dem Isolationselement bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der erste Halbleiterbereich von einem strahlungsdurchlässigen Kontaktelement elektrisch kontaktiert. Das Kontaktelement ist beispielsweise dem Isolationselement nachgeordnet. Mit anderen Worten, das Isolationselement ist bevorzugt zwischen dem Kontaktelement und dem Grundkörper angeordnet. Insbesondere ist das Kontaktelement mit einem strahlungsdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Material gebildet. Beispielsweise ist das Kontaktelement mit Indiumzinnoxid (ITO) gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist dem optoelektronischen Halbleiterbauelement in einer Abstrahlrichtung ein optisches Element nachgeordnet. Das optische Element ist beispielsweise eine Aufrauhung, eine Antireflexschicht, ein Farbfilter oder eine Linse. Insbesondere ist das optische Element eine Mikrolinse, eine Zylinderlinse oder eine META-Struktur. Bevorzugt ist das optische Element dem Kontaktelement direkt nachgeordnet.
Es wird weiter eine optoelektronische Anordnung angegeben. Die optoelektronische Anordnung umfasst insbesondere ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement. Das heißt, sämtliche in Zusammenhang mit dem optoelektronischen Halbleiterbauelement offenbarten Merkmale sind auch für die optoelektronische Anordnung offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Anordnung eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen, wobei zumindest ein erstes optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Emission einer ersten Wellenlänge,

- zumindest ein zweites optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Emission einer zweiten Wellenlänge, und
- zumindest ein drittes optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Emission einer dritten Wellenlänge eingerichtet ist. Insbesondere unterscheiden sich die erste, zweite und dritte Wellenlänge voneinander. Vorteilhaft kann so eine mehrfarbig emittierende optoelektronische Anordnung bereitgestellt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung liegt die erste Wellenlänge im roten Spektralbereich,
die zweite Wellenlänge im grünen Spektralbereich und die dritte Wellenlänge im blauen Spektralbereich. Mit einer derart ausgestalteten optoelektronischen Anordnung kann vorteilhaft ein farbig emittierendes RGB-Pixel einer Displayanordnung bereitgestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung sind die Grundkörper von zumindest zwei Halbleiterbauelementen zusammenhängend ausgebildet sind. Mit anderen Worten, zumindest zwei Halbleiterbauelemente sind in einem einstückig ausgebildeten Grundkörper angeordnet. Neben einer vereinfachten Herstellbarkeit kann ein einstückiger Grundkörper eine verbesserte Entwärmung der optoelektronischen Anordnung bewirken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist zwischen zumindest zwei unmittelbar benachbarten Halbleiterbauelementen eine optische Trennstruktur angeordnet. Die Trennstruktur ist beispielsweise mit einem Metall oder einem Polymer gebildet. Mittels der Trennstruktur kann ein optisches Übersprechen zwischen benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelementen vermindert oder unterbunden werden. Vorteilhaft verbessert die optische Trennstruktur ein optisches Kontrastverhältnis zwischen benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelementen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung beträgt ein Abstand zwischen unmittelbar benachbarten Halbleiterbauelementen höchstens 5 um, bevorzugt höchstens 1 um. Durch einen geringen Abstand benachbarter Halbleiterbauelemente ergibt sich eine vorteilhaft besonders hohe Dichte von Halbleiterbauelementen und somit beispielswiese von späteren Pixeln in einem Display.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung sind die Halbleiterbauelemente auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet, wobei das Substrat integrierte Schaltkreise zur Ansteuerung der optoelektronischen Halbleiterbauelemente umfasst. Das Substrat ist beispielsweise mit Silizium gebildet. Bevorzugt können mittels der integrierten Schaltkriese alle optoelektronischen Halbleiterbauelemente individuell und unabhängig voneinander angesteuert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung erstreckt sich ein strahlungsdurchlässiges Kontaktelement über zumindest zwei optoelektronische Halbleiterbauelemente. Beispielsweise ist das Kontaktelement mit Indiumzinnoxid gebildet. Insbesondere bildet das Kontaktelement eine gemeinsame Anode oder eine gemeinsame Kathode für zumindest zwei optoelektronische Halbleiterbauelemente.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung sind die ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelemente jeweils mit unterschiedlichen Halbleitermaterialien gebildet. Insbesondere sind die Lamellen in den ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelementen jeweils mit unterschiedlichen Halbleitermaterialien gebildet. Beispielsweise sind die Lamellen in den ersten Halbleiterbauelementen mit einem Halbleitermaterial gebildet, dessen Bandlücke im Bereich der ersten Wellenlänge liegt, die Lamellen in den zweiten Halbleiterbauelementen mit einem Halbleitermaterial gebildet, dessen Bandlücke im Bereich der zweiten Wellenlänge liegt, und die Lamellen in den dritten Halbleiterbauelementen mit einem Halbleitermaterial gebildet, dessen Bandlücke im Bereich der dritten Wellenlänge liegt.
Ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement sowie eine hier beschriebene optoelektronische Anordnung eignen sich insbesondere zum Einsatz als kompakte Lichtquellen in Anzeigen oder Projektionsanwendungen, beispielsweise in Head-Up Displays, Augmented-Displays oder Virtual-Reality-Displays.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des optoelektronischen Halbleiterbauelements und der optoelektronischen Anordnung ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten, Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1 eine schematische Schrägansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3A und 3B schematische Schnittansichten einer hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
4A bis 4C schematische Schnittansichten und eine schematische Draufsicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Draufsicht einer hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 eine schematische Draufsicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
7 eine schematische Draufsicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
8A und 8B schematische Schnittansichten eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
9 eine schematische Schnittansicht einer hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
10 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel, und
11 Graphen einer spektralen Intensitätsverteilung eines pn-Übergangs ohne einer Antenne, einer Antennenresonanz und einer spektralen Intensitätsverteilung eines pn-Übergangs mit einer Antenne.

Gleiche, gleichartige oder 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 als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
1 zeigt eine schematische Schrägansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 umfasst eine Lamelle 10 mit einem ersten Halbleiterbereich 101 einer ersten Leitfähigkeit, einem zweiten Halbleiterbereich 102 einer zweiten Leitfähigkeit und einem zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich 101, 102 angeordneten aktiven Bereich 103. Die erste Leitfähigkeit ist eine p-Leitfähigkeit und die zweite Leitfähigkeit ist eine n-Leitfähigkeit. Folglich ist der erste Bereich 101 ein Anodenanschluss der Lamelle 10. Der aktive Bereich 103 ist im Betrieb zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet. Der aktive Bereich 103 ist hier und in den folgenden 2 bis 9 für eine verbesserte Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Die Lamelle 10 umfasst eine Längsachse ZZ, die sich entlang einer gedachten Geraden erstreckt, eine Breite 10X und eine Höhe 10Y. Die Breite 10X der Lamelle 10 entspricht einer geringsten Ausdehnung der Lamelle 10, gemessen zwischen ihren Seitenflächen 10B. Die Höhe 10Y der Lamelle 10 ist mindestens einen Faktor 2 kleiner als die Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung. Die Breite 10X der Lamelle beträgt weniger als 30 nm. Ferner weist der erste Halbleiterbereich 101 eine Breite 101X von weniger als 10 nm auf.
Weiter umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 einen elektrisch leitfähigen Grundkörper 20 mit einer Aussparung 210. Die Lamelle 10 ist vollständig in der Aussparung 210 des Grundkörpers 20 angeordnet. Die Lamelle 10 weist eine Länge 10Z entlang ihrer Längsachse ZZ auf, die im Rahmen einer Herstellungstoleranz der halben Wellenlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung entspricht. Der Grundkörper 20 ist mit einem Metall gebildet. Der elektrische Anschluss des zweiten Halbleiterbereichs 102 erfolgt über den Grundkörper 20. Insbesondere erfolgt eine Ansteuerung des optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 mittels einer analogen Strom Modulation.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 ein elektrisch isolierendes Isolationselement 30 und ein strahlungsdurchlässiges Kontaktelement 40. Weiter ist das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 auf einem Substrat 60 angeordnet.
