DE112012005796T5 - Photoactive devices with an improved distribution of charge carriers and method for forming the same - Google Patents

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Abstract

Strahlung emittierende Halbleiterbauelemente enthalten einen ersten Basisbereich mit einem n-Typ-III–V-Halbleitermaterial, einen zweiten Basisbereich mit einem p-Typ-III–V-Halbleitermaterial und einen Mehrfachquantentopfaufbau zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich. Der Mehrfachquantentopfaufbau umfasst wenigstens drei Quantentopfbereiche und wenigstens zwei Grenzbereiche. Eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen einem dritten der Quantentopfbereiche und einem zweiten der Quantentopfbereiche ist kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten der Quantentopfbereiche und einem ersten der Quantentopfbereiche. Verfahren zum Ausbilden von derartigen Bauelementen umfassen das sequentielle epitaktische Deponieren von Schichten eines derartigen Mehrfachquantentopfaufbaus und das Auswählen einer Zusammensetzung und Konfiguration der Schichten derart, dass die Elektronenfehlstellen-Energiegrenzen über den Mehrfachquantentopfaufbau variieren.Radiation-emitting semiconductor devices include a first base region with an n-type III-V semiconductor material, a second base region with a p-type III-V semiconductor material and a multiple quantum well structure between the first base region and the second base region. The multiple quantum well structure includes at least three quantum well regions and at least two boundary regions. An electron vacancy energy boundary between a third of the quantum well regions and a second of the quantum well regions is smaller than an electron vacancy energy boundary between the second of the quantum well regions and a first of the quantum well regions. Methods of forming such devices include sequentially epitaxially depositing layers of such a multiple quantum well structure and selecting a composition and configuration of the layers such that the electron vacancy energy limits vary across the multiple quantum well structure.

Description

Erfindungsfeldinvention field

Die Erfindung betrifft allgemein photoaktive Bauelemente mit III–V-Halbleitermaterialien sowie Verfahren zum Ausbilden von derartigen photoaktiven Bauelementen.The invention relates generally to photoactive devices with III-V semiconductor materials and to methods of forming such photoactive devices.

Hintergrundbackground

Photoaktive Bauelemente sind Bauelemente, die konfiguriert sind, um elektrische Energie zu elektromagnetischer Strahlung zu wandeln oder um elektromagnetische Strahlung zu elektrischer Energie zu wandeln. Photoaktive Bauelemente sind zum Beispiel Licht emittierende Dioden (LEDs), Halbleiterlaser, Photodetektoren und Solarzellen. Derartige photoaktive Bauelemente enthalten häufig eine oder mehrere planare Schichten aus einem III–V-Halbleitermaterial. III–V-Halbleitermaterialien sind Materialien, die vorwiegend aus einem oder mehreren Elementen aus der Gruppe IIIA des Periodensystems (B, Al, Ga, In und Tl) und einem oder mehreren Elementen aus der Gruppe VA des Periodensystems (N, P, As, Sb und Bi) bestehen. Die planaren Schichten des III–V-Halbleitermaterials können kristallin sein und können einen einzelnen Kristall des III–V-Halbleitermaterials umfassen.Photoactive devices are devices that are configured to convert electrical energy into electromagnetic radiation or to convert electromagnetic radiation into electrical energy. Photoactive devices are, for example, light-emitting diodes (LEDs), semiconductor lasers, photodetectors and solar cells. Such photoactive devices often include one or more planar layers of a III-V semiconductor material. III-V semiconductor materials are materials which consist predominantly of one or more elements from the group IIIA of the periodic table (B, Al, Ga, In and Tl) and one or more elements from the group VA of the periodic table (N, P, As, Sb and Bi) exist. The planar layers of III-V semiconductor material may be crystalline and may comprise a single crystal of III-V semiconductor material.

Schichten aus einem kristallinen III–V-Halbleitermaterial enthalten allgemein eine gewisse Menge von Defekten im Kristallgitter des III–V-Halbleitermaterials. Diese Defekte im Kristallaufbau können zum Beispiel Punktdefekte und Liniendefekte (wie etwa Schraubenversetzungen) sein. Derartige Defekte beeinträchtigen die Leistung von photoaktiven Bauelementen, die auf oder in der Schicht aus dem III–V-Halbleitermaterial hergestellt werden.Layers of crystalline III-V semiconductor material generally contain some amount of defects in the crystal lattice of the III-V semiconductor material. These defects in the crystal structure may be, for example, point defects and line defects (such as screw dislocations). Such defects affect the performance of photoactive devices fabricated on or in the layer of III-V semiconductor material.

Außerdem umfassen die derzeit bekannten Verfahren zum Herstellen von Schichten aus kristallinem III–V-Halbleitermaterial allgemein eine epitaktische Züchtung des III–V-Halbleitermaterials auf der Oberfläche eines darunterliegenden Substrats, das ein Kristallgitter aufweist, das dem Kristallgitter des kristallinen III–V-Halbleitermaterials ähnlich, aber etwas verschieden von diesem ist. Wenn also die Schicht des kristallinen III–V-Halbleitermaterials über dem unterschiedlichen darunterliegenden Substratmaterial gezüchtet wird, kann das Kristallgitter des kristallinen III–V-Halbleitermaterials mechanisch gespannt werden. Wenn die Dicke der Schicht des III–V-Halbleitermaterials während der Züchtung größer wird, wird die mechanische Spannung in der Schicht des III–V-Halbleitermaterials größer, bis bei einer bestimmten kritischen Dicke Defekte wie etwa Versetzungen energetisch günstig werden und sich in der Schicht des III–V-Halbleitermaterials bilden, um die sich darin aufbauende mechanische Spannung zu vermindern.In addition, currently known methods of forming layers of III-V crystalline semiconductor material generally involve epitaxial growth of the III-V semiconductor material on the surface of an underlying substrate having a crystal lattice similar to the crystal lattice of the III-V crystalline semiconductor material but something different from this is. Thus, when the layer of crystalline III-V semiconductor material is grown over the different underlying substrate material, the crystal lattice of the crystalline III-V semiconductor material can be mechanically stressed. As the thickness of the III-V semiconductor material layer grows during growth, the stress in the III-V semiconductor material layer increases until, at a certain critical thickness, defects such as dislocations become energetically favorable and in the layer of the III-V semiconductor material to reduce the stress built up therein.

Es ist deshalb schwierig, relativ dicke Schichten von kristallinem III–V-Halbleitermaterial mit relativ niedrigen Konzentrationen von Defekten herzustellen.It is therefore difficult to produce relatively thick layers of crystalline III-V semiconductor material with relatively low concentrations of defects.

Photoaktive Bauelemente können einen aktiven Bereich enthalten, der eine Anzahl von Quantentopfbereichen enthält, die jeweils eine Schicht aus einem III–V-Halbleitermaterial umfassen. Die Quantentopfbereiche können voneinander durch Grenzschichten getrennt sein, die ebenfalls eine Schicht aus einem III–V-Halbleitermaterial umfassen können, das jedoch eine andere Zusammensetzung als die Quantentopfbereiche aufweist.Photoactive devices may include an active region including a number of quantum well regions, each comprising a layer of III-V semiconductor material. The quantum well regions may be separated from each other by boundary layers, which may also comprise a layer of III-V semiconductor material, but of a different composition than the quantum well regions.

Es besteht eine Diskrepanz zwischen der Mobilität von Elektronen und Elektronenfehlstellen (leeren Elektronenbahnen) in wenigstens einigen III–V-Halbleitermaterialien. Mit anderen Worten können sich Elektronen einfacher durch die III–V-Halbleitermaterialien bewegen als Elektronenfehlstellen. Diese Diskrepanz in der Mobilität zwischen Elektronen und Elektronenfehlstellen kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung von Elektronen und Elektronenfehlstellen in den aktiven Bereichen von photoaktiven Bauelementen führen. Dieses Phänomen wird in X. Ni et al., Reduction of Efficiency Droop in InGaN Light Emitting Diodes by Coupled Quantum Wells, Applied Physics Letters, Vol. 93, Seite 171113 (2008) und in C. H. Wang et al., Efficiency Droop Alleviation in InGaN/GaN Light-Emitting Diodes by Graded-Thickness Multiple Quantum Wells, Applied Physics Letters, Vol. 97, Seite 181101 (2010) im größeren Detail erläutert.There is a discrepancy between the mobility of electrons and electron vacancies (empty electron orbits) in at least some III-V semiconductor materials. In other words, electrons can move more easily through the III-V semiconductor materials than electron vacancies. This discrepancy in mobility between electrons and electron vacancies can lead to uneven distribution of electrons and electron defects in the active regions of photoactive devices. This phenomenon is described in X. Ni et al., Reduction of Efficiency Droop in InGaN Light Emitting Diodes by Coupled Quantum Wells, Applied Physics Letters, Vol. 93, p. 171113 (2008) and CH Wang et al., Efficiency Droop Alleviation in InGaN / GaN Light-Emitting Diodes by Graded-Thickness Multiple Quantum Wells, Applied Physics Letters, Vol. 97, page 181101 (2010) is explained in greater detail.

Kurze ZusammenfassungShort Summary

In einigen Ausführungsformen sieht die Erfindung Halbleiterbauelemente vor, die einen ersten Basisbereich mit einem n-Typ-III–V-Halbleitermaterial, einen zweiten Basisbereich mit einem p-Typ-III–V-Halbleitermaterial und einen Mehrfachquantentopfaufbau zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich umfassen. Der Mehrfachquantentopfaufbau enthält wenigstens drei Quantentopfbereiche und wenigstens zwei Grenzbereiche. Ein erster Grenzbereich der wenigstens zwei Grenzbereiche ist zwischen einem ersten Quantentopfbereich und einem zweiten Quantentopfbereich der wenigstens drei Quantentopfbereiche angeordnet. Ein zweiter Grenzbereich der wenigstens zwei Grenzbereiche ist zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und einem dritten Quantentopfbereich der wenigstens drei Quantentopfbereiche angeordnet. Der erste Quantentopfbereich ist näher an dem ersten Basisbereich angeordnet als der dritte Quantentopfbereich, und der dritte Quantentopfbereich ist näher an dem zweiten Basisbereich angeordnet als der erste Quantentopfbereich. Der erste Quantentopfbereich, der zweite Quantentopfbereich und der dritte Quantentopfbereich weisen eine Topfbereichdicke in einer Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich von wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer auf, und der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich weisen jeweils eine Grenzbereichdicke in der Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich auf, die größer oder gleich jeder der Topfbereichdicken ist. Weiterhin ist eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem dritten Quantentopfbereich und dem zweiten Quantentopfbereich kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und dem ersten Quantentopfbereich.In some embodiments, the invention provides semiconductor devices having a first base region with an n-type III-V semiconductor material, a second base region with a p-type III-V semiconductor material, and a multiple quantum well structure between the first base region and the second base region include. The multiple quantum well structure includes at least three quantum well regions and at least two boundary regions. A first boundary region of the at least two boundary regions is arranged between a first quantum well region and a second quantum well region of the at least three quantum well regions. A second boundary region of the at least two boundary regions is arranged between the second quantum well region and a third quantum well region of the at least three quantum well regions. The first quantum well region is located closer to the first base region than the third quantum well region, and the third quantum well region is closer disposed at the second base region as the first quantum well region. The first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region have a pot region thickness in a direction between the first base region and the second base region of at least about two (2) nanometers, and the first boundary region and the second boundary region each have a boundary region thickness in the direction between the first base region and the second base region that is greater than or equal to each of the pot region thicknesses. Furthermore, an electron-defect energy boundary between the third quantum well region and the second quantum well region is smaller than an electron-defect energy boundary between the second quantum well region and the first quantum well region.

