DE112021007091T5 - Integrierte Meta-Optik auf VCSELs - Google Patents

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Xu Zhang
Wei Ting Chen
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Abstract

Es wird eine Anordnung von lichtemittierenden Elementen (300) bereitgestellt, die mit Meta-Oberflächen (302) integriert sind. Die Meta-Oberflächen bestehen aus einer Halbleiterlegierung mit mindestens zwei verschiedenen Halbleitern. Die Zusammensetzung des Halbleiters kann variiert werden, um unterschiedliche Brechungsindizes zu erhalten. Ein Verfahren zur Herstellung (900, 1000, 1100) einer solchen Anordnung ist ebenfalls vorgesehen.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein meta-optisches Array und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • HINTERGRUND
  • Ein Problem bei herkömmlichen optischen Linsen ist, dass sie sperrig und teuer sein können und ihre Herstellung Schleifen, Polieren oder Gießen erfordert. Diese Verfahren sind mit der Herstellung von Halbleiterbauelementen nicht vereinbar. Aus diesem Grund erweisen sich Strukturen in Form von Meta-Oberflächen als sehr attraktive Alternativen, die sich in optischen Systemen zunehmend durchsetzen. Metamaterialien sind künstlich hergestellte effektive Medien, die aus Elementen unterhalb der Wellenlänge bestehen. Metasurfaces sind zweidimensionale Metamaterialien, die in der Regel auf einem einschichtigen metallischen oder dielektrischen Muster basieren. ist eine perspektivische Darstellung einer Meta-Oberfläche 100 mit einer Vielzahl von Nanosäulen 101. Subwellenlängenelemente in einer Meta-Oberfläche können periodisch, quasi-periodisch oder zufällig angeordnet sein, sie können regelmäßige oder unregelmäßige Formen haben, und sie können z. B. durch erhabene Teile eines Substrats, durch Vertiefungen (Löcher) oder durch Änderungen des Brechungsindex definiert sein.
  • Optische Meta-Oberflächen sind strukturierte Schichten im Sub-Wellenlängenbereich, die stark mit Licht interagieren und die Eigenschaften des Lichts über eine Dicke im Sub-Wellenlängenbereich dramatisch verändern können. Während die herkömmliche Optik auf Lichtbrechung und Ausbreitungseffekten beruht, bieten optische Meta-Oberflächen eine grundlegend andere Methode der Lichtmanipulation, die auf der Interferenz von gestreutem Licht von kleinen Nanostrukturen beruht. Diese Nanostrukturen fangen das Licht in Resonanz ein und strahlen es mit einer bestimmten Phase, Polarisation, Amplitude und einem bestimmten Spektrum wieder ab, was die Gestaltung von Lichtwellen mit bisher unerreichter Genauigkeit ermöglicht.
  • Eine flache Linse auf Meta-Oberflächenbasis ist in der Fachwelt als „Meta-Linse“ bekannt. Eine Meta-Linse kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass sie als konvexe Linse, konkave Linse oder Prisma arbeitet, oder so konfiguriert sein, dass sie die Phase der einfallenden Strahlung verändert, oder ähnliches.
  • Vertikale oberflächenemittierende Hohlraumlaser (VCSELs) sind äußerst vielseitige Lichtquellen. Sie werden in zahlreichen Anwendungen wie Gesichtserkennung, Sensorik, 3D-Druck, LIDAR und optische Kommunikation eingesetzt. Die vorteilhaften Eigenschaften von VCSELs sind ihr kreisförmiges Strahlprofil und ihr geringer Stromverbrauch. Außerdem können VCSEL im Gegensatz zu kantenemittierenden Lasern, die erst am Ende des Herstellungsprozesses geprüft werden können, in Zwischenstufen des Herstellungsprozesses sowohl auf Materialqualität als auch auf Verarbeitungsprobleme geprüft werden. So kann z. B. überprüft werden, ob die Vias, die elektrischen Verbindungen zwischen den Schichten einer Schaltung, beim Ätzen nicht vollständig vom dielektrischen Material befreit wurden. Mit einer Zwischenprüfung kann kontrolliert werden, ob die oberste Metallschicht mit der ersten Metallschicht in Kontakt kommt.
  • Ein weiterer wichtiger Vorteil von VCELS ist, dass Zehntausende von VCSELs gleichzeitig auf einem Wafer verarbeitet werden können, da sie den Strahl senkrecht zum aktiven Bereich des Lasers emittieren und nicht parallel wie bei einem Kantenemitter. Obwohl der VCSEL-Produktionsprozess arbeits- und materialintensiver ist, ist die Ausbeute besser vorhersehbar.
  • Durch die Herstellung auf Wafer-Ebene eignen sich VCSELs sehr gut für die Hinzufügung weiterer integrierter optischer Komponenten in einem Herstellungsprozess auf Waferebene. VCSEL werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, u. a. in der Gesichtserkennung, der Sensorik und der optischen Kommunikation. Ein Beispiel hierfür ist die Integration von Linsen in VCSELs, wie in US73535949 offenbart. ist ein Querschnittsdiagramm eines VCSEL-Arrays, das dessen Verwendung als Beleuchtungsvorrichtung 200 zeigt. Die Vorrichtung umfasst eine Vielzahl von VCSELS 201 auf einem Substrat 202 und verfügt über ein Mikrolinsen-Array 203, um das von den VCSELs emittierte Licht 204 zu empfangen und abzulenken. Die Bereiche des Mikrolinsen-Arrays sind gegenüber den Lichtsendern unterschiedlich versetzt, was zur Erzeugung mehrerer Teilstrahlen mit unterschiedlichen Ablenkungswinkeln führt. Die mehreren Teilstrahlen bilden zusammen den divergenten Beleuchtungsstrahl 205. Ähnliche Vorrichtungen sind in US6888871 , die VCSELs mit integrierten Mikrolinsen offenbart, und US 20080096298 , die einen VCSEL mit einer sich selbst bildenden Mikrolinse offenbart, beschrieben. Die Integration eines VCSEL-Arrays mit Mikrolinsen zur Verwendung bei der optischen Abtastung wird in EP1317038 offenbart. Eine weitere Anwendung ist die strukturierte Beleuchtung, eine Technik, bei der ein bekanntes Lichtmuster auf eine Szene projiziert wird. Die strukturierte Beleuchtung kann eine beliebige regelmäßige Form haben, z. B. Linien oder Kreise, oder ein pseudozufälliges Muster. Ein durch strukturierte Beleuchtung erzeugtes Lichtmuster ermöglicht die Unterscheidung von Objekten in Abhängigkeit von ihrem Abstand zum Lichtsender. WO2020022960 offenbart einen strukturierten Lichtprojektor, der eine integrierte Meta-Linse verwendet.
