DE1639359A1 - Optischer Halbleitersender - Google Patents

Optischer Halbleitersender

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DE1639359A1 DE1968N0032187 DEN0032187A DE1639359A1 DE 1639359 A1 DE1639359 A1 DE 1639359A1 DE 1968N0032187 DE1968N0032187 DE 1968N0032187 DE N0032187 A DEN0032187 A DE N0032187A DE 1639359 A1 DE1639359 A1 DE 1639359A1
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Description

Stuttgart, den 26. Februar 1968 P 2088
Anmelder:
Nippon Electric Company» Limited,
7-15» Shiba Gochome, Minato-ku,
Tokio-to, Japan
Vertreter:
Patentanwalt Dipl.»Ing. Max Bunke 7 Stuttgart W, Schloßetraße 73B
Optischer Halbleitersender
Erfindung betrifft einen optieoaen Halbleiter3ender aus einem Halbleiterkristall mit direktem Übergangsverhalten, ait einer ersten Zone des einen Leitfähigkeitstyps und einer zweiten Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, die {
BAD ORIGINAL
durch einen tN-Lberganp; voneinander getrennt sind, wobei innerhalb der ersten Zone in der Nähe des IN-obergangs aufgrund eines otromflusses in Durchlaßrichtung iiekombinationsstrahlung auftritt. Insbesondere betrifft die Erfindung einen optischen Halbleitersender mit erzwungener Emission oder einen Halbleiterlaser.
Innerhalb eines solchen Halbleitersenders tritt eine Rekombinationsstrahlung von Ladungsträgern in der Nähe der Lbergangsschicht auf, und das erzeugte Licht tritt durch die E- oder P-Zone nach außen, wenn jeweils ein elektrischer Strom in Durchlaßrichtung durch den PN-übergang fließt. Bei Galliumarsenid, das für diesen Zweck am weitesten verbreitet ist, erfolgt die Lichtemission innerhalb der P-Zone in der Nähe des Übergangs parallel zu demselben. Bas emittierte Licht erleidet in der Stoffmenge des Halbleiterelements eine Absorption, deren Größe sich mit Änderung des Leitfähigkeitstyps (P-Typ oder N-Typ) sowie mit der änderung der Störstelienkonzentration in jeder Schicht ändert. Die Absorption ist besonders groß in der Hähe der Energielücke. Andererseits stimmt die Wellenlänge des emittierten Lichts normalerweise mit der Energie in der Nähe dieser Energielücke überein. Wenn die Störstellenkonzentration ansteigt, wird die Energielücke verwischt und die Zuetandsdichte wird innerhalb der Energielücke gesteigert, so daß der sog. exponentiell Abfall entsteht. Die P-Zone absorbiert in Galliumarsenid einen großen Lichtanteil der Wellenlänge, die mit der Energie in der Nähe der Energielücke übereinstimmt, gegenüber der N-Zone, wenn man jeweils gleiche Störstellenkonzentrationen in der P- und N-Zone betrachtet. Diese Erscheinungen sind z.B. in "Physical Review" Bd. 133, No. 3A, (1964) S.A 866- A 872, beschrieben« Nach Messungen bei 770K wird die Änderung der Zuetandsdichte am Ende des exponentiellen Abfalls merklich, wenn die Störet«llenkonzentration innerhalb der P-Zone einen
10Ö885/UOI
BAD OBiGiNAL
18 —7·
'.Vert von 7x10 cm J und in der K-Zone einen .'.ert von 5 x 10 cm" überschreitet. Je größer die ötörstellenkonzentration wird, umsomehr Licht derjenigen »ellenlange wird absorbiert» die der Energie in der Nähe der i'nergielücke entspricht. In einem Halbleitersender werden kohärente Lichtwellen innerhalb der !