In anderen Ausführungsformen sieht die Erfindung Vorrichtungen vor, die wenigstens eine Licht emittierende Diode (LED) enthalten. Die LED umfasst einen ersten Basisbereich mit einem n-Typ-III–V-Halbleitermaterial, einen zweiten Basisbereich mit einem p-Typ-III–V-Halbleitermaterial und einen Mehrfachquantentopfaufbau, der zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich angeordnet ist. Der Mehrfachquantentopfaufbau umfasst wenigstens drei Quantentopfbereiche und wenigstens zwei Grenzbereiche. Ein erster Grenzbereich der wenigstens zwei Grenzbereiche ist zwischen einem ersten Quantentopfbereich und einem zweiten Quantentopfbereich der wenigstens drei Quantentopfbereiche angeordnet, und ein zweiter Grenzbereich der wenigstens zwei Grenzbereiche ist zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und einem dritten Quantentopfbereich der wenigstens drei Quantentopfbereiche angeordnet. Der erste Quantentopfbereich ist näher an dem ersten Basisbereich angeordnet als der dritte Quantentopfbereich, und der dritte Quantentopfbereich ist näher an dem zweiten Basisbereich angeordnet als der erste Quantentopfbereich. Der erste Quantentopfbereich, der zweite Quantentopfbereich und der dritte Quantentopfbereich umfassen InxGa1-xN und weisen eine Topfbereichdicke in einer Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich von wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer auf. Der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich umfassen InyGa1-yN, wobei y wenigstens ungefähr 0,05 beträgt, und weisen eine Grenzbereichdicke in der Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich auf, die größer oder gleich jeder der Topfbereichdicken ist und wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer beträgt. Eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem dritten Quantentopfbereich und dem zweiten Quantentopfbereich ist kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und dem ersten Quantentopfbereich.In other embodiments, the invention provides devices that include at least one light emitting diode (LED). The LED includes a first base region with an n-type III-V semiconductor material, a second base region with a p-type III-V semiconductor material, and a multiple quantum well structure disposed between the first base region and the second base region. The multiple quantum well structure comprises at least three quantum well regions and at least two boundary regions. A first boundary region of the at least two boundary regions is arranged between a first quantum well region and a second quantum well region of the at least three quantum well regions, and a second boundary region of the at least two boundary regions is arranged between the second quantum well region and a third quantum well region of the at least three quantum well regions. The first quantum well region is located closer to the first base region than the third quantum well region, and the third quantum well region is located closer to the second base region than the first quantum well region. The first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region comprise In x Ga 1-x N and have a well region thickness in a direction between the first base region and the second base region of at least about two (2) nanometers. The first boundary region and the second boundary region include In y Ga 1-y N, where y is at least about 0.05, and have a boundary region thickness in the direction between the first base region and the second base region that is greater than or equal to each of the well region thicknesses and at least about two (2) nanometers. An electron-missing energy boundary between the third quantum well region and the second quantum well region is smaller than an electron-lack energy boundary between the second quantum well region and the first quantum well region.

In weiteren Ausführungsformen sieht die Erfindung Verfahren zum Ausbilden von Strahlung emittierenden Bauelementen vor. Gemäß diesen Verfahren kann eine Vielzahl von III–V-Halbleitermaterialvolumen sequentiell epitaktisch über einem Substrat deponiert werden, um einen Mehrfachquantentopfaufbau zu bilden, der einen ersten Grenzbereich zwischen einem ersten Quantentopfbereich und einem zweiten Quantentopfbereich und einen zweiten Grenzbereich zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und einem dritten Quantentopfbereich umfasst. Der erste Quantentopfbereich, der zweite Quantentopfbereich und der dritte Quantentopfbereich können derart ausgebildet sein, dass sie eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer aufweisen. Der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich können derart ausgebildet sein, dass sie eine Grenzbereichdicke größer oder gleich jeder der Topfbereichdicken aufweisen. Außerdem kann die Zusammensetzung des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart gewählt werden, dass eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem dritten Quantentopfbereich und dem zweiten Quantentopfbereich kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und dem ersten Quantentopfbereich ist.In other embodiments, the invention provides methods of forming radiation emitting devices. According to these methods, a plurality of III-V semiconductor material volumes may be sequentially epitaxially deposited over a substrate to form a multiple quantum well structure having a first boundary between a first quantum well region and a second quantum well region and a second boundary region between the second quantum well region and a third quantum well region includes. The first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region may be formed to have a well region thickness of at least about two (2) nanometers. The first boundary region and the second boundary region may be formed such that they have a boundary region thickness greater than or equal to each of the pot region thicknesses. In addition, the composition of the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region may be selected such that an electron-missing energy boundary between the third quantum well region and the second quantum well region is smaller than an electron-defect energy boundary between the second quantum well region and the first quantum well region.

In weiteren Ausführungsformen sieht die Erfindung Verfahren zum Ausbilden von Strahlung emittierenden Bauelementen vor. Gemäß diesen Verfahren wird eine Vielzahl von Öffnungen ausgebildet, die sich durch eine Schicht eines gespannten Halbleitermaterials über eine Spannungsverminderungsschicht erstrecken. Das gespannte Halbleitermaterial und die Spannungsverminderungsschicht werden wärmebehandelt, um eine Verformung der Spannungsverminderungsschicht und eine Entspannung des gespannten Halbleitermaterials zu veranlassen, um wenigstens ein Volumen eines entspannten Halbleitermaterials zu bilden. Eine Vielzahl von III–V-Halbleitermaterialvolumen werden sequentiell epitaktisch über dem wenigstens einen Volumen des entspannten Halbleitermaterials deponiert, um einen Mehrfachquantentopfaufbau zu bilden, der einen ersten Grenzbereich zwischen einem ersten Quantentopfbereich und einem zweiten Quantentopfbereich und einen zweiten Grenzbereich zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und einem dritten Quantentopfbereich umfasst. Der erste Quantentopfbereich, der zweite Quantentopfbereich und der dritte Quantentopfbereich werden mit einer Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer ausgebildet. Der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich werden mit einer Grenzbereichdicke größer oder gleich jeder der Topfbereichdicken ausgebildet. Die Zusammensetzungen des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs werden derart ausgewählt, dass eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem dritten Quantentopfbereich und dem zweiten Quantentopfbereich kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und dem ersten Quantentopfbereich ist.In other embodiments, the invention provides methods of forming radiation emitting devices. According to these methods, a plurality of apertures extending through a layer of strained semiconductor material over a strain relief layer are formed. The strained semiconductor material and the strain-reducing layer are heat-treated to cause deformation of the strain-reducing layer and relaxation of the strained semiconductor material to form at least a volume of relaxed semiconductor material. A plurality of III-V semiconductor material volumes are sequentially epitaxially deposited over the at least one volume of the relaxed semiconductor material to form a multiple quantum well structure having a first boundary between a first quantum well region and a second quantum well region and a second boundary region between the second quantum well region and a third Quantum well area includes. The first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region are formed with a well region thickness of at least about two (2) nanometers. The first boundary region and the second boundary region are formed with a boundary region thickness greater than or equal to each of the well region thicknesses. The compositions of the first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region become such is selected such that an electron-missing energy boundary between the third quantum well region and the second quantum well region is smaller than an electron-defect energy boundary between the second quantum well region and the first quantum well region.

Kurzbeschreibung der verschiedenen Ansichten in den ZeichnungenBrief description of the different views in the drawings

Auf die Beschreibung folgen die Ansprüche, die den Erfindungsumfang definieren, wobei Vorteile verschiedener Ausführungsformen der Erfindung durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht werden.The description is followed by the claims that define the scope of the invention, and advantages of various embodiments of the invention will become apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

1 ist eine vereinfachte Querschnittansicht eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements und zeigt ein entsprechendes Energieband-Diagramm für das Bauelement. 1 FIG. 12 is a simplified cross-sectional view of a radiation emitting semiconductor device showing a corresponding energy band diagram for the device. FIG.

Die 2 bis 5 werden verwendet, um ein Verfahren zum Ausbilden eines Strahlung emittierenden Bauelements gemäß Ausführungsformen der Erfindung zu verdeutlichen.The 2 to 5 are used to illustrate a method of forming a radiation emitting device according to embodiments of the invention.

2 ist eine vereinfachte Querschnittansicht einer Schicht aus einem gespannten Halbleitermaterial über einer Spannungsverminderungsschicht auf einem Basissubstrat. 2 FIG. 5 is a simplified cross-sectional view of a layer of strained semiconductor material over a strain-reducing layer on a base substrate. FIG.

3 ist eine vereinfachte Querschnittansicht in Entsprechung zu 2 und zeigt eine Vielzahl von Öffnungen, die sich durch die Schicht des gespannten Halbleitermaterials erstrecken. 3 is a simplified cross-sectional view corresponding to 2 and shows a plurality of openings extending through the layer of strained semiconductor material.

4 ist eine vereinfachte Querschnittansicht in Entsprechung zu 2 und 3 und zeigt Volumen eines entspannten Halbleitermaterials, das durch das Entspannen des gespannten Halbleitermaterials unter Verwendung der Spannungsverminderungsschicht gebildet wird. 4 is a simplified cross-sectional view corresponding to 2 and 3 and shows volumes of relaxed semiconductor material formed by relaxing the strained semiconductor material using the strain-reducing layer.

5 ist eine vereinfachte Querschnittansicht eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements, das auf einem Volumen aus einem entspannten Halbleitermaterial wie demjenigen von 4 angeordnet ist. 5 FIG. 4 is a simplified cross-sectional view of a radiation emitting semiconductor device mounted on a volume of a relaxed semiconductor material such as that of FIG 4 is arranged.

Ausführliche BeschreibungDetailed description

Die Figuren sind keine tatsächlichen Ansichten von bestimmten Materialien, Halbleiteraufbauten, Vorrichtungen oder Verfahren, sondern lediglich schematische Darstellungen, die die Erfindung verdeutlichen sollen. Gemeinsame Elemente in den verschiedenen Figuren werden durch gleiche Bezugszeichen angegeben.The figures are not actual views of particular materials, semiconductor structures, devices or methods, but merely schematic representations intended to illustrate the invention. Common elements in the various figures are indicated by like reference numerals.

Unter einem „III–V-Halbleitermaterial” ist hier ein beliebiges Material zu verstehen, das vorwiegend aus einem oder mehreren Elementen aus der Gruppe IIIA des Periodensystems (B, Al, Ga, In und Tl) und einem oder mehreren Elementen aus der Gruppe VA des Periodensystems (N, P, As, Sb und Bi) besteht.A "III-V semiconductor material" here is to be understood as meaning any material that consists predominantly of one or more elements from the group IIIA of the periodic table (B, Al, Ga, In and Tl) and one or more elements from the group VA of the periodic table (N, P, As, Sb and Bi).

Unter einer „kritischen Dicke” in Bezug auf ein Material ist hier die maximale Dicke zu verstehen, ab welcher die Bildung von Defekten wie etwa Versetzungen in dem Material energetisch günstig wird.By a "critical thickness" with respect to a material is meant here the maximum thickness at which the formation of defects such as dislocations in the material becomes energetically favorable.

Unter einer „epitaktischen Materialschicht” ist hier eine Schicht aus einem Material zu verstehen, das wenigstens im Wesentlichen ein einzelner Kristall des Materials ist und derart ausgebildet wurde, dass der einzelne Kristall eine bekannte kristallographische Ausrichtung aufweist.By "epitaxial material layer" herein is meant a layer of a material that is at least substantially a single crystal of the material and has been formed such that the single crystal has a known crystallographic orientation.

Unter einem „Wachstumsgitterparameter” in Bezug auf eine epitaktische Schicht aus einem Halbleitermaterial ist hier ein durchschnittlicher Gitterparameter zu verstehen, den die Schicht aus Halbleitermaterial aufweist, wenn die Schicht aus Halbleitermaterial epitaktisch bei einer erhöhten Temperatur gezüchtet wird.As used herein, a "growth lattice parameter" with respect to an epitaxial layer of a semiconductor material means an average lattice parameter exhibited by the layer of semiconductor material when the layer of semiconductor material is epitaxially grown at an elevated temperature.

Unter einer „Gitterspannung” in Bezug auf eine Materialschicht ist hier die mechanische Spannung des Kristallgitters in Richtungen wenigstens im Wesentlichen parallel zu der Ebene der Materialschicht zu verstehen, wobei es sich um eine Druckspannung oder eine Zugspannung handeln kann. Entsprechend sind unter einem „durchschnittlichen Gitterparameter” in Bezug auf eine Materialschicht die durchschnittlichen Gitterparameter in Dimensionen wenigstens im Wesentlichen parallel zu der Ebene der Materialschicht zu verstehen.By a "grid voltage" with respect to a material layer is meant here the stress of the crystal lattice in directions at least substantially parallel to the plane of the material layer, which may be a compressive stress or a tensile stress. Accordingly, an "average lattice parameter" with respect to a material layer means the average lattice parameters in dimensions at least substantially parallel to the plane of the material layer.