  • Meta-Optiken eignen sich sehr gut für die Kombination mit VCSELs, da die Hinzufügung von Meta-Materialien leicht mit denselben Techniken der Waferherstellung (Lithografie und Ätzen) kombiniert werden kann, die auch für VCSEL-Arrays verwendet werden. Passive Metaoptiken auf VCSELs, die dem Stand der Technik entsprechen, sind jedoch aufgrund ihres konstanten Brechungsindexes nur begrenzt in der Lage, die Frequenz- und Amplitudenantwort der einfallenden elektromagnetischen Wellen variabel zu beeinflussen. Es gibt verschiedene Ansätze, um die Meta-Optik durch Manipulation des Brechungsindexes des Meta-Oberflächenmaterials abzustimmen. Bis heute werden die gängigsten Techniken für einen abstimmbaren Brechungsindex von Meta-Oberflächen durch ein angelegtes elektrisches Feld oder einen Laserpuls angewandt. Diese Techniken werden in Zhang, Jin, et al. „Electrically tunable metasurface with independent frequency and amplitude modulations" diskutiert. ACS Photonics 7.1 (2019): 265-271, und Zou, Chengjun, Isabelle Staude, und Dragomir N. Neshev. „Tunable metasurfaces and metadevices". Dielectric Metamaterials, Woodhead Publishing, 2020. 195-222.
  • Temperatur, Magnetfeld, Druck oder Dehnung sind weniger verbreitete Methoden, um den Brechungsindex eines Meta-Elements einzustellen. Alle diese Techniken erfordern einen externen Stimulus für die Meta-Optik. Verschiedene andere Methoden zur Veränderung der elektromagnetischen Reaktionen von Meta-Oberflächen werden ebenfalls eingesetzt, um abstimmbare Funktionen zu erreichen. So werden beispielsweise PIN-Dioden und Varaktoren in aktive Meta-Elemente eingebettet und elektrisch gesteuert. Keine dieser Arbeiten befasst sich jedoch mit der Anforderung einer effizienten und kostengünstigen Abstimmung, die für praktische Anwendungen sehr wichtig ist, insbesondere für solche, die in VCSELs integriert sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein lichtemittierendes oder detektierendes Element mit einer Meta-Oberfläche bereitgestellt, wobei die Meta-Oberfläche eine Halbleiterlegierung aus einem ersten Halbleiter und einem zweiten Halbleiter umfasst. Eine Zusammensetzung definiert die relativen Mengen des ersten Halbleiters und des zweiten Halbleiters in der Legierung. Die Halbleiterlegierung hat eine erste Zusammensetzung.
  • Die vorliegende Erfindung befasst sich mit den Problemen des Standes der Technik, indem sie eine neue Technik zur Erzielung kostengünstiger passiver Meta-Optiken bereitstellt, die in lichtemittierende oder detektierende Elemente mit einstellbarem Brechungsindex und verschiedenen optischen Funktionen auf der Grundlage der Meta-Oberflächengeometrie integriert sind. Die vorliegende Erfindung löst das Problem, wie man die Frequenz- und Amplitudenantworten der einfallenden elektromagnetischen Wellen in einer Meta-Oberfläche manipulieren kann. Die Lösung umfasst die Änderung des Brechungsindexes durch Variation der Zusammensetzung einer Halbleiterlegierung, die zur Bildung der Meta-Oberfläche verwendet wird.
  • In einer Ausführungsform ist der erste Halbleiter Silizium und der zweite Halbleiter Germanium.
  • In einer Ausführungsform ist der erste Halbleiter einer der folgenden: Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germaniumsilizium (GeSi), Germaniumzinn (GeSn), Siliziumzinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Bleitellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellurselenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs) ist, und wobei der zweite Halbleiter ein anderer aus Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germanium-Silizium (GeSi), Germanium-Zinn (GeSn), Silizium-Zinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Blei-Tellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellur-Selenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs) ist, wobei sich der zweite Halbleiter von dem ersten Halbleiter unterscheidet. Die Auswahl der Halbleiter ermöglicht eine Variation des Brechungsindex über einen geeigneten Bereich für verschiedene Lichtwellenlängen, was zu abstimmbaren Dispersionseigenschaften führt.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Halbleiterlegierung einen dritten Halbleiter, und die erste Zusammensetzung definiert die relativen Mengen des ersten Halbleiters, des zweiten Halbleiters und des dritten Halbleiters in der Legierung. Die Bereitstellung eines dritten Halbleiters verbessert den möglichen Bereich der Wellenlängen und Brechungsindizes.
  • In einer Ausführungsform ist der dritte Halbleiter einer von Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germanium-Silizium (GeSi), Germanium-Zinn (GeSn), Silizium-Zinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Bleitellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellurselenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs), und wobei sich der dritte Halbleiter von dem ersten und dem zweiten Halbleiter unterscheidet.
  • In einer Ausführungsform umfasst das lichtemittierende Element einen oberflächenemittierenden Laser mit vertikalem Resonator. Der oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator eignet sich hervorragend für die Herstellung von Wafern, die zur Erzeugung von Meta-Oberflächen verwendet werden können.
  • In einer Ausführungsform wird ein lichtemittierendes Array bereitgestellt, das eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen gemäß den vorherigen Ausführungsformen umfasst. Arrays ermöglichen die Verwendung der Anordnung früherer Ausführungsformen für Anwendungen wie Flutlichtbeleuchtung.
  • In einer Ausführungsform ein erstes lichtemittierendes Element und mindestens ein zweites lichtemittierendes Element mit einer zweiten Zusammensetzung, die sich von der ersten Zusammensetzung unterscheidet. Dies ermöglicht die Bildung von Strahlen und eine strukturierte Beleuchtung.
  • Die folgenden Ausführungsformen bieten verschiedene Optionen, um die Techniken der Erfindung flexibel auf eine maximale Anzahl von Anwendungen anwenden zu können.
  • In einer Ausführungsform sind die lichtemittierenden Elemente der Vielzahl von lichtemittierenden Elementen entlang einer ersten Richtung beabstandet, und die jeweiligen Zusammensetzungen variieren entlang der ersten Richtung.
  • In einer Ausführungsform variieren die jeweiligen Zusammensetzungen so, dass zumindest ein Anteil eines Halbleiters in der Legierung entlang der ersten Richtung linear variiert.
  • In einer Ausführungsform haben die lichtemittierenden Elemente eine einheitliche Zusammensetzung.
  • In einer Ausführungsform umfasst die lichtemittierende Anordnung eine Vielzahl von Bereichen, wobei jeder Bereich lichtemittierende Elemente mit Metaoberflächen mit einer einzigen Zusammensetzung umfasst, wobei sich die Zusammensetzung in jedem Bereich von den Zusammensetzungen in anderen Bereichen unterscheidet.
  • In einer Ausführungsform ist die lichtemittierende Anordnung so konfiguriert, dass jeder Bereich zu unterschiedlichen Zeiten arbeiten kann.
  • In einer Ausführungsform sind die Regionen so konfiguriert, dass sie eine vordefinierte Szene strukturiert beleuchten.
  • In einer Ausführungsform sind die Bereiche so konfiguriert, dass sie für die Gesichtserkennung beleuchtet werden.