-Zone in der Nähe des l-N-übergangs erzeugt, doch das Licht dringt in einen viel breiteren Bereich ein» wo es absorbiert wird, so daß ein Lichtverlust unvermeidlich ist. '»Venn man eine Licht emittierende Diode mit" einer Licht aufnehmenden Diode kombiniert, wird das sich durch die N-Zone ausbreitende Licht benutzt, auch wenn die N-Zone dicker als die P-Zone ist, da in der I-Zone eine stärkere Absorption erfolgt. Da anderer-seits das Licht innerhalb der P-Zone in der Nähe des Übergangs erzeugt wird, wird mehr Licht emittiert, wenn die Störstellenkonzentration in der Ε-Zone angeiioben wird und wenn außerdem die Störstellenkonzentration in der N-Zone zwecks Verbesserung der Elektroneninjektionsausbeute gesteigert wird. Besonders bei Zimmertemperatur wird die Lichtemission aus einer Galliumarsenid-Lichtemissionsdiode schwach, wenn nicht die Störstellenkonzentration in der P-Zone groß ist, so daß man den iimissionswirkungsgrad durch Vergrößerung der Störstellenkonzentration verbessern möchte. Der Absorptionsverlust wird jedoch merklich ansteigen, wenn die Störstellenkonzentration größer wird.* Nach der obigen Beschreibung ist eine Anhebung der Emissions- '^ ausbeute notwendigerweise von einer Vergrößerung des Verlustes begleitet, wenn man einen bekannten optischen Halbleitersender zugrunde legt.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines optischen Halbleitersenders mit hohem ümissionswirkungsgrad und geringem Absorptionsverlust.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß innerhalb dieser ersten Zone im Anschluß an den PN-Übergang und über den Bereich der Diffusionslänge der Ladungsträger
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BAD ORIGINAL
eine hochdotierte Schicht gleichen Xeitf&higkeitstyps vorhanden ist.
Bei Galliumarsenid, wo die 2ekonibinationsstrahlung in der I-Zone entsteht, werden aus dem Hi-lbergang in die I-Zone Elektronen injiziert. Die Diffusionslänge von .Elektronen in Galliumarsenid liegt etwa zwischen.1 ja - 3/u in einem Temperaturbereich zwischen 77°' bis zu tezipifätur und bei einer Störstellenkonzentration zwischen 10 und 10 ' cm";. Bei einer Temperatur von 77°K ist die Diffusionslänge für den angegebenen Konsentrationsbereich etwa 1 /o, bis 1,5^. In Galliumphosphid liegt die Diffusionslänge von Elektronen normalerweise zwischen 4/u und 5 n. Die Diffusionslänge von Ladungsträgern hängt in sehr verwickelter Weise von zahlreichen Größen ab, z.B. Temperatur und Störstellenkonzentration; die Bestimmung, erfolgt deshalb in vielen Fällen durch Messungen. Bei einem Halbleitersender mit einem Kristall aus Galliumarsenid, Indiumarsenid, Indiumantimonid, Galliumphosphid oder dgl., wo die Rekombinationsstrahlung in der I-Zone auftritt, hat der Kristall nach der Erfindung einen PP+K~Aufbau, wo die Dicke der P+-Schicht im Anschluß an den -Mi-Übergang innerhalb der Diffusionslängeder Trägerelektronen liegt. Bei einem Kristall, wo die Rekombinationaetrahlung in der N-Zone auftritt, handelt es sich bei den Ladungsträgern selbstverständlich um Löcher.
Da die Dicke der hochdotierten Schicht im Anschluß an den tN-übergang nicht größer als die Diffusionslänge der Ladungsträger ist, erfolgt die Rekombination der aus dem Übergang injizierten Ladungsträger im wesentlichen innerhalb dieser Schicht. In der hochdotierten Schicht liegt die Zustandsdichte innerhalb der Energielücke, so daß die Wellenlänge des emittier ten Lichts groß wird, d,h, die Quantenenergie ist gering. Andererseite ist in den die hochdotierte Schicht einschließenden Zonen die Zustandsdichte innerhalb der Energielück© klein, und das erzeugte Licht wird nur wenig absorbiert, da die Störatellenkonzentration vergleichsweise gering ist. Deshalb kann
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BAD ORIGINAL
das in der hochdotierten Schicht erzeugte Licht, auch wenn es in die anschließenden Zonen eindringt, in den Außenraum gelangen, ohne daß es in diesen umgebenden Z.onen absorbiert wird. In der hochdotierten schicht ist der Lichtemissionswirkungsgrac infolge der hohen Störstellenkonzentration größer. Deshalb begünstigen die starke Lichtemission in der hochdotierten Schicht und die geringe Lichtabsorption in den anderen Zonen die Lichtemission nach außen merklich.