Entsprechend wird der Begriff „gespannt” verwendet, um anzugeben, dass das Kristallgitter aus dem normalen Abstand für ein derartiges Material verformt (d. h. gespannt oder komprimiert) wurde, sodass der Gitterabstand anders ist als er normalerweise für ein derartiges Material in einem homogenen, entspannten Kristall sein sollte.Similarly, the term "strained" is used to indicate that the crystal lattice has been deformed (ie, strained or compressed) from the normal distance for such material so that the lattice spacing is different than it would normally be for such material in a homogeneous, relaxed crystal should be.

Ausführungsformen der Erfindung sehen photoaktive Bauelemente wie etwa Strahlung emittierende Aufbauten (z. B. LEDs) vor, die einen Mehrfachquantentopfaufbau mit einem Energiebandaufbau aufweisen, der beschaffen ist, um eine verbesserte Verteilung von Elektronenfehlstellen über den Mehrfachquantentopfaufbau während des Betriebs des photoaktiven Bauelements vorzusehen.Embodiments of the invention contemplate photoactive devices such as radiation emitting structures (e.g., LEDs) having a multiple quantum well structure with an energy band structure designed to provide improved distribution of electron vacancies across the multiple quantum well structure during operation of the photoactive device.

1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements 100 gemäß der Erfindung. Das Halbleiterbauelement 100 kann zum Beispiel eine LED sein. Ein vereinfachtes Diagramm des Energiebands des Halbleiterbauelements 100 ist über dem Halbleiterbauelement 100 von 1 gezeigt. Die verschiedenen Bereiche in dem Energiebandaufbau sind jeweils mit den entsprechenden Bereichen des Halbleiterbauelements 100 ausgerichtet. 1 shows an exemplary embodiment of a radiation-emitting semiconductor device 100 according to the invention. The semiconductor device 100 can be an LED, for example. A simplified diagram of the energy band of the semiconductor device 100 is over the semiconductor device 100 from 1 shown. The various regions in the energy band assembly are respectively connected to the corresponding regions of the semiconductor device 100 aligned.

Wie in 1 gezeigt, enthält das Strahlung emittierende Halbleiterbauelement 100 einen ersten Basisbereich 102, einen zweiten Basisbereich 104 und einen Mehrfachquantentopfaufbau 106, der zwischen dem ersten Basisbereich 102 und dem zweiten Basisbereich 104 angeordnet ist.As in 1 shown contains the radiation-emitting semiconductor device 100 a first base area 102 , a second base area 104 and a multiple quantum well structure 106 that is between the first base area 102 and the second base area 104 is arranged.

Der Mehrfachquantentopfaufbau 106 enthält wenigstens drei Quantentopfbereiche. Zum Beispiel enthält das Halbleiterbauelement 100 in der Ausführungsform von 1 einen ersten Quantentopfbereich 108, einen zweiten Quantentopfbereich 110, einen dritten Quantentopfbereich 112 und einen vierten Quantentopfbereich 114. In anderen Ausführungsformen kann das Strahlung emittierende Halbleiterbauelement 100 jedoch auch nur drei Quantentopfbereiche oder mehr als vier Quantentopfbereiche enthalten.The multiple quantum well construction 106 contains at least three quantum well areas. For example, the semiconductor device includes 100 in the embodiment of 1 a first quantum well area 108 , a second quantum well area 110 , a third quantum well area 112 and a fourth quantum well region 114 , In other embodiments, the radiation-emitting semiconductor device 100 however, contain only three quantum well regions or more than four quantum well regions.

Jeder der Quantentopfbereiche 108–114 weist jeweils eine Topfbereichdicke 115 in einer Richtung zwischen dem ersten Basisbereich 102 und dem zweiten Basisbereich 104 auf. Die entsprechenden Topfbereichdicken 115 der Quantentopfbereiche 108–114 können jeweils gleich oder verschieden sein. Zum Beispiel kann jeder der entsprechenden Topfbereichdicken 115 ungefähr zwei (2) Nanometer oder mehr, ungefähr fünf (5) Nanometer oder mehr, ungefähr zehn (10) Nanometer oder mehr oder sogar ungefähr zwanzig (20) Nanometer oder mehr betragen.Each of the quantum pot areas 108 - 114 each has a pot area thickness 115 in a direction between the first base region 102 and the second base area 104 on. The corresponding pot area thicknesses 115 the quantum well areas 108 - 114 can each be the same or different. For example, each of the corresponding pot area thicknesses 115 is about two (2) nanometers or more, about five (5) nanometers or more, about ten (10) nanometers or more, or even about twenty (20) nanometers or more.

In der Ausführungsform von 1 ist der erste Quantentopfbereich 108 in Nachbarschaft zu dem ersten Basisbereich 102 angeordnet und ist der vierte Quantentopfbereich 114 in Nachbarschaft zu dem zweiten Basisbereich 104 angeordnet. Der erste Quantentopfbereich 108 ist also näher an dem ersten Basisbereich 102 angeordnet als der zweite Quantentopfbereich 110, der näher an dem ersten Basisbereich 102 angeordnet ist als der dritte Quantentopfbereich 112, der näher an dem ersten Basisbereich 102 angeordnet ist als der vierte Quantentopfbereich 114. Entsprechend ist der vierte Quantentopfbereich 114 näher an dem zweiten Basisbereich 104 angeordnet als der dritte Quantentopfbereich 112, der näher an dem zweiten Basisbereich 104 angeordnet ist als der zweite Quantentopfbereich 110, der näher an dem zweiten Basisbereich 104 angeordnet ist als der erste Quantentopfbereich 108.In the embodiment of 1 is the first quantum well area 108 in proximity to the first base area 102 and is the fourth quantum well region 114 in the neighborhood of the second base area 104 arranged. The first quantum well area 108 So it's closer to the first base area 102 arranged as the second quantum well region 110 closer to the first base area 102 is arranged as the third quantum well region 112 closer to the first base area 102 is arranged as the fourth quantum well region 114 , Accordingly, the fourth quantum well region 114 closer to the second base area 104 arranged as the third quantum well region 112 closer to the second base area 104 is arranged as the second quantum well region 110 closer to the second base area 104 is arranged as the first quantum well region 108 ,

Ein Grenzbereich kann zwischen benachbarten Quantentopfbereichen 108–114 angeordnet sein. Zum Beispiel ist wie in 1 gezeigt ein erster Grenzbereich 116 zwischen dem ersten Quantentopfbereich 108 und dem zweiten Quantentopfbereich 110 angeordnet, ist ein zweiter Grenzbereich 118 zwischen dem zweiten Quantentopfbereich 110 und dem dritten Quantentopfbereich 112 angeordnet und ist ein dritter Grenzbereich 120 zwischen dem dritten Quantentopfbereich 112 und dem vierten Quantentopfbereich 114 angeordnet.A boundary can be between adjacent quantum well areas 108 - 114 be arranged. For example, as in 1 shown a first border area 116 between the first quantum well region 108 and the second quantum well region 110 arranged, is a second border area 118 between the second quantum well region 110 and the third quantum well region 112 arranged and is a third border area 120 between the third quantum well area 112 and the fourth quantum well region 114 arranged.

Jeder der Grenzbereiche 116–120 weist eine entsprechende Grenzbereichdicke 121 in einer Richtung zwischen dem ersten Basisbereich 102 und dem zweiten Basisbereich 104 auf. Die entsprechenden Grenzbereichdicken 121 der Grenzbereiche 116–120 können jeweils gleich oder verschieden sein. Jede der entsprechenden Grenzbereichdicken 121 kann größer oder gleich den Topfbereichdicken 115 sein, um eine Tunnelung von Elektronen durch die Grenzbereiche 116–120 zwischen den Quantentopfbereichen 108–114 zu verhindern. Zum Beispiel kann jede der entsprechenden Grenzbereichdicken 121 ungefähr zwei (2) Nanometer oder mehr, ungefähr fünf (5) Nanometer oder mehr, ungefähr zehn (10) Nanometer oder mehr, ungefähr fünfzehn (15) Nanometer oder mehr oder sogar ungefähr zwanzig (20) Nanometer oder mehr betragen.Each of the border areas 116 - 120 has a corresponding boundary region thickness 121 in a direction between the first base region 102 and the second base area 104 on. The corresponding boundary area thicknesses 121 the border areas 116 - 120 can each be the same or different. Each of the corresponding boundary area thicknesses 121 can be greater than or equal to the pot area thickness 115 be a tunneling of electrons through the border areas 116 - 120 between the quantum well areas 108 - 114 to prevent. For example, each of the corresponding boundary area thicknesses 121 is about two (2) nanometers or more, about five (5) nanometers or more, about ten (10) nanometers or more, about fifteen (15) nanometers or more, or even about twenty (20) nanometers or more.

Der Mehrfachquantentopfaufbau 106 kann eine Gesamtaufbaudicke 122 in der Richtung zwischen dem ersten Basisbereich 102 und dem zweiten Basisbereich 104 von zum Beispiel ungefähr zehn (10) Nanometer oder mehr, ungefähr zwanzig (20) Nanometer oder mehr, ungefähr fünfzig (50) Nanometer oder mehr, ungefähr fünfundachtzig (85) Nanometer oder mehr oder sogar ungefähr einhundertundvierzig (140) Nanometer oder mehr aufweisen.The multiple quantum well construction 106 can be a total build thickness 122 in the direction between the first base region 102 and the second base area 104 of, for example, about ten (10) nanometers or more, about twenty (20) nanometers or more, about fifty (50) nanometers or more, about eighty five (85) nanometers or more, or even about one hundred and fourteen (140) nanometers or more.

Der erste Basisbereich 102 kann ein n-Typ-Halbleitermaterial umfassen, und der zweite Basisbereich 104 kann ein p-Typ-Halbleitermaterial umfassen. Zum Beispiel können der erste Basisbereich 102 und der zweite Basisbereich 104 ein III–V-Halbleitermaterial wie etwa InzGa1-zN umfassen, wobei z zwischen ungefähr 0,02 und ungefähr 0,17 beträgt. Der erste Basisbereich 102 kann ein intrinsisches oder dotiertes n-Typ-III–V-Halbleitermaterial sein, und der zweite Bereich 104 kann ein intrinsisches oder dotiertes p-Typ-Halbleitermaterial sein.The first base area 102 may comprise an n-type semiconductor material, and the second base region 104 may comprise a p-type semiconductor material. For example, the first base area 102 and the second base area 104 comprise a III-V semiconductor material such as In z Ga 1-z N, where z is between about 0.02 and about 0.17. The first base area 102 may be an intrinsic or doped n-type III-V semiconductor material, and the second region 104 may be an intrinsic or doped p-type semiconductor material.

Der erste Basisbereich 102 kann elektrisch und strukturell mit einem ersten leitenden Kontakt 142 gekoppelt sein, und der zweite Basisbereich 104 kann elektrisch und strukturell mit einem zweiten leitenden Kontakt 144 gekoppelt sein. Der erste leitende Kontakt 142 und der zweite leitende Kontakt 144 können zum Beispiel ein oder mehrere Metalle (z. B. Aluminium, Titan, Platin, Nickel, Gold usw.) oder Metalllegierungen enthalten und können aus einer Anzahl von Schichten derartiger Metalle oder Metalllegierungen bestehen. In anderen Ausführungsformen können der erste leitende Kontakt 142 und/oder der zweite leitende Kontakt 144 jeweils ein dotiertes oder intrinsisches n-Typ- oder p-Typ-Halbleitermaterial enthalten.The first base area 102 can be electrically and structurally connected to a first conductive contact 142 be coupled, and the second base area 104 can be electrically and structurally connected to a second conductive contact 144 be coupled. The first conductive contact 142 and the second conductive contact 144 For example, they may contain one or more metals (eg, aluminum, titanium, platinum, nickel, gold, etc.) or metal alloys, and may include any of a number of layers of such metals Metal alloys exist. In other embodiments, the first conductive contact 142 and / or the second conductive contact 144 each containing a doped or intrinsic n-type or p-type semiconductor material.