Der erste Halbleiterbereich 101 ist zumindest teilweise frei von dem Isolationselement 30. Das Isolationselement 30 ist beispielsweise mit zumindest einem der folgenden Materialien gebildet: Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Titanoxid, Tantaloxid. Alternativ ist das Isolationselement 30 mit einem undotierten oder einem defekten Halbleitermaterial gebildet. Insbesondere weist das Isolationselement 30 eine Dicke 30Y von weniger als 1 µm auf. Die Dicke 30Y des Isolationselements 30 entspricht einer größten Ausdehnung des Isolationselements in einer Richtung quer zur Haupterstreckungsebene des Isolationselements 30. Das Isolationselement 30 ist zumindest teilweise durchlässig für die in dem optoelektronischen Halbleiterbauelement 1 im Betrieb emittierte elektromagnetische Strahlung. Bevorzugt sind Seitenflächen 20B des Grundkörpers 20 von dem Isolationselement 30 bedeckt. Insbesondere sind die Seitenflächen 20B des Grundkörpers vollständig von dem Isolationselement 30 bedeckt.
Das Kontaktelement 40 kontaktiert den ersten Halbleiterbereich 101 durch eine Öffnung in dem Isolationselement 30 elektrisch. Das Kontaktelement 40 ist dem Isolationselement 30 nachgeordnet. Mit anderen Worten, das Isolationselement 30 ist zwischen dem Kontaktelement 40 und dem Grundkörper 20 angeordnet. Das Kontaktelement 40 ist mit einem strahlungsdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Material gebildet. Beispielsweise ist das Kontaktelement 40 mit Indiumzinnoxid (ITO) gebildet.
Das Substrat 60 umfasst integrierte Schaltkreise 601 zur Ansteuerung des optoelektronischen Halbleiterbauelements 1. Das Substrat 60 ist mit Silizium gebildet.
Die in dem Grundkörper 20 eingebettete Lamelle 10 füllt die Aussparung 210 nur teilweise aus. Zwischen einer Deckfläche 10A der Lamelle 10 und einer Bodenfläche 201A der Aussparung 201 ergibt sich somit ein Abstand D. Der Abstand D kann so eingestellt sein, dass sich eine besonders hohe Reflektivität für aus dem aktiven Bereich 103 im Betrieb emittierte elektromagnetische Strahlung ergibt, die auf die Bodenfläche 201A der Aussparung 202 trifft. So kann eine optische Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements vorteilhaft erhöht sein.
Die 3A und 3B zeigen schematische Schnittansichten einer hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die optoelektronische Anordnung 2 umfasst ein erstes optoelektronisches Halbleiterbauelement 11, das zur Emission einer elektromagnetischen Strahlung mit einer ersten Wellenlänge eingerichtet ist, ein zweites optoelektronisches Halbleiterbauelement 12, das zur Emission einer elektromagnetischen Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge eingerichtet ist, ein drittes optoelektronisches Halbleiterbauelement 13, das zur Emission einer elektromagnetischen Strahlung mit einer dritten Wellenlänge eingerichtet ist.
Die erste Wellenlänge liegt im roten Spektralbereich, die zweite Wellenlänge liegt im grünen Spektralbereich und die dritte Wellenlänge liegt im blauen Spektralbereich. Mit einer derart ausgestalteten optoelektronischen Anordnung kann die optoelektronische Anordnung 2 vorteilhaft ein mehrfarbig emittierendes RGB-Pixel einer Displayanordnung darstellen. Das erste optoelektronische Halbleiterbauelement 11 weist eine Lamelle 10 mit einer ersten Länge 110Z auf, die mit einem ersten Halbleitermaterial gebildet ist. Das zweite optoelektronische Halbleiterbauelement 12 weist eine Lamelle 10 mit einer zweiten Länge 120Z auf, die mit einem zweiten Halbleitermaterial gebildet ist. Das dritte optoelektronische Halbleiterbauelement 13 weist eine Lamelle 10 mit einer dritten Länge 130Z auf, die mit einem dritten Halbleitermaterial gebildet ist. Die Längen der Lamellen sowie das erste, zweite und dritte Halbleitermaterial sind jeweils auf die zu emittierende elektromagnetische Strahlung abgestimmt. Die erste Länge 110Z ist größer als die zweite Länge 120Z und die zweite Länge 120Z ist größer als die dritte Länge 130Z. Die Bandlücke des ersten Halbleitermaterials ist kleiner als die Bandlücke des zweiten Halbleitermaterials und die Bandlücke des zweiten Halbleitermaterials ist kleiner als die Bandlücke des dritten Halbleitermaterials.