Unter der Dicke der hochdotierten Schicht ist die effektive Dicke zu verstehen. Eine Dicke gleich der Diffusionslänge der Ladungsträger dieser Schicht ist vorzuziehen und Liegt damit die Obergrenze des effektiven Dickenreiches fest» Eine die Diffusionslänge überschreitende Dicke führt zu einer starken Zunahme der Absorption des emittierten Lichts, ^ndererßeits muß die hochdotierte Schicht eine ähnliche Dicke haben, damit man die durch die Erfindung erstrebte wirkung erzielt.
Die Störstellenkonzentration in der hochdotierten Schicht muß etwa das 1,5-fache oder mehr des Wertes derjenigen Zone betragen, in der diese Schicht ausgebildet ist. «Venn die Storstellenkonzentration geringer ist, ist, die V.irkung der Schicht nicht merklich. Die genannte Schicht muß eine Störstellenkonzentration zwischen 5 und 7 x 10 VcnT* oder mehr haben, damit man eine Laserwirkung erhält. Die Laserwirkung tritt also in einer entarteten Zone auf. Nach der Erfindung muß also bei einem Halbleiterlaser die Schicht im Anschluß an den Ki-übergang innerhalb des Bereichs der Diffusionslänge der Ladungsträger entartet sein: die Störstellenkonzentration in dem
/spyps
restlichen Teil der Zone gleichen Leitfähigkeit wie die entartete Schicht muß um einen faktor 1/1$5 oder weniger geringer sein. Eine solche Entartung einer Licht emittierenden Schicht ist für einen gewöhnlichen optischen Halbleitersender ohne Laserwirkung nicht notwendig.
Nach der Erfindung kann man eine genügend groß© Ausgangs-Lichtintensität auch in Richtung senkrecht zu dem übergang erreichen, wenn ein emittierender Bereich eines Leibfähigkeits vorhanden ist, s.B. die !«Zone im falle von Gailr,marsen 109885/140*
BAD ORtGINAL
Durch Ausnutzung der Reflexion an den Kristallflächen, die im wesentlichen parallel zu der Übergangsfläche verlaufen, erhält man in Licht emittierenden Dioden eine hohe Ausgangsintensität.
Die Erfindung wird im folgenden anhand "bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Die Figuren i(a) bis 1(e) zeigen perspektivische Ansichte: eines Halbleitersenders nach der Erfindung in verschiedenen Stufen der Herstellung,
Figur 2 zeigt ein Diagramm der otörstellenverteilung innerhalb des Halbleiterkörper,
Figur 3 ist eine Seitenansicht einer .weiteren Ausführung. form der Erfindung,
Figur 4' eine perspektivische Ansicht einer Laserdiode,
Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer Licht emittierenden Diode nach der Erfindung und
Figur 6 zeigt einen Schnitt disrcli ein anderes Beispiel
einer Licht. emittieyeMsn Diode nach der irf in- - » dung'.