Metalle und Metalllegierungen können für eine oder mehrere Wellenlängen einer in dem Mehrfachquantentopfaufbau 106 während des Betriebs des Halbleiterbauelements 100 erzeugten elektromagnetischen Strahlung nicht transparent sein. Deshalb kann wie in 1 gezeigt der zweite leitende Kontakt 144 nicht die gesamte Fläche des zweiten Basisbereichs 104 bedecken. Zum Beispiel kann der zweite leitende Kontakt 144 derart gemustert sein, dass sich eine oder mehrere Öffnungen durch den zweiten leitenden Kontakt 144 erstrecken. Bei dieser Konfiguration wird eine in dem Mehrfachquantentopfaufbau 106 erzeugte Strahlung durch den zweiten Basisbereich 104 und über den zweiten leitenden Kontakt 144 hinaus aus dem Halbleiterbauelement 100 gesendet. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann der erste leitende Kontakt 142 wie mit Bezug auf den zweiten leitenden Kontakt 144 beschrieben gemustert sein.Metals and metal alloys may be one or more wavelengths in the multiple quantum well structure 106 during operation of the semiconductor device 100 generated electromagnetic radiation should not be transparent. Therefore, as in 1 shown the second conductive contact 144 not the entire area of the second base area 104 cover. For example, the second conductive contact 144 be patterned such that one or more openings through the second conductive contact 144 extend. In this configuration, one in the multiple quantum well structure becomes 106 generated radiation through the second base region 104 and via the second conductive contact 144 out of the semiconductor device 100 Posted. Additionally or alternatively, the first conductive contact 142 as with respect to the second conductive contact 144 be patterned described.

Wie in dem Energieband-Diagramm von 1 gezeigt, können der erste leitende Kontakt 142 und der erste Basisbereich 102 den Mehrfachquantentopfaufbau 106 mit Elektronen 146 versorgen. Der zweite leitende Kontakt 144 und der zweite Basisbereich 104 können den Mehrfachquantentopfaufbau 106 mit Elektronenfehlstellen 148 versorgen. Wie zuvor genannt, können die Elektronen 146 eine höhere Mobilität in dem Mehrfachquantentopfaufbau 106 als die Elektronenfehlstellen 148 aufweisen. Wenn also in bekannten Bauelementen eine Spannung über den Mehrfachquantentopfaufbau 106 zwischen dem ersten Basisbereich 102 und dem zweiten Basisbereich 104 angelegt wird, können auch bei einer relativ gleichmäßigen Verteilung der Elektronen 146 über den Mehrfachquantentopfaufbau 106 die Elektronenfehlstellen 148 ungleichmäßiger über den Mehrfachquantentopfaufbau 106 verteilt sein und stärker in den Quantentopfbereichen konzentriert sein, die dem zweiten Basisbereich 104 am nächsten sind. Eine derartige ungleichmäßige Verteilung von Elektronenlöchern 148 über den Mehrfachquantentopfaufbau 106 erhöht die Wahrscheinlichkeit einer unerwünschten nicht-strahlenden Auger-Rekombination von Paaren aus Elektronen 146 und Elektronenfehlstellen 148.As in the energy band diagram of 1 can be the first conductive contact 142 and the first base area 102 the multiple quantum well construction 106 with electrons 146 supply. The second conductive contact 144 and the second base area 104 can the multiple quantum well construction 106 with electron deficiencies 148 supply. As mentioned before, the electrons can 146 a higher mobility in the multiple quantum well structure 106 as the electron defects 148 exhibit. So if in known devices a voltage across the Mehrfachquantnopfaufbau 106 between the first base area 102 and the second base area 104 can be applied, even with a relatively uniform distribution of the electrons 146 about the multiple quantum well construction 106 the electron defects 148 uneven across the multiple quantum well construction 106 be more concentrated and more concentrated in the quantum well areas, the second base area 104 are closest. Such an uneven distribution of electron holes 148 about the multiple quantum well construction 106 increases the likelihood of unwanted non-radiative Auger recombination of pairs of electrons 146 and electron defects 148 ,

Wie zuvor genannt, weist der Mehrfachquantentopfaufbau 106 der Ausführungsformen der Erfindung einen Energiebandaufbau auf, der beschaffen ist, um eine verbesserte Verteilung von Elektronenfehlstellen 148 über den Mehrfachquantentopfaufbau 106 während des Betriebs des Halbleiterbauelements 100 vorzusehen.As mentioned above, the multiple quantum well construction has 106 Embodiments of the invention have an energy band structure designed to provide improved distribution of electron vacancies 148 about the multiple quantum well construction 106 during operation of the semiconductor device 100 provided.

Weiterhin mit Bezug auf das Energieband-Diagramm von 1 können die Quantentopfbereiche 108–114 eine Materialzusammensetzung und eine strukturelle Konfiguration aufweisen, die ausgewählt sind, um jeden der Quantentopfbereiche 108–114 mit einer Bandlückenenergie 132 zu versehen. In der Ausführungsform von 1 ist die Bandlückenenergie 132 in den verschiedenen Quantentopfbereichen 108–114 wenigstens im Wesentlichen gleich. In anderen Ausführungsformen kann sich die Bandlückenenergie 132 eines oder mehrerer der Quantentopfbereiche 108–114 von der Bandlückenenergie eines anderen der Quantentopfbereiche 108–114 unterscheiden.Further with reference to the energy band diagram of 1 can the quantum well areas 108 - 114 have a material composition and a structural configuration selected around each of the quantum well regions 108 - 114 with a bandgap energy 132 to provide. In the embodiment of 1 is the bandgap energy 132 in different quantum well areas 108 - 114 at least substantially the same. In other embodiments, the bandgap energy may be 132 one or more of the quantum well areas 108 - 114 from the bandgap energy of another of the quantum well areas 108 - 114 differ.

Die Grenzbereiche 116–120 können eine Materialzusammensetzung und eine strukturelle Konfiguration aufweisen, die ausgewählt sind, um jeden der Grenzbereiche 116–120 mit entsprechenden Bandlückenenergien 124–128 zu versehen. Die Bandlückenenergie 124 in dem ersten Grenzbereich 116 kann größer als die Bandlückenenergie 126 in dem zweiten Grenzbereich 118 sein, und die Bandlückenenergie 126 in dem zweiten Grenzbereich 118 kann größer als die Bandlückenenergie 128 in dem dritten Grenzbereich 120 sein (siehe das Energieband-Diagramm von 1). Weiterhin können die Bandlückenenergien 132 der Quantentopfbereiche 108–114 kleiner als die Bandlückenenergien 124–128 der Grenzbereiche 116–120 sein.The border areas 116 - 120 may have a material composition and a structural configuration selected around each of the boundary regions 116 - 120 with corresponding bandgap energies 124 - 128 to provide. The bandgap energy 124 in the first border area 116 can be larger than the bandgap energy 126 in the second border area 118 be, and the bandgap energy 126 in the second border area 118 can be larger than the bandgap energy 128 in the third border area 120 be (see the energy band diagram of 1 ). Furthermore, the bandgap energies 132 the quantum well areas 108 - 114 less than the bandgap energies 124 - 128 the border areas 116 - 120 be.

In dieser Konfiguration kann eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze 136 zwischen dem vierten Quantentopf 114 und dem dritten Quantentopf 112 kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze 138 zwischen dem dritten Quantentopf 112 und dem zweiten Quantentopf 110 sein, und kann eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze 138 zwischen dem dritten Quantentopf 112 und dem zweiten Quantentopf 110 kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze 140 zwischen dem zweiten Quantentopf 110 und dem ersten Quantentopf 108 sein. Mit anderen Worten können die Elektronenfehlstellen-Energiegrenzen 136–140 der Grenzbereiche 116–120 stufenweise über den Mehrfachquantentopfaufbau 106 in der Richtung von dem zweiten Basisbereich 104 (der Elektronenfehlstellen 148 zu dem Mehrfachquantentopfaufbau 106 zuführt) zu dem ersten Basisbereich 102 größer werden. Die Elektronenfehlstellen-Energiegrenzen 136–140 sind die Differenzen in den Energien des Valenzbands über die Schnittflächen zwischen den Quantentopfbereichen 108–114 und den benachbarten Grenzbereichen 116–120. Aufgrund der größer werdenden Elektronenfehlstellen-Energiegrenzen 136–140 der Grenzbereiche 116–120 von dem zweiten Basisbereich 104 zu dem ersten Basisbereich 102 kann eine noch gleichmäßigere Verteilung von Elektronenfehlstellen 148 in dem Mehrfachquantentopfaufbau 106 erzielt werden, was eine verbesserte Effizienz während des Betriebs des Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements 100 zur Folge hat.In this configuration, an electron-lack energy limit 136 between the fourth quantum well 114 and the third quantum well 112 less than an electron-missing energy limit 138 between the third quantum well 112 and the second quantum well 110 and can be an electron-missing energy limit 138 between the third quantum well 112 and the second quantum well 110 less than an electron-missing energy limit 140 between the second quantum well 110 and the first quantum well 108 be. In other words, the electron-missing energy limits can 136 - 140 the border areas 116 - 120 stepwise over the multiple quantum well construction 106 in the direction of the second base region 104 (the electron deficiencies 148 to the multiple quantum well construction 106 feeds) to the first base area 102 grow. The electron defect energy limits 136 - 140 are the differences in the energies of the valence band across the intersections between the quantum well areas 108 - 114 and the neighboring border areas 116 - 120 , Due to the increasing electron defect energy limits 136 - 140 the border areas 116 - 120 from the second base area 104 to the first base area 102 can even more even distribution of electron defects 148 in the multiple quantum well construction 106 resulting in improved efficiency during operation of the Radiation emitting semiconductor device 100 entails.

Wie zuvor genannt, können die Grenzbereiche 116–120 eine Materialzusammensetzung und eine strukturelle Konfiguration aufweisen, die ausgewählt werden, um jeden der Grenzbereiche 116–120 mit deren jeweils verschiedenen Bandlückenenergien 124–128 zu versehen. Zum Beispiel kann jeder der Grenzbereiche 116–120 ein ternäres III-Nitrid-Material wie etwa InyGa1-yN enthalten, wobei y wenigstens ungefähr 0,05 beträgt. Durch das Erhöhen des Indium-Gehalts (d. h. des Werts von y) in dem InyGa1-yN der Grenzbereiche 116–120 kann die Bandlückenenergie der Grenzbereiche 116–120 vermindert werden. Der zweite Grenzbereich 118 kann also einen höheren Indium-Gehalt als der erste Grenzbereich 116 aufweisen, und der dritte Grenzbereich 120 kann einen höheren Indium-Gehalt aufweisen als der zweite Grenzbereich 118. Zum Beispiel kann der erste Grenzbereich 116 InyGa1-yN enthalten, wobei y zwischen ungefähr 0,05 und ungefähr 0,15 beträgt, kann der zweite Grenzbereich 118 InyGa1-yN enthalten, wobei y zwischen ungefähr 0,10 und ungefähr 0,20 beträgt, und kann der dritte Grenzbereich 120 InyGa1-yN enthalten, wobei y zwischen ungefähr 0,15 und ungefähr 0,25 beträgt.As mentioned above, the border areas 116 - 120 have a material composition and a structural configuration selected around each of the boundary regions 116 - 120 with their respective different bandgap energies 124 - 128 to provide. For example, each of the border areas 116 - 120 a ternary III nitride material such as In y Ga 1-y N, where y is at least about 0.05. By increasing the indium content (ie, the value of y) in the In y Ga 1-y N of the boundary regions 116 - 120 can the bandgap energy of the boundary areas 116 - 120 be reduced. The second border area 118 So can a higher indium content than the first border area 116 and the third boundary 120 may have a higher indium content than the second boundary 118 , For example, the first border area 116 In y Ga 1-y N, where y is between about 0.05 and about 0.15, the second boundary region 118 In y Ga 1-y N, where y is between about 0.10 and about 0.20, and may be the third boundary region 120 Included in y Ga 1-y N, where y is between about 0.15 and about 0.25.

Die Quantentopfbereiche 108–114 können auch ein ternäres III-Nitrid-Material wie etwa InxGa1-xN enthalten, wobei x wenigstens ungefähr 0,12 oder sogar ungefähr 0,17 oder mehr betragen kann.The quantum well areas 108 - 114 may also contain a ternary III nitride material, such as In x Ga 1-x N, where x may be at least about 0.12 or even about 0.17 or more.