Alle Halbleiterbauelemente 11, 12, 13 sind auf einem gemeinsamen Substrat 60 angeordnet, wobei das Substrat 60 integrierte Schaltkreise 601 zur Ansteuerung der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 11, 12, 13 umfasst. Mittels der integrierten Schaltkreise 601 können alle optoelektronischen Halbleiterbauelemente 11, 12, 13 individuell und unabhängig voneinander angesteuert werden. Alle Halbleiterbauelemente 11, 12, 13 sind über ein gemeinsames strahlungsdurchlässiges Kontaktelement 40 elektrisch kontaktiert. Das Kontaktelement 40 bildet somit eine gemeinsame Anode oder Katode für das erste, zweite und dritte optoelektronische Halbleiterbauelement 11, 12, 13.
Die Halbleiterbauelemente 11, 12, 13 sind jeweils in einem Abstand 1X zueinander angeordnet, der höchstens 5 um, bevorzugt höchstens 1 µm beträgt. Der geringe Abstand 1X ermöglicht eine vorteilhaft besonders hohe Dichte von Halbleiterbauelementen 11, 12, 13 auf einer vorgegebenen lateralen Fläche.
Alternativ sind die Grundkörper 20 von zumindest zwei Halbleiterbauelementen 1 zusammenhängend ausgebildet. Mit anderen Worten, zumindest zwei Halbleiterbauelemente 1 sind in einem einstückig ausgebildeten Grundkörper 20 angeordnet. Neben einer vereinfachten Herstellbarkeit kann ein einstückiger Grundkörper 20 eine verbesserte Entwärmung der optoelektronischen Anordnung 2 bewirken.
Die 4A bis 4C zeigen schematische Schnittansichten und eine schematische Draufsicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Aussparung 202 vollständig von der Lamelle 10 ausgefüllt.
Die Lamelle 10 umfasst einen ersten Halbleiterbereich 101 einer ersten Leitfähigkeit, einen zweiten Halbleiterbereich 102 einer zweiten Leitfähigkeit und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich 101, 102 angeordneten aktiven Bereich 103, der nicht dargestellt ist.
Die Breite 10X der Lamelle 10 entspricht einer geringsten Ausdehnung der Lamelle 10, gemessen zwischen ihren Seitenflächen 10B. Die Höhe 10Y der Lamelle 10 ist mindestens einen Faktor 2 kleiner als die Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung. Die Breite 10X der Lamelle beträgt weniger als 30 nm. Die Lamelle 10 weist ferner eine Länge 10Z auf, die im Rahmen einer Herstellungstoleranz der halben Wellenlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung entspricht.
5 zeigt eine schematische Draufsicht einer hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in den 3A und 3B gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die optoelektronische Anordnung 2 ohne ein Substrat 60 und in einer Draufsicht gezeigt und die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 in einer abweichenden Reihenfolge angeordnet.
6 zeigt eine schematische Draufsicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in den 4A bis 4C gezeigten dritten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem dritten Ausführungsbeispiel sind eine Mehrzahl von Lamellen 10 in einer Mehrzahl von Aussparungen 201 in einem Grundkörper 20 angeordnet. Alle Lamellen weisen eine im Rahmen einer Herstellungstoleranz identische Länge 10Z auf und sind mit dem gleichen Halbleitermaterial gebildet. Beispielsweise sind die Lamellen 10 als redundante Emitter eines Teiles eines Pixels ausgeführt. Alle Lamellen 10 sind zur Emission einer elektromagnetischen Strahlung mit einer identischen Wellenlänge vorgesehen.
Alle Lamellen 10 sind parallel zueinander ausgerichtet. Somit ergibt sich ein besonders hoher Polarisationsgrad einer emittierten elektromagnetischen Strahlung. Ferner ist eine Abstrahlcharakteristik im Fernfeld besonders inhomogen.