Fig. iXa) zeigt einen Einkristall 11 aus K-leitendem Galliumarsenid mit einem Telluriumgehalt von 2 χ 10 Atomen/cnr und mit einer Dicke von etwa 300/1. Auf diesen Einkristall 11 wird eine nichtdargestellte P+-Schicht aus einem Galliumarsenideinkristall in einer Dicke von etwa 100 p. durch Ziehen aus einer Lösung aufgewachsen, wo die Behandlungsdauer etwa 70 min bei einer maximalen Temperatur von etwa 900°C beträgt und eine Lösung mit einem Gehalt von 4,5 g Gallium* Gß5 g Zink und 0,7 g Galliumarsenid benutzt wird. Einzelheiten dieses Lösungs-Ziehverfahrens sind in "RCA Review" Dezember 1963> S. 603-615 beschrieben. Die aufgewachsene Jchicht
• ' 18 —i erreicht eine Störstellenkonzentratiön von etwa 8 χ 10 csi"*^.
Dann wird der mit einer aufgewachsenen 3chicht bedeckte .Einkristall poliert, so daß man eine Verjüngung von 5° * erhält und anschließend in eine üisclilösung von Salpetersäure und Flußsäure im Volumenverhältais 1 : 1 während der Dauer von etwa einer Sekunde eingetaucht, damit der l·N-^;bergang in dem verjüngten Abschnitt freigelegt wird* Darauf wird die P+~Schigi|t-vojp den Dberfiäclien de.i νΛnkrlstails mit
BAD ORIGINAL
ausnähme der eine einzige Oberfläche bedeckenden Jchicht 12 vollständig abgeschliffen. Die dadurch erhaltene r'orjn dos Kristalls ist in Fig. 1(Td) gezeigt, oodann wird die verbliebene I "^-Schicht 12 auf eine Dicke von etwa 1O.u auf die üüte einer^ Spiegelfläche poliert. Dann werden. l\ickelbeläge 13 und 1J1 in einer Dicke von etwa 2CO^ auf nichtelektrolytischem ..ege an beJÄen Enden der polierten Spiegelfläche der I -Schicht abgeschieden, Fig. 1(c). Der Kristall wird darauf iL-
mit
ng 8
mit .
in einer wäßrigen Lösung 8 °/b Kaliumhydroxyd elektrolytisch poliert, wobei die Kickelbeläge 13 und 13'■ als Jlleifcroden d±nen, damit die P+-ochicht 12 dünner wird. In diesem Verfahren.. Λ gang wird die Dicke der !"""-ochicht 12 indirekt mittels eines
zwischen den elektroden 13 und 13' fließenden elektrischen Stromes gemessen, wobei die Änderung des ochichtwiderstandes auf einem Oszillographenschirm beobachtet wird. .Venn die I+- öchicht 12 mit einer Anfangsdicke von 10 η auf eine .rinddicke von z.B. 1/U gebracht werden soll, wird das elektrolytische Polieren solange fortgesetzt, bis der Widerstand der Schicht den zehnfachen Wert gegenüber dem Ausgangswert erreicht hat. Wenn z„B. die Abmessungen der !-"^-Schicht 12 1 cm in der Länge, 5 mm in der Breite "und 10 λι in der Dicke betragen, hat die 1 -Schicht 12 einen widerstand von etwa 5 Sc. . Wenn die Dicke der Ssiiicht 12 auf 1yu abgenommen hat, erreicht der Widerstand 50 O ο Den erhaltenen Körper zeigt Fig. 1(d). In der nächsten f Behandlungsstufe werden die .Elektrodenbeläge 13 "und 13' entfernt und sine P-Zone 14 in Form eines Galliumarsenidein-
17 —·5 krisialles mit einer Störstellenkonzentration von 7 x 10 'cm in einer Dicke von etwa 100 λι durch das Lösungszieirverfahren aufgewachsen, wobei eine Behandlung während einer Dauer von 70 min bei einer maximalen Temperatur von 9000C in einer Lösung erfolgt, die 4,5 g Gallium, 0,01 .g Zink und 0,7 g Galliumarsenid, enthält. Damit erhält man den Kristall nach Fig. 1(e) mit einem IP+N-AUfbau.