Die oben beschriebenen Quantentopfbereiche 108–114 und Grenzbereiche 116–120 können eine allgemein planare Schicht aus einem III–V-Halbleitermaterial (z. B. einem ternären III-Nitrid-Material wie etwa Indiumgalliumnitrid (InGaN)) umfassen. Die Schichten aus III–V-Halbleitermaterial können kristallin sein und können einen einzelnen Kristall des III–V-Halbleitermaterials umfassen.The quantum well areas described above 108 - 114 and border areas 116 - 120 may comprise a generally planar layer of a III-V semiconductor material (eg, a ternary III-nitride material such as indium gallium nitride (InGaN)). The layers of III-V semiconductor material may be crystalline and may comprise a single crystal of III-V semiconductor material.

Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, können Schichten aus kristallinem III–V-Halbleitermaterial allgemein eine bestimmte Anzahl von Defekten in dem Kristallgitter des III–V-Halbleitermaterials enthalten. Diese Defekte in dem Kristallaufbau können zum Beispiel Punktdefekte und Liniendefekte (z. B. Schraubenversetzungen) sein. Derartige Defekte beeinträchtigen die Leistung der photoaktiven Bauelemente der Schichten aus III–V-Halbleitermaterial.As is known in the art, layers of crystalline III-V semiconductor material may generally contain a certain number of defects in the crystal lattice of the III-V semiconductor material. These defects in the crystal structure may be, for example, point defects and line defects (eg, screw dislocations). Such defects adversely affect the performance of the photoactive devices of the III-V semiconductor material layers.

Die Schichten aus kristallinem III–V-Halbleitermaterial können durch epitaktisches Züchten der Schichten aus III–V-Halbleitermaterial auf der Oberfläche eines darunterliegenden Substrats hergestellt werden, das ein Kristallgitter aufweist, das dem Kristallgitter des kristallinen III–V-Halbleitermaterials ähnlich, aber etwas verschieden von diesem ist. Wenn also die Schicht aus kristallinem III–V-Halbleitermaterial über dem anderen darunterliegenden Substratmaterial gezüchtet wird, kann das Kristallgitter des kristallinen III–V-Halbleitermaterials mechanisch gespannt werden. Aufgrund dieser Spannung kann sich, wenn die Dicke der Schicht aus III–V-Halbleitermaterial während der Züchtung größer wird, die Spannung in der Schicht aus III–V-Halbleitermaterial erhöhen, bis bei einer bestimmten kritischen Dicke Defekte wie etwa Versetzungen energetisch günstig werden und sich in der Schicht aus III–V-Halbleitermaterial bilden, um die sich darin aufbauende Spannung zu vermindern.The layers of crystalline III-V semiconductor material can be made by epitaxially growing the layers of III-V semiconductor material on the surface of an underlying substrate having a crystal lattice similar but somewhat different to the crystal lattice of the III-V crystalline semiconductor material from this one is. Thus, when the layer of crystalline III-V semiconductor material is grown over the other underlying substrate material, the crystal lattice of the crystalline III-V semiconductor material can be mechanically stressed. Due to this voltage, as the thickness of the III-V semiconductor material becomes larger during growth, the voltage in the III-V semiconductor material may increase until, at a certain critical thickness, defects such as dislocations become energetically favorable and form in the layer of III-V semiconductor material to reduce the voltage built therein.

Beim epitaktischen Züchten von Schichten aus Indiumgalliumnitrid (InGaN) ist die kritische Dicke der Schichten aus Indiumgalliumnitrid kleiner, wenn der Indium-Gehalt größer ist. Deshalb kann es schwierig oder unmöglich sein, Schichten aus Indiumgalliumnitrid mit einer relativ hohen Indium-Konzentration herzustellen, die eine relativ hohe Schichtdicke und relativ geringe Konzentrationen an Defekten aufweisen.In epitaxial growth of layers of indium gallium nitride (InGaN), the critical thickness of the layers of indium gallium nitride is smaller as the indium content is larger. Therefore, it may be difficult or impossible to fabricate layers of indium gallium nitride having a relatively high indium concentration, which have a relatively high layer thickness and relatively low levels of defects.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, können vor kurzem entwickelte Verfahren verwendet werden, um einen Mehrfachquantentopfaufbau 106 herzustellen, der Quantentopfbereiche 108–114 und Grenzbereiche 116–120 aus einem ternären III-Nitrid-Material wie etwa Indiumgalliumnitrid wie oben beschrieben enthält. Zum Beispiel können Verfahren wie in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2010/0032793 vom 11. Februar 2010 (Guenard et al.), in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2010/0176490 vom 15. Juli 2010 (Letertre et al.) oder in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2010/0109126 vom 6. Mai 2010 (Arena et al.) beschrieben verwendet werden, um einen Mehrfachquantentopfaufbau 106 eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements 100 wie hier beschrieben herzustellen.To overcome these difficulties, recently developed methods can be used to construct a multiple quantum well assembly 106 to make the quantum well areas 108 - 114 and border areas 116 - 120 of a ternary III nitride material such as indium gallium nitride as described above. For example, methods such as disclosed in U.S. Patent Application Publication No. 2010/0032793 of February 11, 2010 (Guenard et al.), U.S. Patent Application Publication No. 2010/0176490 of Jul. 15, 2010 (Letertre et al.) or in U.S. Patent Application Publication No. 2010/0109126 filed on May 6, 2010 (Arena et al.) to form a multiple quantum well assembly 106 a radiation emitting semiconductor device 100 as described here.

Nicht einschränkende Beispiele für Verfahren zum Herstellen eines Mehrfachquantentopfaufbaus 106 eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements 100 wie hier beschrieben werden im Folgenden mit Bezug auf 2 bis 5 beschrieben.Non-limiting examples of methods of making a multiple quantum well assembly 106 a radiation emitting semiconductor device 100 as described hereinbelow, with reference to FIG 2 to 5 described.

Wie in 2 gezeigt, kann ein Substrat 152 vorgesehen werden, das eine Schicht aus einem gespannten Halbleitermaterial 158 über einem Basissubstrat 156 mit dazwischen einer Spannungsverminderungsschicht 154 enthält. Das Basissubstrat 156 kann zum Beispiel Saphir, Siliciumcarbid, Silicium und ein Metallmaterial (z. B. Molybdän, Tantal usw.) enthalten. Die Spannungsverminderungsschicht 154 kann ein Material wie zum Beispiel Silikatglas, Phosphosilikatglas, Borsilikatglas oder Borphosphosilikatglas enthalten. Das gespannte Halbleitermaterial 158 kann letztendlich als eine Seed-Schicht verwendet werden, um darauf eine Vielzahl von Schichten epitaktisch zu deponieren und einen Mehrfachquantentopfaufbau 106 auszubilden. Zum Beispiel kann die Schicht des gespannten Halbleitermaterials 158 InzGa1-zN enthalten, wobei z zwischen ungefähr 0,06 und ungefähr 0,08 beträgt.As in 2 can be a substrate 152 be provided, which is a layer of a strained semiconductor material 158 over a base substrate 156 with a stress relieving layer between them 154 contains. The base substrate 156 For example, it may contain sapphire, silicon carbide, silicon, and a metal material (e.g., molybdenum, tantalum, etc.). The stress reduction layer 154 may contain a material such as silicate glass, phosphosilicate glass, borosilicate glass or borophosphosilicate glass. The strained semiconductor material 158 can ultimately be used as a seed layer to put on a variety epitaxially deposit layers and a multiple quantum well construction 106 train. For example, the layer of strained semiconductor material 158 In z Ga 1-z N, where z is between about 0.06 and about 0.08.

Die Schicht des gespannten Halbleitermaterials 158 kann ein III–V-Halbleitermaterial umfassen. Zum Beispiel kann die Schicht des gespannten Halbleitermaterials 158 Galliumnitrid (GaN), Indiumgalliumnitrid (InxGa1-xN) und/oder Aluminiumgalliumnitrid (AlxGa1-xN) umfassen.The layer of strained semiconductor material 158 may comprise a III-V semiconductor material. For example, the layer of strained semiconductor material 158 Gallium nitride (GaN), indium gallium nitride (In x Ga 1 -x N) and / or aluminum gallium nitride (Al x Ga 1 -x N).

Wie in 3 gezeigt, kann eine Vielzahl von Öffnungen 160 ausgebildet werden, die sich durch die Schicht des gespannten Halbleitermaterials 158 erstrecken. Zum Beispiel kann eine Maskierungs- und Ätzverarbeitung verwendet werden, um die Öffnungen 160 durch die Schicht des gespannten Halbleitermaterials auszubilden. Nach dem Ausbilden der Öffnungen 160 durch die Schicht des gespannten Halbleitermaterials 158 kann der Aufbau einem Wärmebehandlungsprozess bei einer Temperatur unterworfen werden, bei der sich die Spannungsverminderungsschicht 154 plastisch oder elastisch derart verformen kann, dass dabei eine Verminderung der mechanischen Spannung in dem restlichen Teil der Schicht des gespannten Halbleitermaterials 158 ermöglicht wird, wodurch der restliche Teil der Schicht des gespannten Halbleitermaterials 158 zu wenigstens einem Volumen des entspannten Halbleitermaterials 162 wie in 4 gezeigt gewandelt wird.As in 3 shown, can have a variety of openings 160 be formed, extending through the layer of the strained semiconductor material 158 extend. For example, masking and etching processing can be used to open the openings 160 through the layer of the strained semiconductor material. After forming the openings 160 through the layer of strained semiconductor material 158 For example, the structure may be subjected to a heat treatment process at a temperature at which the strain-reducing layer 154 plastically or elastically deformed such that thereby reducing the mechanical stress in the remaining part of the layer of the strained semiconductor material 158 allowing the remainder of the layer of strained semiconductor material 158 to at least one volume of the relaxed semiconductor material 162 as in 4 is shown changed.

Wie in 5 gezeigt, können verschiedene Schichten des Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements 100 (1) sequentiell durch das epitaktische Züchten einer Vielzahl von III–V-Halbleitermaterialvolumen über einem Volumen des entspannten Halbleitermaterials 162 ausgebildet werden. Zum Beispiel kann ein erster Basisbereich 102 aus einem ternären n-Typ-III-Nitrid-Material mit einer Zusammensetzung und Konfiguration wie zuvor beschrieben epitaktisch auf dem Volumen des entspannten Halbleitermaterials 162 deponiert werden. Quantentopfbereiche 108–114 und Grenzbereiche 116–120 aus ternären III-Nitrid-Materialien mit Zusammensetzungen und Konfigurationen wie oben beschrieben können dann epitaktisch auf dem ersten Basisbereich 102 deponiert werden, um einen Mehrfachquantentopfaufbau 106 zu bilden. Ein zweiter Basisbereich 104 des p-Typ-Halbleitermaterials mit einer Zusammensetzung und Konfiguration wie zuvor beschrieben kann dann epitaktisch auf dem Mehrfachquantentopfaufbau 106 deponiert werden.As in 5 Shown may be different layers of the radiation-emitting semiconductor device 100 ( 1 ) sequentially by epitaxially growing a plurality of III-V semiconductor material volumes over a volume of the relaxed semiconductor material 162 be formed. For example, a first base area 102 of ternary n-type III nitride material having a composition and configuration as previously described, epitaxially on the volume of the relaxed semiconductor material 162 be deposited. Quantum well regions 108 - 114 and border areas 116 - 120 ternary III nitride materials having compositions and configurations as described above may then be epitaxially grown on the first base region 102 be dumped to a multiple quantum well construction 106 to build. A second base area 104 The p-type semiconductor material having a composition and configuration as described above may then be epitaxially deposited on the multiple quantum well structure 106 be deposited.