7 zeigt eine schematische Draufsicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Das fünfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 6 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem vierten Ausführungsbeispiel sind eine Hälfte der Lamellen quer, insbesondere senkrecht zu einer anderen Hälfte der Lamellen 10 ausgerichtet. So ergeben sich vorteilhaft ein besonders geringer Polarisationsgrad einer emittierten elektromagnetischen Strahlung und eine besonders homogene Abstrahlcharakteristik im Fernfeld.
Die 8A und 8B zeigen schematische Schnittansichten eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Das sechste Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in den 4A bis 4C gezeigten dritten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem dritten Ausführungsbeispiel ist dem Kontaktelement 40 ein optisches Element 70 nachgeordnet. Das optische Element 70 ist eine Zylinderlinse, die eine Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 im Fernfeld beeinflusst. Beispielsweise ist das optische Element 70 direkt auf dem Kontaktelement 40 angeordnet.
9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in den 3A und 3B gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind zwischen jeweils zwei benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelementen jeweils optische Trennstrukturen 50 angeordnet. Die Trennstrukturen 50 sind mit einem Metall oder einem Polymer gebildet. Mittels der Trennstrukturen 50 kann ein optisches Übersprechen zwischen benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 vermindert oder unterbunden werden.
Ferner sind den Halbleiterbauelementen 1 jeweils ein optisches Element 70 nachgeordnet. Das optische Element 70 umfasst einen Farbfilter, der dazu vorgesehen ist, eine von den optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 im Betrieb emittierte elektromagnetische Strahlung zu filtern. Vorteilhaft kann so eine spektral besonders schmalbandige elektromagnetische Strahlung emittiert werden.
10 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 umfasst eine Lamelle 10 mit einem ersten Halbleiterbereich 101, einem zweiten Halbleiterbereich 102 und einem zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich 101, 102 angeordneten aktiven Bereich 103.
In einem Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 wird zunächst der erste Bereich 101 auf einem Aufwachssubstrat 80 aufgewachsen. Das Aufwachssubstrat 80 ist beispielsweise mit einem Saphir gebildet. Danach wird ein Isolationselement 30 auf dem Aufwachssubstrat 80 und lateral neben dem ersten Bereich 101 angeordnet. Anschließend erfolgt eine Abscheidung des aktiven Bereichs 103 auf dem ersten Bereich 101, des zweiten Bereichs 102 auf dem aktiven Bereich 103 und des Grundkörpers 20 auf dem zweiten Bereich 102.
11 zeigt in einem oberen Graphen eine spektrale Intensitätsverteilung eines pn-Übergangs ohne einer Antenne, in einem mittleren Graphen eine Antennenresonanz und in einem unteren Graphen eine spektrale Intensitätsverteilung eines pn-Übergangs mit einer Antenne. Die spektrale Intensitätsverteilung eines pn-Übergangs ohne einer Antenne weist einen weiten Ausläufer hin zu längeren Wellenlängen auf. Die Antennenresonanz weist eine spektral schmale Verteilung auf. Die spektrale Intensitätsverteilung des pn-Übergangs mit einer Antenne ergibt sich aus einer mathematischen Faltung der spektralen Intensitätsverteilung eines pn-Übergangs ohne einer Antenne mit der Antennenresonanz.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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: optoelektronisches Halbleiterbauelement
1X: Abstand zwischen Halbleiterbauelementen
2: optoelektronische Anordnung
10: Lamelle
10A: Deckfläche der Lamelle
10B: Seitenfläche der Lamelle
10X: Lamellenbreite
10Y: Lamellenhöhe
10Z: Lamellenlänge
11: erstes optoelektronisches Halbleiterbauelement
12: zweites optoelektronisches Halbleiterbauelement
13: drittes optoelektronisches Halbleiterbauelement
20: Grundkörper
20B: Seitenfläche des Grundkörpers
30: Isolationselement
30Y: Dicke des Isolationselements
40: Kontaktelement
50: optische Trennstruktur
60: Substrat
70: Optikelement
80: Aufwachssubstrat
101: erster Halbleiterbereich
101X: Breite des ersten Halbleiterbereichs
102: zweiter Halbleiterbereich
103: aktiver Bereich
110Z: erste Lamellenlänge
120Z: zweite Lamellenlänge
130Z: dritte Lamellenlänge
201: Aussparung