  • Ein zweiter Aspekt ist ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Elementen und Anordnungen gemäß den obigen Ausführungsformen.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Elements mit einer Meta-Oberfläche bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Aufbringen einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase, wobei die Halbleiterlegierung einen ersten Halbleiter und einen zweiten Halbleiter umfasst, und wobei eine Zusammensetzung die relativen Mengen des ersten Halbleiters und des zweiten Halbleiters in der Legierung definiert, und wobei die Halbleiterlegierung eine erste Zusammensetzung aufweist, und Herstellen einer Meta-Oberfläche in der Legierung.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die Herstellung eines lichtemittierenden Arrays, das eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen umfasst. Jedes lichtemittierende Element umfasst eine Meta-Oberfläche. Das Verfahren umfasst ferner: vor dem Schritt des Auftragens einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase Maskieren eines oder mehrerer lichtemittierender Elemente in der Anordnung, nach dem Auftragen der Schicht aus einer Halbleiterlegierung durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase, und Demaskieren des maskierten einen oder der mehreren lichtemittierenden Elemente. Das Verfahren umfasst ferner das Maskieren eines oder mehrerer vorheriger unmaskierter lichtemittierender Elemente in dem Array, das Auftragen einer zweiten Halbleiterlegierung mit einer zweiten Zusammensetzung, die sich von der ersten Zusammensetzung unterscheidet, das Demaskieren der maskierten lichtemittierenden Elemente und das Herstellen einer Meta-Oberfläche in der Legierung.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Unterteilen des lichtemittierenden Arrays in eine Vielzahl von Bereichen, das Auswählen einer Halbleiterlegierung mit einer Zusammensetzung für jeden Bereich, wobei jedem Bereich eine Halbleiterlegierung zugewiesen wird, die eine Zusammensetzung aufweist, die sich von der jedes anderen Bereichs unterscheidet, und für jeden Bereich: das Maskieren lichtemittierender Elemente, die sich nicht in dem Bereich befinden, die Verwendung der chemischen Dampfabscheidung, um die Schicht aus Halbleiterlegierung auf lichtemittierende Elemente in dem Bereich aufzubringen, und das Demaskieren der Elemente, die sich nicht in dem Bereich befinden. Anschließend wird eine Meta-Oberfläche aus der Halbleiterlegierung hergestellt.
  • In einer Ausführungsform ist der erste Halbleiter einer der folgenden: Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germaniumsilizium (GeSi), Germaniumzinn (GeSn), Siliziumzinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Bleitellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellurselenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs), und der zweite Halbleiter ein anderer aus Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germanium-Silizium (GeSi), Germanium-Zinn (GeSn), Silizium-Zinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Bleitellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellur-Selenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs) ist. Der zweite Halbleiter ist ein anderer als der erste Halbleiter.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Halbleiterlegierung einen dritten Halbleiter.
  • In einer Ausführungsform ist der dritte Halbleiter einer der folgenden: Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germaniumsilizium (GeSi), Germaniumzinn (GeSn), Siliziumzinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Bleitellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellurselenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs). Der dritte Halbleiter unterscheidet sich von dem ersten und dem zweiten Halbleiter.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die Auswahl von Bereichen, die es der lichtemittierenden Anordnung ermöglichen, eine vordefinierte Szene strukturiert zu beleuchten.
  • In einer Ausführungsform werden die Bereiche so ausgewählt, dass das lichtemittierende Array in der Lage ist, eine vordefinierte Szene strukturiert zu beleuchten, um eine Gesichtserkennung zu ermöglichen.
  • In einer Ausführungsform kann die metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) verwendet werden.
  • In einer Ausführungsform kann die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) verwendet werden.
  • In jedem der oben genannten Aspekte und Ausführungsformen kann anstelle des lichtemittierenden Elements ein Lichterfassungselement verwendet werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden jetzt nur beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
    • : Eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Meta-Oberflächenstruktur;
    • : Schematische Darstellung eines Beispiels für die Bildung eines Strahls mit einem Mikrolinsen-Array nach dem Stand der Technik;
    • : Querschnittsdarstellung eines lichtemittierenden Elements mit einer Meta-Oberfläche, gemäß einer Ausführungsform;
    • : Querschnittsdarstellung einer Anordnung lichtemittierender Elemente aus VCSELs mit Meta-Oberflächen gemäß einer Ausführungsform;
    • : Darstellung einer Anordnung lichtemittierender Elemente gemäß einer Ausführungsform;
    • : Darstellung einer Anordnung lichtemittierender Elemente gemäß einer anderen Ausführungsform;
    • : Darstellung einer Anordnung lichtemittierender Elemente gemäß einer weiteren Ausführungsform;
    • : Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Elements gemäß einer Ausführungsform zeigt;
    • : Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung einer Anordnung lichtemittierender Elemente gemäß einer Ausführungsform zeigt;
    • : Ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung einer Anordnung lichtemittierender Elemente gemäß einer Ausführungsform zeigt; und
    • : Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung einer Anordnung lichtemittierender Elemente gemäß einer Ausführungsform zeigt.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die vorliegende Offenbarung stellt ein lichtemittierendes oder detektierendes Element und eine Elementanordnung bereit, wobei die Elemente jeweils eine Meta-Oberfläche aufweisen, sowie ein Verfahren zum Aufbau einer solchen Anordnung, das die mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme, die oben identifiziert wurden, angeht. Die vorliegende Erfindung bietet sowohl eine Anordnung von Meta-Oberflächen auf den lichtemittierenden oder detektierenden Arrays mit variierendem Brechungsindex als auch eine Wachstumstechnik, die hauptsächlich mehrere statische Meta-Oberflächen bereitstellen würde, deren optische Funktionalitäten auf Waferebene kodiert werden und sich voneinander unterscheiden werden.
  • In einer Ausführungsform wird ein einzelnes lichtemittierendes Element mit einer Meta-Oberfläche bereitgestellt. Die Meta-Oberfläche umfasst eine Halbleiterlegierung aus einem ersten Halbleiter und einem zweiten Halbleiter. Für den Halbleiter wird eine Zusammensetzung festgelegt, die die Anteile der einzelnen Halbleiter in der Meta-Oberfläche definiert. In einer Ausführungsform könnte eine erste Halbleiterlegierung beispielsweise eine Zusammensetzung von 0,4 Silizium und 0,6 Germanium oder eine beliebige andere Zusammensetzung dieser beiden Halbleiter oder eine der unten genannten Halbleiteroptionen aufweisen. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Kombination von Halbleitern oder eine bestimmte Zusammensetzung beschränkt. Die Zusammensetzung kann z. B. als Gex Si1-x geschrieben werden, wobei x der Anteil an Germanium und 1 - x der Anteil an Silizium ist. Dies gilt für verschiedene Halbleiterkombinationen und für einen dritten oder mehrere Halbleiter in der Zusammensetzung. Die Zusammensetzung definiert die relativen Mengen des ersten und des zweiten Halbleiters in der Legierung. In Ausführungsformen, in denen mehr als eine Legierung verwendet wird, hat eine erste Halbleiterlegierung eine erste Zusammensetzung und eine zweite Halbleiterlegierung eine zweite Zusammensetzung, usw.