09885/1408 bad original
Der N-leitende Einkristall 11 in !''ig. 1(a) kann auch durch einen !^leitenden Galliumarsenideinkristall mit einer hohen Störstellenkonzentration ersetzt werden. In diesem i('all wird durch Lösungsziehen mittels einer Lösung mit einem Gehalt von 4,5 g Gallium, 0,01 g 'üellurium und 0,7 g Galliumarsenid eine N-leitende Einkristallschicht auf den :t+-leitenden iiinkristall aufgewachsen, so daß man einen I+N-Aufbau erhält. In nachfolgenden Behandlungsstufen entsprechend den Behandlungsstufen nach den Fig. 1(c) bis 1(e) ergibt sich ein entsprechender PP+N-Aufbau. Anstelle des Lösungsziehverfahrens kann man zur , Abscheidung der beiden Einkristallschichten in gesonderten Behandlungsstufen auch das Epitaxialverfahren anwenden. Die Einstellung der Dicke der I+-öchicht kann auch durch verschiedene chemische folierverfahren anstelle von elektrolytischen Polierverfahren genügend genau erfolgen.
Fig. 2 zeigt die Verteilung der 3törstellenkonzentration in dem Kristallkörper nach Fig. 1(e) in schematischer Darstellung. Die Abszisse gibt den Abstand L von der Oberfläche 15 des Kristallkörpers nach Fig. 1(e) an, wogegen auf der*Ordinate di£ Störstellenkonzentration aufgetragen ist. In der oberen Ordinatenhalbebene'oberhalb der Abszissenach.se ist die Akzeptorkonzentration N^ aufgetragen (bei dem Kristallkörper nach Fig. 1 die Zinkkonzentration), wogegen in der unteren Halbebene, die Donatorkonzentration K^ angegeben ist (im Falle der Fig. 1 die Telluriumkonzentration). Die ausgezogene Vertei-Iuig3kurve 21 gibt schematisch die Verteilung der Störstellen-' konzentration aufgrund der oben beschriebenen Behandlung an. Tatsächlich stellt sich jedoch die Verteilung nach der gestrichelten Kurve 22 ein, da die Störstellen während des'Ziehens der verschiedenen Kristallschichten nach außen diffundieren. Folglich sind die übergänge zwischen der ί +-3chicht 12 mit 1/ü. und der P-Zone 14 sowie zwischen der i-+~ochicht 12 und der N-Zone 11 nicht steil. Im Rahmen dieser Beschreibung wird als effektive Dicke der P*-ächicht der Abstand zwischen dem i K-* tbergang und demjenigen lunkt festgelegt, wo die Konzentration genau den Mittelwert zwischen dem höchsten Konzentrationswert
BAD ORIGINAL
und dem Konzentrationswert 24 der i-Zone 14 erreicht. In dem Kristall der Fig. i(e) ist die i:+-ochicht 1 μ dick. Jelbst wenn die tatsächliche Dicke der. i-+~oc.hicht in der Größe von 2 u in der Behandlungsstufe nach i?ig. 1(d) ausgewählt wird, kann man die effektive Dicke auf 1/U oder weniger einstellen, indem während der Ab*oheidung der üristalischicht e-ine Erhitzung erfolgt» ' ' \ .-.
In dem Kristall nach Fig. 1(e) bewirken Elektronen, die bei Anlegen einer Spannung in Durchlaßrichtung aus dem Hi-Gbergang in die P-Zone injiziert werden, eine Bekombinationsstrahlung innerhalb der !-"^-Schicht 12, während deren Dicke im wesentlichen
J Λ
mit der Diffusionslänge der Elektronen übereinstimmt. Da die Löcherkonzentration in der l+-3chicht 12 hoch ist, erhält man/ eine intensive 'Lichtemission. Dagegen ist die Störstellenkonzentration in der anschließenden P-Zone 14 klein, so daß die Absorption des emittierten Lichts in dieser Zone gering ist. Auch in der anschließenden N-Zone 11 ist die Lichtabsorption
18 —^
gering, da dort tin« Storstellenkoneentration von 2 χ 10 cnT^ vorherrscht. Infolgedessen kann das in der P+-Schicht 12 · erzeugte Licht ohne merkliche Absorptionsschwächung nach außen treten.