In einigen Ausführungsformen kann das Substrat 152 entfernt werden, um Zugriff auf den ersten Basisbereich 102 zu gewähren, zum Beispiel um einen oder mehrere elektrische Kontakte oder Kontaktschichten auf diesem auszubilden. Ein Ätzprozess, ein Schleifprozess, ein chemisch-mechanischer Polierprozess (CMP), ein Laserabtragungsprozess und/oder ein SMART CUT®-Prozess können verwendet werden, um das Substrat 152 zu entfernen. Der erste leitende Kontakt 142 kann dann ausgebildet oder auf andere Weise auf dem ersten Basisbereich 102 vorgesehen werden, und der zweite leitende Kontakt 144 kann auf dem zweiten Basisbereich 104 ausgebildet oder auf andere Weise vorgesehen werden.In some embodiments, the substrate may be 152 be removed to access the first base area 102 for example, to form one or more electrical contacts or contact layers thereon. An etching process, a grinding process, a chemical mechanical polishing (CMP) process, a laser ablation process and / or a SMART CUT® process can be used to form the substrate 152 to remove. The first conductive contact 142 may then be formed or otherwise formed on the first base region 102 be provided, and the second conductive contact 144 may be on the second base area 104 trained or otherwise provided.

Im Folgenden werden weitere nicht-einschränkende, beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.In the following, further non-limiting, exemplary embodiments of the invention are described.

Ausführungsform 1: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement, das umfasst: einen ersten Basisbereich, der ein n-Typ-III–V-Halbleitermaterial umfasst; einen zweiten Basisbereich, der ein p-Typ-III–V-Halbleitermaterial umfasst; und einen Mehrfachquantentopfaufbau, der zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich angeordnet ist, wobei der Mehrfachquantentopfaufbau wenigstens drei Quantentopfbereiche und wenigstens zwei Grenzbereiche umfasst, wobei ein erster Grenzbereich der wenigstens zwei Grenzbereiche zwischen einem ersten Quantentopfbereich und einem zweiten Quantentopfbereich der wenigstens drei Quantentopfbereiche angeordnet ist, wobei ein zweiter Grenzbereich der wenigstens zwei Grenzbereiche zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und einem dritten Quantentopfbereich der wenigstens drei Quantentopfbereiche angeordnet ist, wobei der erste Quantentopfbereich näher an dem ersten Basisbereich angeordnet ist als der dritte Quantentopfbereich, und wobei der dritte Quantentopfbereich näher an dem zweiten Basisbereich angeordnet ist als der erste Quantentopfbereich; wobei der erste Quantentopfbereich, der zweite Quantentopfbereich und der dritte Quantentopfbereich jeweils eine Topfbereichdicke in einer Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich von wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer aufweisen, und wobei der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich eine Grenzbereichdicke in der Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich aufweisen, die größer oder gleich jeder der Topfbereichdicken ist; und wobei eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem dritten Quantentopfbereich und dem zweiten Quantentopfbereich kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und dem ersten Quantentopfbereich ist.Embodiment 1: A radiation emitting semiconductor device comprising: a first base region comprising an n-type III-V semiconductor material; a second base region comprising a p-type III-V semiconductor material; and a multiple quantum well structure disposed between the first base region and the second base region, wherein the multiple quantum well structure comprises at least three quantum well regions and at least two boundary regions, wherein a first boundary region of the at least two boundary regions is disposed between a first quantum well region and a second quantum well region of the at least three quantum well regions wherein a second boundary region of the at least two boundary regions is disposed between the second quantum well region and a third quantum well region of the at least three quantum well regions, wherein the first quantum well region is located closer to the first base region than the third quantum well region, and wherein the third quantum well region is closer to the second base region is arranged as the first quantum well region; wherein the first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region each have a well region thickness in a direction between the first base region and the second base region of at least about two (2) nanometers, and wherein the first boundary region and the second boundary region have a boundary region thickness in the direction between the first base region and the second base region that is greater than or equal to each of the pot region thicknesses; and wherein an electron-missing energy boundary between the third quantum well region and the second quantum well region is smaller than an electron-missing energy boundary between the second quantum well region and the first quantum well region.

Ausführungsform 2: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß der Ausführungsform 1, wobei der erste Quantentopfbereich, der zweite Quantentopfbereich und der dritte Quantentopfbereich jeweils ein ternäres III-Nitrid-Material umfassen.Embodiment 2: A radiation emitting semiconductor device according to Embodiment 1, wherein the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region each comprise a ternary III-nitride material.

Ausführungsform 3: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß der Ausführungsform 2, wobei das ternäre III-Nitrid-Material InxGa1-xN umfasst. Embodiment 3: A radiation emitting semiconductor device according to Embodiment 2, wherein the ternary III-nitride material comprises In x Ga 1-x N.

Ausführungsform 4: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß der Ausführungsform 3, wobei x wenigstens ungefähr 0,12 beträgt.Embodiment 4: A radiation emitting semiconductor device according to Embodiment 3, wherein x is at least about 0.12.

Ausführungsform 5: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 4, wobei der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich ein ternäres III-Nitrid-Material aufweisen.Embodiment 5: A radiation emitting semiconductor device according to any one of Embodiments 1 to 4, wherein the first boundary region and the second boundary region comprise a ternary III-nitride material.

Ausführungsform 6: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß der Ausführungsform 5, wobei das ternäre III-Nitrid-Material des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs InyGa1-yN umfasst.Embodiment 6: A radiation emitting semiconductor device according to Embodiment 5, wherein the ternary III nitride material of the first boundary region and the second boundary region comprises In y Ga 1-y N.

Ausführungsform 7: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß der Ausführungsform 6, wobei y wenigstens ungefähr 0,05 beträgt.Embodiment 7: A radiation emitting semiconductor device according to Embodiment 6, wherein y is at least about 0.05.

Ausführungsform 8: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 4, wobei der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich ein binäres III-Nitrid-Material umfassen.Embodiment 8: A radiation-emitting semiconductor device according to any one of Embodiments 1 to 4, wherein the first boundary region and the second boundary region comprise a binary III-nitride material.

Ausführungsform 9: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß der Ausführungsform 8, wobei das binäre III-Nitrid-Material des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs GaN umfasst.Embodiment 9: A radiation emitting semiconductor device according to Embodiment 8, wherein the III-nitride binary material of the first boundary region and the second boundary region comprises GaN.

Ausführungsform 10: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 9, wobei die Topfbereichdicken des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs wenigstens ungefähr fünf (5) Nanometer beträgt.Embodiment 10: A radiation emitting semiconductor device according to any one of Embodiments 1 to 9, wherein the well region thicknesses of the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region are at least approximately five (5) nanometers.

Ausführungsform 11: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß der Ausführungsform 10, wobei die Topfbereichdicken des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs wenigstens ungefähr zehn (10) Nanometer beträgt.Embodiment 11: A radiation emitting semiconductor device according to Embodiment 10, wherein the well region thicknesses of the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region are at least about ten (10) nanometers.

Ausführungsform 12: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß der Ausführungsform 11, wobei die Topfbereichdicke des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs wenigstens ungefähr zwanzig (20) Nanometer beträgt.Embodiment 12: A radiation emitting semiconductor device according to Embodiment 11, wherein the well region thickness of the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region is at least about twenty (20) nanometers.

Ausführungsform 13: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 12, wobei der erste Grenzbereich eine erste Bandlückenenergie aufweist und der zweite Grenzbereich eine zweite Bandlückenenergie aufweist, wobei die zweite Bandlückenenergie kleiner als die erste Bandlückenenergie ist.Embodiment 13: A radiation emitting semiconductor device according to any of embodiments 1 to 12, wherein the first boundary region has a first bandgap energy and the second boundary region has a second bandgap energy, the second bandgap energy being less than the first bandgap energy.

Ausführungsform 14: Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 13, wobei der Mehrfachquantentopfaufbau weiterhin einen oder mehrere zusätzliche Quantentopfbereiche und einen oder mehrere zusätzliche Grenzbereiche umfasst und wobei sich die Elektronenfehlstellen-Energiegrenzen zwischen benachbarten Quantentopfbereichen in dem Mehrfachquantentopfaufbau stufenweise über den Mehrfachquantentopfaufbau von dem ersten Basisbereich zu dem zweiten Basisbereich vermindern.Embodiment 14: A radiation emitting semiconductor device according to any one of embodiments 1 to 13, wherein the multiple quantum well structure further comprises one or more additional quantum well regions and one or more additional boundary regions, and wherein the electron defect energy boundaries between adjacent quantum well regions in the multiple quantum well structure are stepped across the multiple quantum well structure from the first quantum well structure Reduce base area to the second base area.

Ausführungsform 15: Vorrichtung, die wenigstens eine Licht emittierende Diode (LED) enthält, die umfasst: einen ersten Basisbereich, der ein n-Typ-III–V-Halbleitermaterial umfasst; einen zweiten Basisbereich, der ein p-Typ-III–V-Halbleitermaterial umfasst; und einen Mehrfachquantentopfaufbau, der zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich angeordnet ist, wobei der Mehrfachquantentopfaufbau wenigstens drei Quantentopfbereiche und wenigstens zwei Grenzbereiche umfasst, wobei ein erster Grenzbereich der wenigstens zwei Grenzbereiche zwischen einem ersten Quantentopfbereich und einem zweiten Quantentopfbereich der wenigstens drei Quantentopfbereiche angeordnet ist, wobei ein zweiter Grenzbereich der wenigstens zwei Grenzbereiche zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und einem dritten Quantentopfbereich der wenigstens drei Quantentopfbereiche angeordnet ist, wobei der erste Quantentopfbereich näher an dem ersten Basisbereich angeordnet ist als der dritte Quantentopfbereich, und wobei der dritte Quantentopfbereich näher an dem zweiten Basisbereich angeordnet ist als der erste Quantentopfbereich; wobei der erste Quantentopfbereich, der zweite Quantentopfbereich und der dritte Quantentopfbereich jeweils InxGa1XN umfassen und eine Topfbereichdicke in einer Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich von wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer aufweisen, und wobei der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich jeweils InyGa1-yN umfassen, wobei y wenigstens ungefähr 0,05 beträgt, und eine Grenzbereichdicke in der Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich aufweisen, die größer oder gleich jeder der Topfbereichdicken ist; und wobei eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem dritten Quantentopfbereich und dem zweiten Quantentopfbereich kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und dem ersten Quantentopfbereich ist.Embodiment 15: A device including at least one light emitting diode (LED), comprising: a first base region comprising an n-type III-V semiconductor material; a second base region comprising a p-type III-V semiconductor material; and a multiple quantum well structure disposed between the first base region and the second base region, wherein the multiple quantum well structure comprises at least three quantum well regions and at least two boundary regions, wherein a first boundary region of the at least two boundary regions is disposed between a first quantum well region and a second quantum well region of the at least three quantum well regions wherein a second boundary region of the at least two boundary regions is disposed between the second quantum well region and a third quantum well region of the at least three quantum well regions, wherein the first quantum well region is located closer to the first base region than the third quantum well region, and wherein the third quantum well region is closer to the second base region is arranged as the first quantum well region; wherein said first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region each include In x Ga 1X N and a well region thickness in a direction between the first base region and the second base region of at least about two (2) nanometers, and wherein the first boundary area and the second boundary regions each comprise In y Ga 1-y N, where y is at least about 0.05, and have a boundary region thickness in the direction between the first base region and the second base region that is greater than or equal to each of the well region thicknesses; and wherein an electron-missing energy boundary between the third quantum well region and the second quantum well region is smaller than an electron-missing energy boundary between the second quantum well region and the first quantum well region.

Ausführungsform 16: Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 15, wobei die Topfbereichdicke des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs wenigstens ungefähr fünf (5) Nanometer beträgt. Embodiment 16: The device according to Embodiment 15, wherein the well region thickness of the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region is at least about five (5) nanometers.

Ausführungsform 17: Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 15 oder der Ausführungsform 16, wobei der erste Grenzbereich eine erste Bandlückenenergie aufweist und der zweite Grenzbereich eine zweite Bandlückenenergie aufweist, wobei die zweite Bandlückenenergie kleiner als die erste Bandlückenenergie ist.Embodiment 17: Apparatus according to Embodiment 15 or Embodiment 16, wherein the first boundary region has a first bandgap energy and the second boundary region has a second bandgap energy, wherein the second bandgap energy is less than the first bandgap energy.

Ausführungsform 18: Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 15 oder der Ausführungsform 17, wobei der Mehrfachquantentopfaufbau eine Gesamtaufbaudicke in der Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich von wenigstens ungefähr 10 nm aufweist.Embodiment 18: The device according to Embodiment 15 or Embodiment 17, wherein the multiple quantum well structure has an overall configuration thickness in the direction between the first base region and the second base region of at least approximately 10 nm.