  • Die Auswahl einer bestimmten Zusammensetzung sorgt für einen bestimmten Brechungsindex. Eine solche Anordnung kann in Kombination mit jeder Anwendung verwendet werden, die eine optische Meta-Oberfläche erfordert. Die Legierung umfasst einen ersten Anteil, der aus dem ersten Halbleiter besteht, und einen zweiten Anteil, der aus dem zweiten Halbleiter besteht. In einer Ausführungsform ist der erste Halbleiter einer aus Silizium, Germanium oder Selen. Der zweite Halbleiter ist ein anderer aus Silizium, Germanium oder Zinn, der sich vom ersten Halbleiter unterscheidet.
  • Die vorliegende Offenbarung macht sich den unterschiedlichen Brechungsindex von Halbleiterlegierungen zunutze, wenn ihre Zusammensetzung variiert. Die jeweiligen Anteile des ersten und des zweiten Halbleiters können variiert werden, um einen gewünschten Brechungsindex zu erreichen.
  • In einer Ausführungsform wird eine Legierung aus Silizium und Germanium verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese beiden Halbleiter beschränkt. In anderen Ausführungsformen wird Zinn verwendet, entweder mit einem der Halbleiter Silizium oder Germanium oder als Legierung mit drei Halbleitern, was weitere Flexibilität bei der Gestaltung einer Meta-Oberfläche bietet. In einer Ausführungsform ist der erste Halbleiter eines der Elemente Silizium, Germanium oder Zinn. Der zweite Halbleiter ist ein anderer Halbleiter aus Silizium, Germanium oder Zinn, der sich vom ersten Halbleiter unterscheidet. In einer Ausführungsform kann die Legierung eine Zusammensetzung aus drei Halbleitern sein, wobei die Anteile der drei verschiedenen Halbleiter variiert werden, um unterschiedliche optische Eigenschaften wie den Brechungsindex zu erzielen.
  • Daten zur Veränderung des Brechungsindexes für verschiedene Lichtfrequenzen und verschiedene Zusammensetzungen von Silizium-Germanium-Legierungen finden sich in Humlicek, J., Properties of Strained and Relaxed Silicon Germanium Ed. Kasper K., EMIS Datareviews Series, N12, INSPEC, London 1995 Chapters 4.6 and 4.7, pp116-131.
  • In anderen Ausführungsformen werden Blei, Tellur und Selen verwendet. Diese Kombination wird in der Regel für Anwendungen mit längeren Wellenlängen verwendet. In einigen Ausführungsformen wird Galliumarsenid in Kombination mit anderen Halbleitern verwendet. Der Fachmann weiß, dass auch andere Halbleiter verwendet werden können, wobei die Zusammensetzungen aus zwei oder mehr Halbleitern je nach Eignung für eine bestimmte Anwendung ausgewählt werden. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Kombination von Halbleitern beschränkt.
  • In einer Ausführungsform ist das lichtemittierende Element ein oberflächenemittierender Laser mit vertikalem Resonator (VCSEL). ist eine schematische Darstellung einer einzelnen VCSEL-Anordnung 300, die einen oberflächenemittierenden Laser mit vertikalem Resonator 301, der so konfiguriert ist, dass er Licht 303 von einer Oberfläche emittiert, und eine Meta-Oberfläche 302 gemäß einer Ausführungsform umfasst. Die Meta-Oberfläche 302 besteht aus einer Legierung mit einem ersten Halbleiter und einem zweiten Halbleiter. In einer Ausführungsform besteht die Legierung aus mehr als zwei Halbleitern. Das Verhältnis der Halbleiter wird so gewählt, dass der gewünschte Brechungsindex erreicht wird, und kann beispielsweise verwendet werden, um eine gewünschte Brennweite zu erreichen.
  • In Ausführungsformen werden Anordnungen von lichtemittierenden Elementen mit Meta-Oberflächen bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen weist das lichtemittierende Element eine Struktur auf, die eine Quantenmulde umfasst, die zwischen zwei reflektierenden Schichten, z. B. DBRs (Distributed Bragg Reflectors), liegt. Die optische Meta-Oberfläche (die auch als Meta-Struktur bezeichnet werden kann) kann in direktem Kontakt mit dem DBR stehen. In Ausführungen hat die optische Meta-Oberfläche (Meta-Struktur/Nano-Struktur) einen Brechungsindex von >2 bei der Betriebswellenlänge, was durch die Verwendung eines halbleitenden Materials für die optische Meta-Oberfläche (Meta-Struktur) erleichtert wird. Dies kommt dem Brechungsindex des DBR sehr nahe.
  • Bei der Umsetzung befindet sich die optische Meta-Oberfläche (Metastruktur) auf dem Quantentopf, wobei letzterer zwischen DBRs eingebettet ist. Dies wird ohne jegliche Veränderung des Quantentopfs oder der DBRs realisiert. Die optische Meta-Oberfläche (Meta-Struktur) reicht also weder in die CDRs noch in den Quantentopf hinein. In bestimmten Ausführungsformen sind die jeweiligen Meta-Oberflächen auf den jeweiligen Licht emittierenden Oberflächen der lichtemittierenden Elemente angeordnet. Diese Anordnung der Meta-Oberfläche kann mit jeder der beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden.
  • Ein solches Array kann zum Beispiel ein Array von VCSELs sein.
  • ist eine Querschnittsansicht eines VCSEL-Arrays 400, wobei jeder VCSEL eine Meta-Oberfläche umfasst. Der Einfachheit halber sind fünf VCSELs dargestellt. Es sind jedoch sehr viel größere Anordnungen üblich, und die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von lichtemittierenden Elementen in einer Anordnung beschränkt. Ebenso wird der Fachmann erkennen, dass eine solche Anordnung von lichtemittierenden Elementen auch andere Bauelemente als VCSEL umfassen kann, z. B. kantenemittierende Laser, Leuchtdioden oder Lichterfassungselemente. Wie in dargestellt, befindet sich jeder der VCSEL 402, 403, 404, 405, 406 auf dem Substrat 401 und hat eine entsprechende Meta-Oberfläche 407, 408, 409, 410, 411, die einen unterschiedlichen Anteil eines ersten und eines zweiten Halbleiters enthält. In dem Beispiel von hat der erste VCSEL eine Meta-Oberfläche 407, die vollständig aus dem ersten Halbleiter besteht. Der zweite VCSEL 402 hat eine Meta-Oberfläche 408 mit einem Anteil des ersten Halbleiters von 0,75 und einem Anteil des zweiten Halbleiters von 0,25. Der dritte VCSEL hat eine Meta-Oberfläche 409 mit gleichen Anteilen des ersten und zweiten Halbleiters. Der vierte VCSEL hat eine Meta-Oberfläche 410 mit einem Anteil des ersten Halbleiters von 0,25 und einem Anteil des zweiten Halbleiters von 0,75. Der fünfte VCSEL 405 weist eine Meta-Oberfläche 411 auf, die vollständig aus dem zweiten Halbleiter besteht. Diese Angaben dienen jedoch nur der Veranschaulichung, und so wie die Erfindung eine beliebige Anzahl von lichtemittierenden Elementen in einem Array umfassen kann, ist auch eine beliebige Variation der Verhältnisse des ersten und des zweiten Halbleiters möglich und liegt im Rahmen der Erfindung. In einer Ausführungsform gibt es eine lineare Variation des Verhältnisses der einzelnen Halbleiter über das Array. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und nichtlineare Variationen, einschließlich maßgeschneiderter Muster für Anwendungen wie die Gesichtserkennung, sind in Ausführungsformen möglich.