Fig. 3 seigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wo zusätzlich eine N+-8chicht 31 in den Aufbau nach Fig. 1(e) eingefügt ist, damit man einen höheren Injektions wirkungsgrad erhält. Dieser Aufbau kann nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Z.B. können die P+-Schicht 52 und
wie die P-Zone 33 in entsprechender Weise, anhand der Fig. 1(a) bis 1(e) erläutert, auf einer N^Galliumarsenidschicht 31 mit einer
18 'S
Telluriumkonzentration von 8 χ 10 Atomen/cnr gezogen werden. Darauf wird die Schicht 31 auf ein© Dicke von etwa 5/U in der oben beschriebenen V/eise poliert; schließlich wird eine N-Zone
17 -5S 34 mit einer Telluriinnkonzentration von 5 x 10 'cm J in gleicher Weise wie. oben beschrieben gezogen« indem man eine Lösung mit* einem Gehalt von 4,5 g Gallium, 0,01 g Tellurium und 0,7 g Galliumarsenid benutzt.
Wenn durch diese Anordnung ein elektrischer Strom in Durchlaß-
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BAD OfUGJNAL
richtung fließt, steigt der Injektionewirkungsgrad aus der. N+-3chicht 31 in die !^-Schicht 32 an, wodurch die L'ichtemieaion infolge der Hekombinationsstrahlung in der P "'"-Schicht 32 weiter vermehrt wird. Obgleich die Lichtabsorption der N+-Schicht 31 für das in der P+-Schicht 32 erzeugte Licht nicht überragend groß ist, ist- es doch zweckmäßig, -die N+- ochicht 31 so dünn wie möglich zu machen, damit diese Lichtabsorption möglichst gering blei.t. Im Hahmen des Ausführungsbeispiels ist eine Dicke von 5/i gewählt. Bie Lichtabsorption in der P-Zone 33 und in der N-Zone 34 ist nach der obigen Beschreibung klein· Insgesamt bringt der Aufbau nach Fig. eine weitere Erhöhung der Ausbeute eines HaIbIeitersenders nach der Erfindung.
Pig. 4 zeigt' eine Diode mit induzierter Emission, .eine sog. ,Laserdiode. Dabei handelt es sich um eine Galliumarsenidlaserdiode mit einem PP+N-Aufbau aus einer I-Zone 4-1, einer I'+-Schicht 42 und einer N-Zone43. Die Dicke und Jtörstellenkonzentration einer jfden Zone oder Schicht entspricht den Werten für die Zonen 11, 12 und 1.4 in Fig. 1(e). Einander gegenüberliegende Stirnflächen 44 und 45 werden gespalten oder maschinell poliert, so daß man zueinander parallele, ebene Spiegelflächen zur Verwirklichung eines ffabry-Perot-Resonators erhält. Die beiden andern einander gegenüberliegenden ojbiraflachen 46 und 4? erhalten eine geringere Oberflächengüte. Auf den Ober- und Unterflächen wird durch nichtelektrolytische Flattierung Nickel abgeschieden und gesintert, so daß man Elektroden 48 und 49 erhält.
Wenn ein elektrischer otrom bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff in Durchlaßrichtung zwischen den Elektroden 48 und 49 fließt, setzt bei einer Stromdichte oberhalb eines ochwel-. lenwerts eine Laserschwingung ein. E±ttBeispiel solcher Arbeitswerte wird im folgenden angegeben. Bei einer Länge des Resonators (dem Abstand zwischen den Stirnflächen 44 und 4J?) von 150/u ergibt sich die Schwellenwert-Stromdichte etwa su 2000 A.cm"2 und die Wellenlänge der Schwingung zu 8490 A.