Ausführungsform 19: Verfahren zum Ausbilden eines Strahlung emittierenden Bauelements, umfassend: sequentielles epitaktisches Deponieren einer Vielzahl von III–V-Halbleitermaterialvolumen über einem Substrat, um einen Mehrfachquantentopfaufbau auszubilden, der einen ersten Grenzbereich zwischen einem ersten Quantentopfbereich und einem zweiten Quantentopfbereich und einen zweiten Grenzbereich zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und einem dritten Quantentopfbereich umfasst; Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer aufweisen; Ausbilden des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass diese eine Grenzbereichdicke aufweisen, die größer oder gleich jeder der Topfbereichdicken ist; und Auswählen einer Zusammensetzung des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem dritten Quantentopfbereich und dem zweiten Quantentopfbereich kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und dem ersten Quantentopfbereich ist.Embodiment 19: A method of forming a radiation-emitting device, comprising: sequentially epitaxially depositing a plurality of III-V semiconductor material volumes over a substrate to form a multiple quantum well structure having a first boundary region between a first quantum well region and a second quantum well region and a second boundary region between the second quantum well region and a third quantum well region; Forming the first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region to have a well region thickness of at least about two (2) nanometers; Forming the first boundary region and the second boundary region such that they have a boundary region thickness that is greater than or equal to each of the well region thicknesses; and selecting a composition of the first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region such that an electron-missing energy boundary between the third quantum well region and the second quantum well region is smaller than an electron-defect energy boundary between the second quantum well region and the first quantum well region.

Ausführungsform 20: Verfahren gemäß der Ausführungsform 19, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese ein ternäres III-Nitrid-Material umfassen, umfasst.Embodiment 20: A method according to Embodiment 19, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region to include a ternary III-nitride material.

Ausführungsform 21: Verfahren gemäß der Ausführungsform 20, das weiterhin das Auswählen des ternären III-Nitrid-Materials derart, dass dieses InxGa1-xN umfasst, umfasst.Embodiment 21: A method according to embodiment 20, further comprising selecting the ternary III-nitride material to include In x Ga 1-x N.

Ausführungsform 22: Verfahren gemäß der Ausführungsform 21, das weiterhin das Formulieren des InxGa1-xN derart, dass x wenigstens ungefähr 0,12 beträgt, umfasst.Embodiment 22: A method according to embodiment 21, further comprising formulating the In x Ga 1-x N such that x is at least about 0.12.

Ausführungsform 23: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 19 bis 22, das weiterhin das Ausbilden des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass diese ein ternäres III-Nitrid-Material umfassen, umfasst.Embodiment 23: The method according to one of the embodiments 19 to 22, further comprising forming the first boundary region and the second boundary region such that they comprise a ternary III-nitride material.

Ausführungsform 24: Verfahren gemäß der Ausführungsform 23, das weiterhin das Auswählen des ternären III-Nitrid-Materials des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass dieses InyGa1-yN umfasst, umfasst.Embodiment 24: The method according to embodiment 23, further comprising selecting the ternary III-nitride material of the first boundary region and the second boundary region to include In y Ga 1-y N.

Ausführungsform 25: Verfahren gemäß der Ausführungsform 24, das weiterhin das Formulieren des InyGa1-yN derart, dass y wenigstens ungefähr 0,05 beträgt, umfasst.Embodiment 25: The method according to embodiment 24, further comprising formulating the In y Ga 1-y N such that y is at least about 0.05.

Ausführungsform 26: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 19 bis 22, das weiterhin das Ausbilden des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass diese ein binäres III-Nitrid-Material umfassen, umfasst.Embodiment 26: The method according to one of the embodiments 19 to 22, further comprising forming the first boundary region and the second boundary region such that they comprise a binary III-nitride material.

Ausführungsform 27: Verfahren gemäß der Ausführungsform 26, das weiterhin das Auswählen des binären III-Nitrid-Materials des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass dieses GaN umfasst, umfasst.Embodiment 27: The method according to Embodiment 26, further comprising selecting the binary III-nitride material of the first boundary region and the second boundary region to include GaN.

Ausführungsform 28: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 19 bis 27, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese jeweils eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr fünf (5) Nanometer aufweisen, umfasst.Embodiment 28: The method of any one of embodiments 19 to 27, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region to each have a well region thickness of at least about five (5) nanometers.

Ausführungsform 29: Verfahren gemäß der Ausführungsform 28, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese jeweils eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zehn (10) Nanometer aufweisen, umfasst.Embodiment 29: The method of embodiment 28, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region to each have a well region thickness of at least about ten (10) nanometers.

Ausführungsform 30: Verfahren gemäß der Ausführungsform 29, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese jeweils eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zwanzig (20) Nanometer aufweisen, umfasst.Embodiment 30: The method of embodiment 29, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region to each have a well region thickness of at least about twenty (20) nanometers.

Ausführungsform 31: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 19 bis 30, das weiterhin das Ausbilden des ersten Grenzbereichs mit einer ersten Bandlückenenergie und das Ausbilden des zweiten Grenzbereichs mit einer zweiten Bandlückenenergie, die kleiner als die erste Bandlückenenergie ist, umfasst.Embodiment 31: A method according to any one of Embodiments 19 to 30, further comprising Forming the first boundary region with a first bandgap energy and forming the second boundary region with a second bandgap energy smaller than the first bandgap energy.

Ausführungsform 32: Verfahren gemäß einer der Ausführungsform 19 bis 27, das weiterhin das Ausbilden des Mehrfachquantentopfaufbaus mit einer Gesamtaufbaudicke von wenigstens ungefähr 10 nm aufweist.Embodiment 32: The method of any of embodiments 19 to 27, further comprising forming the multiple quantum well structure with a total build-up thickness of at least about 10 nm.

Ausführungsform 33: Verfahren zum Ausbilden eines Strahlung emittierenden Bauelements, umfassend: Ausbilden einer Vielzahl von Öffnungen, die sich durch eine Schicht eines gespannten Halbleitermaterials über einer Spannungsverminderungsschicht erstrecken; Wärmebehandeln des gespannten Halbleitermaterials und der Spannungsverminderungsschicht und Veranlassen einer Verformung der Spannungsverminderungsschicht und einer Entspannung des gespannten Halbleitermaterials, um wenigstens ein Volumen eines entspannten Halbleitermaterials auszubilden; sequentielles epitaktisches Deponieren einer Vielzahl von III–V-Halbleitermaterialvolumen über dem wenigstens einen Volumen des entspannten Halbleitermaterials, um einen Mehrfachquantentopfaufbau auszubilden, der einen ersten Grenzbereich zwischen einem ersten Quantentopfbereich und einem zweiten Quantentopfbereich und einen zweiten Grenzbereich zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und einem dritten Quantentopfbereich umfasst; Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer aufweisen; Ausbilden des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass diese eine Grenzbereichdicke aufweisen, die größer oder gleich jeder der Topfbereichdicken ist; und Auswählen einer Zusammensetzung des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem dritten Quantentopfbereich und dem zweiten Quantentopfbereich kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und dem ersten Quantentopfbereich ist.Embodiment 33: A method of forming a radiation-emitting device, comprising: forming a plurality of apertures extending through a layer of strained semiconductor material over a stress-reducing layer; Heat treating the strained semiconductor material and the strain relief layer and causing strain relief of the strain relief layer and relaxation of the strained semiconductor material to form at least one volume of relaxed semiconductor material; sequentially epitaxially depositing a plurality of III-V semiconductor material volumes over the at least one volume of the relaxed semiconductor material to form a multiple quantum well structure including a first boundary region between a first quantum well region and a second quantum well region and a second boundary region between the second quantum well region and a third quantum well region ; Forming the first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region to have a well region thickness of at least about two (2) nanometers; Forming the first boundary region and the second boundary region such that they have a boundary region thickness that is greater than or equal to each of the well region thicknesses; and selecting a composition of the first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region such that an electron-missing energy boundary between the third quantum well region and the second quantum well region is smaller than an electron-defect energy boundary between the second quantum well region and the first quantum well region.

Ausführungsform 34: Verfahren gemäß der Ausführungsform 33, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese ein ternäres III-Nitrid-Material umfassen, umfasst.Embodiment 34: The method according to embodiment 33, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region to include a ternary III-nitride material.

Ausführungsform 35: Verfahren gemäß der Ausführungsform 34, das weiterhin das Auswählen des ternären III-Nitrid-Materials derart, dass dieses InxGa1-xN umfasst, umfasst.Embodiment 35: A method according to embodiment 34, further comprising selecting the ternary III-nitride material to include In x Ga 1-x N.

Ausführungsform 36: Verfahren gemäß der Ausführungsform 35, das weiterhin das Formulieren des InxGa1-xN derart, dass x wenigstens ungefähr 0,12 beträgt, umfasst.Embodiment 36: A method according to embodiment 35, further comprising formulating the In x Ga 1-x N such that x is at least about 0.12.

Ausführungsform 37: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 33 bis 36, das weiterhin das Ausbilden des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass diese ein ternäres III-Nitrid-Material umfassen, umfasst.Embodiment 37: The method according to any one of Embodiments 33 to 36, further comprising forming the first boundary region and the second boundary region to comprise a ternary III-nitride material.

Ausführungsform 38: Verfahren gemäß der Ausführungsform 37, das weiterhin das Auswählen des ternären III-Nitrid-Materials des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass dieses InyGa1-yN umfasst, umfasst.Embodiment 38: The method according to embodiment 37, further comprising selecting the ternary III nitride material of the first boundary region and the second boundary region to include In y Ga 1-y N.

Ausführungsform 39: Verfahren gemäß der Ausführungsform 38, das weiterhin das Formulieren des InyGa1-yN derart, dass y wenigstens ungefähr 0,05 beträgt, umfasst.Embodiment 39: A method according to embodiment 38, further comprising formulating the In y Ga 1-y N such that y is at least about 0.05.

Ausführungsform 40: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 33 bis 36, das weiterhin das Ausbilden des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass diese ein binäres III-Nitrid-Material umfassen, umfasst.Embodiment 40: The method according to any one of Embodiments 33 to 36, further comprising forming the first boundary region and the second boundary region to include a III-nitride binary material.

Ausführungsform 41: Verfahren gemäß der Ausführungsform 40, das weiterhin das Auswählen des binären III-Nitrid-Materials des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass dieses GaN umfasst, umfasst.Embodiment 41: The method according to embodiment 40, further comprising selecting the binary III-nitride material of the first boundary region and the second boundary region to include GaN.

Ausführungsform 42: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 33 bis 41, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese jeweils eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr fünf (5) Nanometer aufweisen, umfasst.Embodiment 42: The method of any one of embodiments 33 to 41, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region to each have a well region thickness of at least about five (5) nanometers.

Ausführungsform 43: Verfahren gemäß der Ausführungsform 42, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese jeweils eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zehn (10) Nanometer aufweisen, umfasst.Embodiment 43: The method according to embodiment 42, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region such that each has a well region thickness of at least about ten (10) nanometers.

Ausführungsform 44: Verfahren gemäß der Ausführungsform 43, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese jeweils eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zwanzig (20) Nanometer aufweisen, umfasst.Embodiment 44: The method according to embodiment 43, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region such that each has a well region thickness of at least about twenty (20) nanometers.

Ausführungsform 45: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 33 bis 44, das weiterhin das Ausbilden des ersten Grenzbereichs mit einer ersten Bandlückenenergie und das Ausbilden des zweiten Grenzbereichs mit einer zweiten Bandlückenenergie, die kleiner als die erste Bandlückenenergie ist, umfasst.Embodiment 45: The method of any one of embodiments 33 to 44, further comprising forming the first boundary region with a first bandgap energy and forming the second boundary region with a second bandgap energy less than the first bandgap energy.

Ausführungsform 46: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 33 bis 41, das weiterhin das Ausbilden des Mehrfachquantentopfaufbaus mit einer Gesamtaufbaudicke von wenigstens ungefähr 10 nm aufweist.Embodiment 46: The method of any of embodiments 33 to 41, further comprising forming the multiple quantum well structure with a total build-up thickness of at least about 10 nm.