  • Ein Beispiel für eine viel größere Anordnung ist in zu sehen, die eine Darstellung der Meta-Oberflächen in der Anordnung ist. Jeder Punkt 501 steht für ein lichtemittierendes Element mit einer Meta-Oberfläche. In einer Ausführungsform ist jedes der lichtemittierenden Elemente ein VCSEL. Eine solche Anordnung kann jedoch auch mit anderen lichtemittierenden Bauteilen verwendet werden. In der Ausführungsform von hat jedes der lichtemittierenden Elemente 500 in der Anordnung den gleichen Anteil jedes Halbleiters in allen seinen Meta-Oberflächen, d. h. die Meta-Oberflächen sind über die gesamte Anordnung hinweg einheitlich. Jede der zuvor beschriebenen Kombinationen von Halbleitern kann in einem solchen Array verwendet werden. Jede Meta-Fläche 501 hat die gleiche Zusammensetzung von Halbleitern, wobei die Zusammensetzung durch die erforderlichen optischen Eigenschaften bestimmt wird. In einer Ausführungsform haben die Meta-Optiken eine adressierbare Funktionalität. In der Regel arbeitet jedes Element gleichzeitig.
  • In einer Ausführungsform kann die Anordnung der lichtemittierenden Elemente Meta-Oberflächen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen aufweisen. Diese Anordnung ist in dargestellt, einem Diagramm, das eine Darstellung der lichtemittierenden Elemente in der Anordnung 600 zeigt. Wie in stellt jeder Punkt ein lichtemittierendes Element mit einer Meta-Oberfläche dar, von denen jedes in einer Ausführungsform ein VCSEL ist. In der Ausführungsform der Abbildung variiert die Halbleiterzusammensetzung der Meta-Oberflächen. Jede der zuvor beschriebenen Kombinationen von Halbleitern kann in einer solchen Anordnung verwendet werden. In sind drei verschiedene Arten von Meta-Oberflächen (601, 602, 603) dargestellt. Jeder dieser Typen steht für eine andere Halbleiterzusammensetzung. Die Anzahl der Typen ist nur illustrativ, und die Erfindung kann eine beliebige Anzahl verschiedener Typen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen umfassen, die in unterschiedlichen Mustern angeordnet sind. Die Muster können eine lineare Variation über die Anordnung, eine nichtlineare Variation oder ein maßgeschneidertes Muster für eine bestimmte Anwendung umfassen. Die Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Muster von Zusammensetzungsvariationen in den Anteilen der in den meta-optischen Elementen verwendeten Halbleiter beschränkt. In einer Ausführungsform haben die meta-optischen Elemente eine adressierbare Funktionalität. Dies kann in einer Ausführungsform durch Anlegen eines elektrischen Feldes an die Meta-Optik realisiert werden. In der Regel arbeitet jedes Element gleichzeitig.
  • In einer Ausführungsform kann die Anordnung lichtemittierender Elemente Bereiche umfassen, wobei jeder Bereich lichtemittierende Elemente mit Meta-Oberflächen mit der gleichen Zusammensetzung der Halbleiterlegierung aufweist. Die Bereiche können unregelmäßig geformt oder in einem Muster für einen bestimmten Beleuchtungszweck angeordnet sein, wie z. B. strukturierte Beleuchtung, z. B. Gesichtserkennung in der Ausführungsform. In kann ein Bereich, der lichtemittierende Elemente mit Meta-Oberflächen mit der gleichen Halbleiterzusammensetzung umfasst, als Regionen betrachtet werden. In einer Ausführungsform können die Bereiche regelmäßig geformt sein, wie in der Ausführungsform von dargestellt. In einer Ausführungsform umfasst jeder Bereich lichtemittierende Elemente mit Meta-Oberflächen mit einer einzigen Zusammensetzung, wobei sich die Zusammensetzung in jedem Bereich von den Zusammensetzungen in anderen Bereichen unterscheidet. ist eine Darstellung 700 einer solchen Anordnung. In der Darstellung in sind der Einfachheit halber drei Bereiche 701, 702, 703 dargestellt. Die Anzahl, Größe und Form der verwendeten Abschnitte ist jedoch nicht begrenzt. Der Fachmann wird erkennen, dass eine große Anzahl unterschiedlicher Anordnungen von Bereichen in den Anwendungsbereich der Erfindung fällt. In der Ausführungsform von hat der erste Bereich 701 eine erste Zusammensetzung von Halbleitern, der zweite Bereich 702 eine zweite Zusammensetzung und der dritte Bereich 703 eine dritte Zusammensetzung. Jede der zuvor beschriebenen Kombinationen von Halbleitern kann in einem solchen Array verwendet werden. In einer Ausführungsform haben die lichtemittierenden Elemente eine adressierbare Funktionalität. In einer Ausführungsform können die Bereiche zur gleichen Zeit oder zu unterschiedlichen Zeiten arbeiten.
  • Die Offenbarung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung von lichtemittierenden Elementen und lichtemittierenden Elementanordnungen gemäß den vorangegangenen Ausführungsformen bereit. Es wird eine Wachstumstechnik bereitgestellt, die mehrere statische Meta-Oberflächen bereitstellt, für die die optischen Funktionalitäten auf Waferebene kodiert werden und sich voneinander unterscheiden. In einigen Ausführungsformen werden in einem oder mehreren Wachstumsläufen Materialien abgeschieden, um Meta-Elemente mit unterschiedlichen Brechungsindizes zu erhalten. In einer Ausführungsform wird die Integration passiver Meta-Optik mit VCSELS auf Waferebene vorgesehen. Obwohl VCSELs wahrscheinlich die wichtigste Anwendung sind, wird der Fachmann erkennen, dass die Techniken auch für andere Anwendungen genutzt werden können. Die Halbleitermaterialien können mit Techniken wie der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), der metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD) oder der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) abgeschieden werden. Die Einstellung des Brechungsindexes wird einfach durch Änderung der Zusammensetzung der Meta-Oberflächen vor der Materialabscheidung erreicht. Die Meta-Oberflächen können anschließend mit Standard-Elektronenstrahl-Lithografietechniken strukturiert werden. Die Technik kann sowohl bei von oben als auch bei von unten emittierenden VCSEL-Strukturen eingesetzt werden.