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BAD ORIGINAL
"1V' S
,Andererseits erhält man mit .einer bekannten ί +Ιί-Laserdiode, die nach dem Lösungsziehverfahren hergestellt war und bei der die Abmessungen des Kristalls und Größe der otörstellenkonzen-· tration in der Endzone und der 1+-Zone mit der Diode nach der Erfindung übereinstimmen, unter gleichen Anregungsbedingungen
eine Schwellenwert-Stromdichte von etwa 5000 A/cm und eine
ο Wellenlänge der Schwingung von 84?0 A. Die Laserdiode nach der Erfindung ist somit durch wesentlich geringere Lichtabsorptionsverluste ausgezeichnet.
Fig, 5. zeigt einen optischen Biodensender nach der Erfindung, wo das Licht auf der Seite der P-Zone austritt. Die Dicke und ^ die Störstellenkonsentration ^eder Zone oder Schicht des Pt+N- ™ Aufbaus entsprechen den Werten für den Aufbau nach Fig. i(e).
Bei bekannten optischen Sendern dieser Art macht man als Gegenmaßnahme zur Ausschaltung der Lichtabsorption in der 1-Zone dieselbe außerordentlich dünn. Im Rahmen der Erfindung absorbiert dagegen die 1-Zon.e 51 weniger des in der !-"^-Schicht 52 erzeugten Licht, so daß die Ausgangsintensität des Lichts ausreichend stark ist, ohne daß man die Zone ungewöhnlich dünn machen müßte. Die obere Elektrode 54 und die untere Gegenelektrode 55 sind durch Sintern von nichtelektrolytisch abgeschiedenem Nickel hergestellt." Wenn ein Strom in Durchlaßrichtung zwischen diesen Elektroden fließt, kann ein Ausgangsiichtbündel 56 in Sichtung senkrecht zu der Fläche des Übergangs durch die ϊ-Zone 51 nachgewiesen werden.
Fig. 6 zeigt einen weiteren Diodensender, bei dem eine Heflexionsflache 61 zur Erhöhung der Lichtausbeute des durch die K-Zone austretenden Lichtbündels dient. Die I-Zone 64, die Γ -ochicht 63 und die N-Zone 64 entsprechen jeweils den Zonen 14, 12 und 11 in Fig. 1(e). Die Reflexionsfläche 61 wird durch iolieren auf optische Güte Oder durch Plattieren mit einer Silberschicht hergestellt. Auf einem Teil der ReflexionsfläcMe 61 wird die Nickelelektrode 65 durch das oben beschriebene Verfahren erzeugt, entsprechend auf einem Teil der unteren
109665/1408
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163S359
Spiegelfläche 66 die Gegenelektrode 67. .*enri ein elektrischer Ütrom in Durchlaßrichtung zwischen den elektroden 65 und 6? fließt, tritt der in der 1:-+-*chicht 63"erzeugte Lichtanteil 68 durch die N-Zone nach unten und tritt aus dem Element aus, wogegen der nach oben gerichtete"Lichtanteil 69 durch die r-Zone 62 tritt und an der Heflexionsflache 61 reflektiert wird, worauf er wieder durch die 1-Zone.62, die I+-ochicht 6$ und schließlich durch die Γ.-Sone 64 austritt. Die I-Zone 62 und dit N-Zone 64 absorbieren das in der I:+-Schicht 63 erzeugte Licht nur zu einem geringen Anteil. Die I+-ochicht 63 absorbiert das reflektierte Licht nur'wenig., da die i:+-8chicht 53 vollständig innerhalb der Emissionszone"liegt und außerdem eine geringe Dicke hat. Das aus der N-Zone austretende Licht hat eine etwa doppelte Intensität gegenüber einem bekannten optischen Senderelement, wo das Licht durch die N-Zone ausgestrahlt wird und wo die 1-Zone einen großen Lichtanteil absor^ biert. Im Vergleich zu einem bekannten optischen oenderelement gleicher Größe und gleicher ätörstellenverteilung in der I+- ßchicht und in der N-Zone mit einem Lichtaustritt durch die N-Zone beträgt die Ausgangsintensität des optischen 3ehderelements mit versilberter fiefleacionsfläche nach der Erfindung gemäß Fig. 6 etwa da3 1,8-fache.