201A: Bodenfläche der Aussparung
601: integrierte Schaltkreise
D: Abstand zwischen Deckfläche und Bodenfläche
X: Richtung X
Y: Richtung Y
Z: Richtung Z
ZZ: Längsachse

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) umfassend, - zumindest eine Lamelle (10) mit einer Längsachse (ZZ), die sich entlang einer gedachten Gerade erstreckt, und - einen elektrisch leitfähigen Grundkörper (20) mit einer Aussparung (201), wobei - die Lamelle (10) einen ersten Halbleiterbereich einer ersten Leitfähigkeit (101), einen zweiten Halbleiterbereich einer zweiten Leitfähigkeit (102) und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich angeordneten aktiven Bereich (103) umfasst, der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, - die Lamelle (10) zumindest teilweise in der Aussparung (201) angeordnet ist, - die Lamelle (10) eine Länge (10Z) entlang ihrer Längsachse (ZZ) aufweist, die im Rahmen einer Herstellungstoleranz der halben Wellenlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung entspricht.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Lamelle (10) eine Breite (10X) von weniger als 100 nm, bevorzugt von weniger als 30 nm aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lamelle (10) eine Höhe (10Y) aufweist, die mindestens einen Faktor 2 kleiner ist als die Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Halbleiterbereich (101) eine Breite (101X) von höchstens 30 nm, bevorzugt von höchstens 10 nm aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Abstand (D) einer Deckfläche (10A) der Lamelle (10) zu einer Bodenfläche (201A) der Aussparung (201) für maximale Reflexion optimiert ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Mehrzahl von Lamellen (10) in dem Grundkörper (20) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem alle Lamellen (10) parallel zueinander ausgerichtet sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß Anspruch 6, bei dem zumindest eine Lamelle (10) quer, insbesondere senkrecht zu zumindest einer weiteren Lamelle (10) ausgerichtet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, bei dem alle Lamellen (10) die gleiche Länge (10Z) aufweisen.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Grundkörper (20) mit einem Metall gebildet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Lamelle (10) ein elektrisch isolierendes Isolationselement (30) nachgeordnet ist, wobei der erste Halbleiterbereich (101) zumindest teilweise frei von dem Isolationselement (30) ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Halbleiterbereich (101) von einem strahlungsdurchlässigen Kontaktelement (60) elektrisch kontaktiert ist.
Optoelektronische Anordnung (2), umfassend eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - zumindest ein erstes optoelektronisches Halbleiterbauelement (11) zur Emission einer ersten Wellenlänge, - zumindest ein zweites (12) optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Emission einer zweiten Wellenlänge, und - zumindest ein drittes optoelektronisches Halbleiterbauelement (13) zur Emission einer dritten Wellenlänge eingerichtet ist.
Optoelektronische Anordnung (2) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die erste Wellenlänge im roten Spektralbereich liegt, die zweite Wellenlänge im grünen Spektralbereich liegt, und die dritte Wellenlänge im blauen Spektralbereich liegt.
Optoelektronische Anordnung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Grundkörper (20) von zumindest zwei Halbleiterbauelementen (1) zusammenhängend ausgebildet sind.
Optoelektronische Anordnung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen zumindest zwei unmittelbar benachbarten Halbleiterbauelementen (1) eine optische Trennstruktur (50) angeordnet ist.
Optoelektronische Anordnung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Abstand (1X) zwischen unmittelbar benachbarten Halbleiterbauelementen (1) höchstens 5 µm, bevorzugt höchstens 1 µm beträgt.
Optoelektronische Anordnung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterbauelemente (1) auf einem gemeinsamen Substrat (60) angeordnet sind, wobei das Substrat (60) integrierte Schaltkreise (601) zur Ansteuerung der optoelektronischen Halbleiterbauelemente umfasst.
Optoelektronische Anordnung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich ein strahlungsdurchlässiges Kontaktelement (40) über zumindest zwei optoelektronische Halbleiterbauelemente (1) erstreckt.