  • In einigen Ausführungsformen werden die jeweiligen Meta-Oberflächen auf den jeweiligen lichtemittierenden Oberflächen der lichtemittierenden Elemente hergestellt.
  • Diese Anordnung der Metasurface kann mit jeder der beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden.
  • Je nach den gewünschten Metaelementen kann sowohl eine einstufige als auch eine mehrstufige Materialabscheidung vorgenommen werden. Ist nur eine einzige Zusammensetzung erforderlich, wie z. B. in den Ausführungsformen der und oben, wird ein einziger Materialauftrag und Herstellungslauf verwendet. Ist eine Variation der Zusammensetzungen in einem Array erforderlich, können mehrstufige Abscheidungs- und Herstellungsläufe durchgeführt werden. Dies kann die Maskierung verschiedener Abschnitte des Arrays je nach dem abzuscheidenden Material beinhalten.
  • ist ein Flussdiagramm 800 eines Herstellungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform. Das Flussdiagramm veranschaulicht ein vereinfachtes Beispiel für den Prozess der Abscheidung gemäß einer Ausführungsform. Ein erster Schritt 801 umfasst das Aufbringen einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung mit einer ersten Zusammensetzung auf ein lichtemittierendes Element durch chemische Abscheidung aus der Gasphase. In einer Ausführungsform kann die Abscheidung durch metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) erfolgen. In einer anderen Ausführungsform kann sie durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) erfolgen. Anschließend wird eine Meta-Oberfläche 802 in der Halbleiterschicht hergestellt. In einer Ausführungsform kann dieser letzte Schritt durch Elektronenstrahllithographie erfolgen. In einer anderen Ausführungsform kann er durch optische Lithographie erfolgen.
  • ist ein Flussdiagramm 900 eines Verfahrens zur Herstellung einer Anordnung lichtemittierender Elemente gemäß einer Ausführungsform. Jedes lichtemittierende Element umfasst eine Meta-Oberfläche. Das Verfahren umfasst vor dem Schritt des Auftragens einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase das Maskieren 901 eines oder mehrerer lichtemittierender Elemente in der Anordnung. Der nächste Schritt umfasst das Aufbringen einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung mit einer ersten Zusammensetzung auf ein oder mehrere lichtemittierende Elemente durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase 902. Nach dem Aufbringen der Halbleiterlegierungsschicht aus der Gasphase wird in einem nächsten Schritt 903 das maskierte eine oder die mehreren lichtemittierenden Elemente demaskiert, gefolgt von der Maskierung 904 eines oder mehrerer vorheriger unmaskierter lichtemittierender Elemente in dem Array. Anschließend wird eine zweite Halbleiterlegierung mit einer zweiten Zusammensetzung, die sich von der ersten Zusammensetzung unterscheidet, aufgebracht 905. In einer Ausführungsform kann die Abscheidung durch metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) erfolgen. In einer anderen Ausführungsform kann sie durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) erfolgen. Die maskierten lichtemittierenden Elemente werden dann demaskiert (906), und anschließend wird eine Meta-Oberfläche (907) in der Halbleiterlegierung hergestellt. In einer Ausführungsform kann dieser letzte Schritt durch Elektronenstrahllithographie erfolgen. In einer anderen Ausführungsform kann er durch optische Lithographie durchgeführt werden.
  • ist ein Flussdiagramm 1000 eines Verfahrens zur Herstellung einer Anordnung lichtemittierender Elemente gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren umfasst das Unterteilen 1001 des lichtemittierenden Arrays in eine Vielzahl von Bereichen, das Auswählen 1002 einer Halbleiterlegierung mit einer Zusammensetzung für jeden Bereich, wobei jedem Bereich eine Halbleiterlegierung mit einer Zusammensetzung zugeordnet wird, die sich von jedem anderen Bereich unterscheidet. Als nächstes werden für jeden Bereich die lichtemittierenden Elemente, die sich nicht in dem Bereich befinden, maskiert 1003. Mittels chemischer Abscheidung aus der Gasphase wird eine Schicht aus einer Halbleiterlegierung 1004 auf die lichtemittierenden Elemente in dem Bereich aufgebracht. Schließlich werden die nicht in dem Bereich befindlichen Elemente demaskiert 1005. In einer Ausführungsform kann die Abscheidung durch metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) erfolgen. In einer anderen Ausführungsform kann sie durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) erfolgen. Anschließend wird eine Meta-Oberfläche in der Halbleiterlegierung 1006 hergestellt. In einer Ausführungsform kann dieser letzte Schritt durch Elektronenstrahllithographie erfolgen. In einer anderen Ausführungsform kann er durch optische Lithographie durchgeführt werden.
  • ist ein Flussdiagramm 1100 eines Verfahrens zur Herstellung eines VCSEL-Arrays gemäß einer Ausführungsform. Der Prozess beginnt mit einem EPI-Wafer 1101, auf den Siliziumoxynitrid abgeschieden wird 1102. Nach der Planarisierung 1103 wird eine P-Elektrode 1104 gebildet, gefolgt von einer Mesa-Ätzung 1105, einer Apertur-Oxidation 1106, einem Rückseiten-Polieren 1107 und der Bildung einer N-Elektrode 1108. Nach der Fertigstellung der VCSELs im Array werden die Meta-Oberflächen durch Meta-Oberflächenabscheidung 1109 und Herstellung 1112 gebildet.
  • Wie oben beschrieben, kann der Schritt der Abscheidung in einem einzigen Schritt 1110 oder in mehreren Schritten 1111 erfolgen. Nach der Herstellung der Meta-Oberflächen 1112 wird die Waferprüfung 1113 durchgeführt, gefolgt von Vereinzelung und Verpackung 1114.
  • Der Fachmann wird verstehen, dass in der vorstehenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht ausschließt, dass „ein“ oder „ein“ eine Mehrzahl nicht ausschließt, dass eine einzige Einheit die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen aufgeführter Mittel erfüllen kann und dass in getrennten abhängigen Ansprüchen aufgeführte Merkmale vorteilhaft kombiniert werden können. Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung des Anwendungsbereichs zu verstehen.
  • Obwohl die Offenlegung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen, wie oben beschrieben, beschrieben wurde, sollte es verstanden werden, dass diese Ausführungsformen nur illustrativ sind und dass die Ansprüche nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt sind.
  • Obwohl ein Beispiel für ein lichtemittierendes Element beschrieben wurde, können die Techniken auch auf ein lichterfassendes Element angewendet werden.
  • Der Fachmann kann im Hinblick auf die Offenbarung Änderungen und Alternativen vornehmen, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen. Jedes Merkmal, das in der vorliegenden Beschreibung offenbart oder dargestellt ist, kann in jede Ausführungsform integriert werden, sei es allein oder in geeigneter Kombination mit einem anderen Merkmal, das hier offenbart oder dargestellt ist.