Wenn man bei dem optischen otßd#r«l6Ki*nt; nach Fig» 6 die . · untere Spiegelfläche 66 versilbert und als Reflexioneflache auebildet und das Liont durch dl« Oberfläche 61 austreten läßt, erreicht man.selbstverständlich eine entsprechende Wirkung wie zuvor beschrieben, d.h. die Lichtausgangsintensität steigt etwa auf das Doppelte gegenüber einem bekannten Diodensender an.
Wenn bei dem Element nach Fig. 5 die Elektrode 55 auf einem Teil der Unterfläche in entsprechender Weise wie die elektrode 67 in Fig. 6 angeordnet wird und die Unterfläche als Spiegelfläche 'ausgebildet ist, damit das Licht durch dieselbe au·- treten kann, kann man Lichtbündel nahezu gleicher Intensität
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in zwei zueinander entgegengesetzten dichtungen durch die 1-Zone 51 und- die IT-Zone 53 austreten lassen.
Im vorigen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, doch ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt. Die i'ig. Λ, 5 und 6 zeigen entsprechend der i-'i-j. 1 nur den H+N-Auf bau. Diese Ausführungsformen können jedoch auch durch einen IP+U+K-AUfbau nach Fig. 3 verwirklicht werden. Be.i einem Halbleitersender oder Halbleiterlaser, wo die Lichtemission in der H-Zone auftritt, kann men einen HN+P-Aufbau oder KN+P+P-Aufbau stattdessen vorsehen«, Man kann auch mehrere der oben beschriebenen Elemente innerhalb eines Grundkörpers hinterbringen, indem man eine selektive Ziehtechnik und eine selektive Diffus ionstechnik anwendet. Anateile von Galliumarsenid kann man auch andere Halbleiteratoffe mit direktem tbergangsverhalten benutzen, bei denen die Störstoffe zur Festlegung d-es LeitfätLgkeitstyps entsprechend dtn jeweiligen Gegebenheiten ausgewählt werden.
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Claims (7)

l· atentsnsprüche
1. Optischer Halbleitersender aus einem Kalbleiterkristall mit direktem Lbergangsvernalten, mit einer ersten Zone des einen Leitfähigkeitstyps und einer zweiten Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, die durch einen Ηί-ί/oergang voneinander getrennt sind, wobei innerhalb der ersten Zone in der Nähe des IN-Übergangs aufgrund eines ötromflusses in Durchlaßrichtung Hekombinationsstrahlung auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb, dieser ersten Zone (14) im Anschluß an den HS-Übergang und über den Bereich der .Diffusionslänge der Ladungsträger eine hochdotierte schicht (12) gleichen Leitfähigkeitstyps vorhanden ist.
2. Optischer Halbleitersender, dadurch gekennzeichnet, daß die ötörstellendichte innerhalb der hochdotierten Schicht mindestens das 1,5-fache des Wertes in der ersten Zone ausmacht;»
3. Optiacher Halbleitersender nach Anspruch. 1 oder 2 mit erzwungener Erniesion, dadurch gekennzeichnet, daß die hochdotierte Schicht in entartetem Zustand vorliegt.
4. Optischer Halbleitersender nach einem der Ansprüche 1 - 3> bei dem die Rekombinationestrahlung innerhalb der i-Zone auftritt, dadurch gekennzeichnet,. &*ß die hochdotierte Schicht innerhalb der P-Zone eine P+-Schicht ist.
5. Optischer Halbleitersender nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem die Rekombinationsstrahlung in der N-Zone auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die hochdotierte Schicht innerhalb der N~Zone eine N+-Schicht ist.
6. Optischer Halbleitersender nach einem der Ansprüche 1-5» " gekennzeichnet durch einen If^K^li-Halbleiterkörper.
7. Optischer Halbleitersender nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine parallel zu der.l-K-tbergangs. fläche verlaufende Oberfläche des Halbleiterkörpers als Spiegelfläche ausgebildet ist (Figur 6).
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Lee rs e i te
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