Ausführungsform 47: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 33 bis 46, das weiterhin das Ausbilden des gespannten Halbleitermaterials derart, dass dieses InzGa1-zN umfasst, umfasst.Embodiment 47: The method according to any one of Embodiments 33 to 46, further comprising forming the strained semiconductor material to include In z Ga 1 -z N.

Ausführungsform 48: Verfahren gemäß der Ausführungsform 47, das weiterhin das Formulieren des InzGa1-zN derart, dass z zwischen ungefähr 0,06 und ungefähr 0,08 beträgt, umfasst.Embodiment 48: A method according to embodiment 47, further comprising formulating the In z Ga 1-z N such that z is between about 0.06 and about 0.08.

Ausführungsform 49: Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 33 bis 48, das weiterhin das Ausbilden der Spannungsverminderungsschicht derart, dass diese ein Silikatglas, ein Phosphosilikatglas, ein Borsilikatglas und/oder ein Borphosphosilikatglas umfasst, umfasst.Embodiment 49: The method according to any one of Embodiments 33 to 48, further comprising forming the stress relieving layer to comprise a silicate glass, a phosphosilicate glass, a borosilicate glass, and / or a borophosphosilicate glass.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bestimmter beispielhafter Ausführungsformen beschrieben, wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist. Es können verschiedene Zusätze, Auslassungen und Modifikationen an den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne dass deshalb der im Folgenden beanspruchte Erfindungsumfang verlassen wird. Zum Beispiel können Merkmale einer beispielhaften Ausführungsform mit Merkmalen einer anderen beispielhaften Ausführungsform kombiniert werden, ohne dass deshalb der im Folgenden beanspruchte Erfindungsumfang verlassen wird.The invention has been described above with reference to certain exemplary embodiments, it being understood by those skilled in the art that the invention is not limited thereto. Various additions, omissions and modifications may be made to the exemplary embodiments described herein without, however, departing from the scope of the invention as claimed below. For example, features of an example embodiment may be combined with features of another example embodiment without departing from the scope of the invention as claimed below.

Claims (20)

Vorrichtung, die wenigstens eine Licht emittierende Diode (LED) enthält, umfassend: einen ersten Basisbereich, der ein n-Typ-III–V-Halbleitermaterial umfasst, einen zweiten Basisbereich, der ein p-Typ-III–V-Halbleitermaterial umfasst, und einen Mehrfachquantentopfaufbau, der zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich angeordnet ist, wobei der Mehrfachquantentopfaufbau wenigstens drei Quantentopfbereiche und wenigstens zwei Grenzbereiche umfasst, wobei ein erster Grenzbereich der wenigstens zwei Grenzbereiche zwischen einem ersten Quantentopfbereich und einem zweiten Quantentopfbereich der wenigstens drei Quantentopfbereiche angeordnet ist, wobei ein zweiter Grenzbereich der wenigstens zwei Grenzbereiche zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und einem dritten Quantentopfbereich der wenigstens drei Quantentopfbereiche angeordnet ist, wobei der erste Quantentopfbereich näher an dem ersten Basisbereich angeordnet ist als der dritte Quantentopfbereich, und wobei der dritte Quantentopfbereich näher an dem zweiten Basisbereich angeordnet ist als der erste Quantentopfbereich, wobei der erste Quantentopfbereich, der zweite Quantentopfbereich und der dritte Quantentopfbereich jeweils InxGa1XN umfassen und eine Topfbereichdicke in einer Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich von wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer aufweisen, und wobei der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich jeweils InyGa1-yN umfassen, wobei y wenigstens ungefähr 0,05 beträgt, und eine Grenzbereichdicke in der Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich aufweisen, die größer oder gleich jeder der Topfbereichdicken ist und wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer beträgt, und wobei eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem dritten Quantentopfbereich und dem zweiten Quantentopfbereich kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und dem ersten Quantentopfbereich ist.A device including at least one light emitting diode (LED), comprising: a first base region comprising an n-type III-V semiconductor material, a second base region comprising a p-type III-V semiconductor material, and a multiple quantum well structure disposed between the first base region and the second base region, the multiple quantum well structure including at least three quantum well regions and at least two boundary regions, wherein a first boundary region of the at least two boundary regions is disposed between a first quantum well region and a second quantum well region of the at least three quantum well regions, wherein a second boundary region of the at least two boundary regions is arranged between the second quantum well region and a third quantum well region of the at least three quantum well regions, wherein the first quantum well region is arranged closer to the first base region than the third quantum well region, and wherein d it is located closer to the second base region third quantum well region than the first quantum well region, said first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region each include In x Ga 1X N and a well region thickness in a direction between the first base region and the second base region of at least approximately two (2) nanometers, and wherein the first boundary region and the second boundary region each comprise In y Ga 1-y N, where y is at least about 0.05, and a boundary region thickness in the direction between the first base region and the second base region and which is at least about two (2) nanometers, and wherein an electron-missing energy boundary between the third quantum well region and the second quantum well region is smaller than an electron-missing energy boundary between the second quantum well region and the first quantum well region n quantum well area is. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Topfbereichdicke des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs wenigstens ungefähr fünf (5) Nanometer beträgt.The device of claim 1, wherein the well region thickness of the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region is at least about five (5) nanometers. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Grenzbereich eine erste Bandlückenenergie aufweist und der zweite Grenzbereich eine zweite Bandlückenenergie aufweist, wobei die zweite Bandlückenenergie kleiner als die erste Bandlückenenergie ist.The device of claim 1, wherein the first boundary region has a first bandgap energy and the second boundary region has a second bandgap energy, wherein the second bandgap energy is less than the first bandgap energy. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mehrfachquantentopfaufbau eine Gesamtaufbaudicke in der Richtung zwischen dem ersten Basisbereich und dem zweiten Basisbereich von wenigstens ungefähr 10 nm aufweist.The device of claim 1, wherein the multiple quantum well structure has an overall buildup thickness in the direction between the first base region and the second base region of at least about 10 nm. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Basisbereich ein Volumen aus einem entspannten Halbleitermaterial umfasst.The device of claim 1, wherein the first base region comprises a volume of a relaxed semiconductor material. Verfahren zum Ausbilden eines Strahlung emittierenden Bauelements, umfassend: Ausbilden einer Vielzahl von Öffnungen, die sich durch eine Schicht eines gespannten Halbleitermaterials über einer Spannungsverminderungsschicht erstrecken, Wärmebehandeln des gespannten Halbleitermaterials und der Spannungsverminderungsschicht und Veranlassen einer Verformung der Spannungsverminderungsschicht und einer Entspannung des gespannten Halbleitermaterials, um wenigstens ein Volumen eines entspannten Halbleitermaterials auszubilden, sequentielles epitaktisches Deponieren einer Vielzahl von III–V-Halbleitermaterialvolumen über dem wenigstens einen Volumen des entspannten Halbleitermaterials, um einen Mehrfachquantentopfaufbau auszubilden, der einen ersten Grenzbereich zwischen einem ersten Quantentopfbereich und einem zweiten Quantentopfbereich und einen zweiten Grenzbereich zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und einem dritten Quantentopfbereich umfasst, Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten. Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zwei (2) Nanometer aufweisen, Ausbilden des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass diese eine Grenzbereichdicke aufweisen, die größer oder gleich jeder der Topfbereichdicken ist, und Auswählen einer Zusammensetzung des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem dritten Quantentopfbereich und dem zweiten Quantentopfbereich kleiner als eine Elektronenfehlstellen-Energiegrenze zwischen dem zweiten Quantentopfbereich und dem ersten Quantentopfbereich ist.A method of forming a radiation emitting device, comprising: forming a plurality of apertures extending through a layer of a strained one Extending semiconductor material over a stress relieving layer, annealing the strained semiconductor material and stress relaxation layer and causing strain relief and relaxation of the strained semiconductor material to form at least one volume of relaxed semiconductor material, sequentially epitaxially depositing a plurality of III-V semiconductor material volumes over the at least one A volume of the relaxed semiconductor material to form a multiple quantum well structure including a first boundary region between a first quantum well region and a second quantum well region and a second boundary region between the second quantum well region and a third quantum well region, forming the first quantum well region, the second. The quantum well region and the third quantum well region having a well region thickness of at least about two (2) nanometers, forming the first boundary region and the second boundary region to have a boundary region thickness greater than or equal to each of the well region thicknesses and selecting a composition the first quantum well region, the second quantum well region and the third quantum well region such that an electron-missing energy boundary between the third quantum well region and the second quantum well region is smaller than an electron-defect energy boundary between the second quantum well region and the first quantum well region. Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese InxGa1-xN umfassen, umfasst.The method of claim 6, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region to include In x Ga 1-x N. Verfahren nach Anspruch 7, das weiterhin das Formulieren des InxGa1-xN derart, dass x wenigstens ungefähr 0,12 beträgt, umfasst.The method of claim 7, further comprising formulating the In x Ga 1-x N such that x is at least about 0.12. Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin das Ausbilden des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass diese InyGa1-yN umfassen, umfasst.The method of claim 6, further comprising forming the first boundary region and the second boundary region to include In y Ga 1-y N. Verfahren nach Anspruch 9, das weiterhin das Formulieren des InyGa1-yN derart, dass y wenigstens ungefähr 0,05 beträgt, umfasst.The method of claim 9, further comprising formulating the In y Ga 1-y N such that y is at least about 0.05. Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin das Ausbilden des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass diese ein binäres III-Nitrid-Material umfassen, umfasst.The method of claim 6, further comprising forming the first boundary region and the second boundary region to include a binary III-nitride material. Verfahren nach Anspruch 11, das weiterhin das Auswählen des binären III-Nitrid-Materials des ersten Grenzbereichs und des zweiten Grenzbereichs derart, dass dieses GaN umfasst, umfasst.The method of claim 11, further comprising selecting the binary III-nitride material of the first boundary region and the second boundary region to include GaN. Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese jeweils eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr fünf (5) Nanometer aufweisen, umfasst.The method of claim 6, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region such that each has a well region thickness of at least about five (5) nanometers. Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese jeweils eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zehn (10) Nanometer aufweisen, umfasst.The method of claim 13, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region such that each has a well region thickness of at least about ten (10) nanometers. Verfahren nach Anspruch 14, das weiterhin das Ausbilden des ersten Quantentopfbereichs, des zweiten Quantentopfbereichs und des dritten Quantentopfbereichs derart, dass diese jeweils eine Topfbereichdicke von wenigstens ungefähr zwanzig (20) Nanometer aufweisen, umfasst.The method of claim 14, further comprising forming the first quantum well region, the second quantum well region, and the third quantum well region such that each has a well region thickness of at least about twenty (20) nanometers. Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin das Ausbilden des ersten Grenzbereichs mit einer ersten Bandlückenenergie und das Ausbilden des zweiten Grenzbereichs mit einer zweiten Bandlückenenergie, die kleiner als die erste Bandlückenenergie ist, umfasst.The method of claim 6, further comprising forming the first boundary region with a first bandgap energy and forming the second boundary region with a second bandgap energy smaller than the first bandgap energy. Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin das Ausbilden des Mehrfachquantentopfaufbaus mit einer Gesamtaufbaudicke von wenigstens ungefähr 10 nm aufweist.The method of claim 6, further comprising forming the multiple quantum well structure with a total build-up thickness of at least about 10 nm. Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin das Ausbilden des gespannten Halbleitermaterials derart, dass dieses InzGa1-zN umfasst, umfasst.The method of claim 6, further comprising forming the strained semiconductor material to include In z Ga 1-z N. Verfahren nach Anspruch 18, das weiterhin das Formulieren des InzGa1-zN derart, dass z zwischen ungefähr 0,02 und ungefähr 0,17 beträgt, umfasst.The method of claim 18, further comprising formulating the In z Ga 1-z N such that z is between about 0.02 and about 0.17. Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin das Ausbilden der Spannungsverminderungsschicht derart, dass diese ein Silikatglas, ein Phosphosilikatglas, ein Borsilikatglas und/oder ein Borphosphosilikatglas umfasst, umfasst.The method of claim 6, further comprising forming the stress relieving layer to comprise a silicate glass, a phosphosilicate glass, a borosilicate glass and / or a borophosphosilicate glass.
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