  • Liste der Referenznummern
    • 100
    Meta-Oberfläche
    101
    Nano-Säule
    200
    Beleuchtungseinrichtung
    201
    VCSEL
    202
    Substrat
    203
    Microlens
    204
    Geblendetes Licht
    205
    Divergentes Beleuchtungsbündel
    300
    Einzel-VCSEL-Anordnung
    301
    VCSEL
    302
    Metasurface
    303
    Aussendungslicht
    400
    VCSEL-Anordnung
    401
    Substrat
    402
    VCSEL
    403
    VCSEL
    404
    VCSEL
    405
    VCSEL
    406
    VCSEL
    407
    Metasurface
    408
    Metasurface
    409
    Metasurface
    410
    Metasurface
    411
    Metasurface
    500
    VCSEL-Anordnung
    501
    Dot, der einen VCSEL mit Metasurface darstellt
    600
    VCSEL-Anordnung
    601
    Punkt, der einen VCSEL mit Metasurface darstellt
    602
    Dot, der einen VCSEL mit Metasurface darstellt
    603
    Dot, der einen VCSEL mit Meta-Oberfläche darstellt
    700
    VCSEL-Anordnung
    701
    Punkt, der einen VCSEL mit Metasurface darstellt
    702
    Dot, der einen VCSEL mit Metasurface darstellt
    703
    Dot, der einen VCSEL mit Meta-Oberfläche darstellt
    800
    Flussdiagramm
    801
    Aufbringen einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung durch chemische Abscheidung aus der Gasphase
    802
    Fertigung von Meta-Oberflächen
    900
    Flussdiagramm
    901
    Maskierung eines oder mehrerer lichtemittierender Elemente in der Anordnung
    902
    Aufbringen einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung durch chemische Abscheidung aus der Gasphase
    903
    Demaskierung des maskierten einen oder der mehreren lichtemittierenden Elemente
    904
    Maskierung eines oder mehrerer lichtemittierender Elemente in der Anordnung
    905
    Aufbringen einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung durch chemische Abscheidung aus der Gasphase
    906
    Aufhebung der Maskierung des einen oder der mehreren lichtemittierenden Elemente
    907
    Fertigung von Metasurface
    1000
    Flussdiagramm
    1001
    Aufteilung der lichtemittierenden Anordnung in eine Vielzahl von Bereichen
    1002
    Auswahl einer Halbleiterlegierung für jeden Bereich mit einer Zusammensetzung
    1003
    Maskierung von lichtemittierenden Elementen, die sich nicht in der Region
    1004
    Chemische Abscheidung aus der Gasphase einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung
    1005
    Demaskierung von Elementen, die sich nicht in der Region befinden, werden demaskiert
    1006
    Fertigung von Metasurface
    1100
    Flussdiagramm
    1101
    EPI-Wafer
    1102
    Siliziumoxynitrid wird abgeschieden
    1103
    Planarisierung
    1104
    P-Elektrode wird gebildet
    1105
    Mesa ätzen
    1106
    Oxidation der Blende
    1107
    Rückseitenpolieren
    1108
    Bildung einer N-Elektrode
    1109
    Meta-Oberflächenabscheidung
    1110
    Einstufige Abscheidung
    1111
    Mehrstufige Ablagerung
    1112
    Fabrikation
    1113
    Prüfung von Wafern
    1114
    Vereinzelung und Verpackung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 73535949 [0007]
    • US 6888871 [0007]
    • US 20080096298 [0007]
    • EP 1317038 [0007]
    • WO 2020022960 [0007]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Zhang, Jin, et al. „Electrically tunable metasurface with independent frequency and amplitude modulations“ diskutiert. ACS Photonics 7.1 (2019): 265-271 [0008]
    • Zou, Chengjun, Isabelle Staude, und Dragomir N. Neshev. „Tunable metasurfaces and metadevices“. Dielectric Metamaterials, Woodhead Publishing, 2020. 195-222 [0008]

Claims (17)

  1. Lichtemittierendes Element (300), das eine Meta-Oberfläche (303) umfasst, wobei die Meta-Oberfläche eine Halbleiterlegierung aus einem ersten Halbleiter und einem zweiten Halbleiter umfasst, wobei eine Zusammensetzung relative Mengen des ersten Halbleiters und des zweiten Halbleiters in der Legierung definiert und wobei die Halbleiterlegierung eine erste Zusammensetzung aufweist.
  2. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei der erste Halbleiter einer der folgenden ist: Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germaniumsilizium (GeSi), Germaniumzinn (GeSn), Siliziumzinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Bleitellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellurselenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs), und wobei der zweite Halbleiter ein anderer von Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germanium-Silizium (GeSi), Germanium-Zinn (GeSn), Silizium-Zinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Blei-Tellurid (PbTe), Blei-Selenid (PbSe), Tellur-Selenid (TeSe) oder GalliumArsenid (GaAs) ist, wobei der zweite Halbleiter von dem ersten Halbleiter verschieden ist.
  3. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Halbleiterlegierung einen dritten Halbleiter umfasst und die erste Zusammensetzung die relativen Mengen des ersten Halbleiters, des zweiten Halbleiters und des dritten Halbleiters in der Legierung definiert.
  4. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 3, wobei der dritte Halbleiter einer der folgenden ist: Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germaniumsilizium (GeSi), Germaniumzinn (GeSn), Siliziumzinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Bleitellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellurselenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs), und wobei der dritte Halbleiter von dem ersten und dem zweiten Halbleiter verschieden ist.
  5. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, das einen oberflächenemittierenden Laser mit vertikalem Resonator umfasst.
  6. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei die Meta-Oberfläche auf einer lichtemittierenden Oberfläche des lichtemittierenden Elements angeordnet ist.
  7. Lichtemittierende Anordnung (500, 600, 700) mit einer Vielzahl von lichtemittierenden Elementen (501, 601, 701) nach Anspruch 1.
  8. Lichtemittierende Anordnung (600, 700) nach Anspruch 7, umfassend ein erstes lichtemittierendes Element und mindestens ein zweites lichtemittierendes Element mit einer zweiten, von der ersten Zusammensetzung verschiedenen Zusammensetzung.
  9. Lichtemittierende Anordnung (700) nach Anspruch 8, die eine Vielzahl von Bereichen (701, 702, 703) umfasst, wobei jeder Bereich lichtemittierende Elemente mit Metaoberflächen mit einer einzigen Zusammensetzung umfasst, wobei sich die Zusammensetzung in jedem Bereich von den Zusammensetzungen in anderen Bereichen unterscheidet.
  10. Lichtemittierende Anordnung nach Anspruch 9, wobei die Bereiche so konfiguriert sind, dass sie eine vordefinierte Szene strukturiert beleuchten.
  11. Verfahren zur Herstellung (800) eines lichtemittierenden Elements mit einer Meta-Oberfläche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Aufbringen einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung (801) mittels chemischer Gasphasenabscheidung, wobei die Halbleiterlegierung einen ersten Halbleiter und einen zweiten Halbleiter umfasst, und wobei eine Zusammensetzung die relativen Mengen des ersten Halbleiters und des zweiten Halbleiters in der Legierung definiert, und wobei die Halbleiterlegierung eine erste Zusammensetzung aufweist; und Herstellung (802) einer Meta-Oberfläche in der Legierung.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Meta-Oberfläche auf einer lichtemittierenden Oberfläche des lichtemittierenden Elements hergestellt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner die Herstellung einer lichtemittierenden Anordnung umfasst, die eine Vielzahl lichtemittierender Elemente umfasst, wobei jedes lichtemittierende Element eine Meta-Oberfläche umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: vor dem Schritt des Auftragens einer Schicht aus einer Halbleiterlegierung durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase Maskierung (901) eines oder mehrerer lichtemittierender Elemente in der Anordnung; nach dem Aufbringen der Schicht aus einer Halbleiterlegierung durch chemische Gasphasenabscheidung (902) das Demaskieren (903) des maskierten einen oder der mehreren lichtemittierenden Elemente; Maskieren (904) eines oder mehrerer vorheriger unmaskierter lichtemittierender Elemente in der Anordnung; und Aufbringen einer zweiten Halbleiterlegierung (905) mit einer zweiten Zusammensetzung, die sich von der ersten Zusammensetzung unterscheidet; Demaskierung der maskierten lichtemittierenden Elemente (906); und Herstellen (907) einer Meta-Oberfläche in der Legierung.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend das Unterteilen des lichtemittierenden Arrays in eine Vielzahl von Bereichen (1001), das Auswählen einer Halbleiterlegierung mit einer Zusammensetzung (1002) für jeden Bereich, wobei jedem Bereich eine Halbleiterlegierung mit einer Zusammensetzung zugeordnet wird, die sich von jedem anderen Bereich unterscheidet; und für jede Region: Maskierung (1003) der lichtemittierenden Elemente, die sich nicht in dem Gebiet befinden; Aufbringen der Schicht aus einer Halbleiterlegierung auf die lichtemittierenden Elemente in dem Bereich (1005) durch chemische Abscheidung aus der Gasphase (1004); Demaskierung der nicht in der Region befindlichen Elemente (1005); und Herstellung von Meta-Oberflächen in der Legierung (1006).
  15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Halbleiter einer der folgenden ist: Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germanium-Silizium (GeSi), Germanium-Zinn (GeSn), Silizium-Zinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Bleitellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellur-Selenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs), und wobei der zweite Halbleiter ein anderer von Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germanium-Silizium (GeSi), Germanium-Zinn (GeSn), Silizium-Zinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Blei-Tellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellur-Selenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs) ist, wobei der zweite Halbleiter von dem ersten Halbleiter verschieden ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Halbleiterlegierung einen dritten Halbleiter umfasst, wobei der dritte Halbleiter einer der folgenden ist: Germanium (Ge), Silizium (Si), Zinn (Sn), Germaniumsilizium (GeSi), Germaniumzinn (GeSn), Siliziumzinn (SiSn), Selen (Se), Blei (Pb), Tellur (Te), Bleitellurid (PbTe), Bleiselenid (PbSe), Tellurselenid (TeSe) oder Galliumarsenid (GaAs) ist, und wobei der dritte Halbleiter von dem ersten und dem zweiten Halbleiter verschieden ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem die chemische Abscheidung aus der Gasphase unter Verwendung einer der folgenden Verfahren durchgeführt wird: Metallorganische chemische Abscheidung aus der Gasphase (MOCVD) oder plasmaunterstützte chemische Abscheidung aus der Gasphase (PECVD).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116865093A (zh) * 2023-05-31 2023-10-10 边际科技(珠海)有限公司 一种850纳米波段vcsel激光二极管集成的二维介质透镜

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1317038A2 (de) 2001-11-13 2003-06-04 Xerox Corporation Integration von vielfachen VCSELn und Mikrolinsen für optisches Abtasten
US6888871B1 (en) 2000-07-12 2005-05-03 Princeton Optronics, Inc. VCSEL and VCSEL array having integrated microlenses for use in a semiconductor laser pumped solid state laser system
US20080096298A1 (en) 2004-12-17 2008-04-24 Palo Alto Research Center Incorporated Self-Forming Microlenses For VCSEL Arrays
WO2020022960A1 (en) 2018-07-25 2020-01-30 Ams Sensors Asia Pte. Ltd. Structured light projector including an integrated metalens and diffractive optical element

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7353949B2 (en) 2003-12-30 2008-04-08 Sca Hygiene Products Ab Packaging unit
JP5224310B2 (ja) * 2006-08-31 2013-07-03 古河電気工業株式会社 垂直共振器型面発光レーザ
WO2010138524A2 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 The Regents Of The University Of California Monolithically integrated multi-wavelength high-contrast grating vcsel array
US20170093128A1 (en) * 2014-03-04 2017-03-30 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Vertical-cavity surface-emitting lasers
US10416289B2 (en) * 2015-02-19 2019-09-17 Philips Photonics Gmbh Infrared laser illumination device
WO2016195695A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Monolithic wdm vcsels with spatially varying gain peak and fabry perot wavelength
KR102530559B1 (ko) * 2016-08-29 2023-05-09 삼성전자주식회사 레이저빔 스티어링 소자 및 이를 포함하는 시스템
KR102486389B1 (ko) * 2017-08-14 2023-01-09 삼성전자주식회사 나노구조 광학소자, 깊이 센서 및 전자장치
KR20200001343A (ko) * 2018-06-27 2020-01-06 삼성전자주식회사 빔 스티어링 장치 및 이를 포함하는 전자 장치
US11650403B2 (en) * 2019-02-08 2023-05-16 Meta Platforms Technologies, Llc Optical elements for beam-shaping and illumination

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6888871B1 (en) 2000-07-12 2005-05-03 Princeton Optronics, Inc. VCSEL and VCSEL array having integrated microlenses for use in a semiconductor laser pumped solid state laser system
EP1317038A2 (de) 2001-11-13 2003-06-04 Xerox Corporation Integration von vielfachen VCSELn und Mikrolinsen für optisches Abtasten
US20080096298A1 (en) 2004-12-17 2008-04-24 Palo Alto Research Center Incorporated Self-Forming Microlenses For VCSEL Arrays
WO2020022960A1 (en) 2018-07-25 2020-01-30 Ams Sensors Asia Pte. Ltd. Structured light projector including an integrated metalens and diffractive optical element

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Zhang, Jin, et al. „Electrically tunable metasurface with independent frequency and amplitude modulations" diskutiert. ACS Photonics 7.1 (2019): 265-271
Zou, Chengjun, Isabelle Staude, und Dragomir N. Neshev. „Tunable metasurfaces and metadevices". Dielectric Metamaterials, Woodhead Publishing, 2020. 195-222

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