DE19911701A1 - Licht-emittierende AlGaInP-Bauelemente mit dünnen aktiven Schichten - Google Patents

Abstract

Der Extraktionswirkungsgrad eines Licht-emittierenden Bauelements kann verbessert werden, indem die absorbierenden Schichten des Bauelements so dünn wie möglich gemacht werden. Der innere Quantenwirkungsgrad nimmt ab, wenn die Bauelementschichten dünner werden. Eine optimale Dicke der aktiven Schicht wägt beide Wirkungen gegeneinander ab. Eine AlGaInP-LED umfaßt ein Substrat und Bauelementschichten, die eine untere AlGaInP-Begrenzungsschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive AlGaInP-Region eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine obere AlGaInP-Begrenzungsschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfassen. Der Absorptionsgrad der aktiven Region beträgt zumindest ein Fünftel des Gesamtabsorptionsgrads in dem Licht-emittierenden Bauelement. Das Bauelement umfaßt optimal zumindest eine Rücksetzschicht aus AlGaInP, die zwischen einer der Begrenzungsschichten und der aktiven Region angeordnet ist. Die obere p-Typ-Begrenzungsschicht kann mit Sauerstoff dotiert sein, um die Zuverlässigkeit zu verbessern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Licht-emit­ tierendes Halbleiterbauelement, das unter Verwendung einer Verbindungshalbleiterschicht aus AlGaInP, um eine aktive Schicht zu bilden, und eines p-n-Übergangs, um Ladungsträger in diese aktive Schicht zu injizieren, auf einem Substrat gebildet ist, wobei die Dicke der aktiven Schicht und der anderen beteiligten Schichten ausgewählt ist, um den Wir­ kungsgrad der Lichtemission zu optimieren.

Licht-emittierende Dioden (LEDs) werden in vielen Anwendun­ gen, die einen geringen Leistungsverbrauch, eine geringe Größe und eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, verbreitet verwendet. Energieeffiziente Dioden, die Licht in den Re­ gionen von gelb-grün bis rot des sichtbaren Spektrums emit­ tieren, enthalten aktive Schichten, die aus einer AlGaInP-Legierung gebildet sind. Die herkömmliche AlGaInP-LED, die in Fig. I gezeigt ist, umfaßt ein Halbleitersubstrat, bei­ spielsweise GaAs, eine untere Begrenzungsschicht, eine akti­ ve Schicht und eine obere Begrenzungsschicht, die alle in einer "Doppel-Heterostruktur"-Konfiguration angeordnet sind, gefolgt von einer optionalen Fensterschicht. Die Begren­ zungsschichten bestehen aus einem transparenten Halbleiter und verbessern den "inneren Quantenwirkungsgrad" der LED, der als der Bruchteil von Elektronen-Loch-Paaren in der ak­ tiven Schicht, die rekombinieren und Licht emittieren, defi­ niert ist. Die Fensterschicht, ebenfalls ein transparenter Halbleiter, erhöht die Verteilung des elektrischen Stroms über die aktive Schicht und erhöht den inneren Quantenwir­ kungsgrad der Diode.

Der innere Quantenwirkungsgrad einer AlGaInP-LED hängt unter anderem von der Dicke der aktiven Schicht und der Legie­ rungszusammensetzung derselben (die die Farbe des emittier­ ten Lichts bestimmt) sowie der Legierungszusammensetzung der Begrenzungsschichten ab. Fig. 2a zeigt den inneren Quanten­ wirkungsgrad einer Absorptionssubstrat-AlGaInP-LED, wenn die Dicke der aktiven Schicht geändert wird. Der Wirkungsgrad der LED hängt von dem Grad ab, mit dem die Elektronen oder Löcher (abhängig davon, wer der Minoritätsträger ist) in der aktiven Schicht strahlend rekombinieren. Die Legierungszu­ sammensetzungen und die Dotierungskonzentrationen der Be­ grenzungsschichten sind ausgewählt, um eine Potentialener­ giebarriere zwischen der aktiven und den Begrenzungsschich­ ten zu erzeugen. Ein relativ kleiner Bruchteil der injizier­ ten Minoritätsträger besitzt ausreichend kinetische Energie, um die Barriere zu überwinden und aus der aktiven Schicht hinaus zu diffundieren. Wenn folglich die Dicke der aktiven Schicht geringer ist als die Diffusionslänge der Minoritäts­ träger, erhöht sich die Minoritätsträgerkonzentration durch das Vorliegen der Begrenzungsschichten (wenn dem Bauelement ein konstanter Strom zugeführt wird). Dies hat eine Zunahme des inneren Quantenwirkungsgrads zur Folge, da die Rate, mit der die Träger strahlend rekombinieren, mit der Trägerdichte zunimmt. Wenn die Dicke der aktiven Schicht größer ist als die Diffusionslänge, nimmt der innere Quantenwirkungsgrad ab, da die Begrenzungsschichten die Trägerdichte nicht erhö­ hen.

Obwohl die Begrenzungsschichtzusammensetzungen ausgewählt sind, um die Begrenzungsenergie zu maximieren, ist diese Energie bei dem AlGaInP-Materialsystem nicht groß genug, um vollständig zu verhindern, daß Ladungsträger aus der aktiven Schicht "lecken". Bei den Legierungen mit breitem Energieab­ stand, die für die Begrenzungsschichten verwendet werden ((Al_xGa_1-x)_0,5In_0,5P mit x < 0,55), tritt eine nicht-strahlende Rekombination mit einer hohen Rate auf, so daß Ladungsträ­ ger, die aus der aktiven Schicht entweichen, im wesentlichen verloren sind, weshalb der innere Quantenwirkungsgrad der LED leidet. Die Größe des Leckstroms ist durch die Legie­ rungszusammensetzungen der aktiven Schicht und der benach­ barten Schichten sowie die resultierenden Unterschiede der Energieabstände derselben bestimmt. Wenn eine aktive Schicht mit einem breiteren Abstand verwendet ist, um Licht mit 590 nm zu erzeugen, ist die Trägerbegrenzung folglich schlech­ ter, als wenn die aktive Schicht Licht mit 630 nm erzeugt, wenn die LED sonst identisch ist. Folglich werden Fachleute erkennen, daß LEDs nicht Licht von nur einer Wellenlänge emittieren. Die LED-Wellenlänge ist an dem Punkt der maxi­ malen Photonenemission definiert. Die Rate, mit der Ladungs­ träger aus der aktiven Schicht entkommen, bezieht sich fer­ ner auf die Konzentration von Ladungsträgern, die an der Grenzfläche zwischen der aktiven und den Begrenzungsschich­ ten angeordnet sind. Diese Konzentration nimmt ab, wenn die Dicke der aktiven Schicht zunimmt. Werden diese zwei Effekte (Leckage und Trägerkonzentration) zusammengenommen, ändert sich die Dicke der aktiven Schicht für den höchsten inneren Quantenwirkungsgrad mit der Farbe des emittierten Lichts. Dies ist durch Fig. 2b dargestellt, die den Wirkungsgrad einer zweiten AlGaInP-LED, die bei einer kürzeren Wellen­ länge emittiert, als eine Funktion der Dicke der aktiven Schicht zeigt. Da die Begrenzungsenergie geringer ist, ist eine optimale aktive Schicht dicker.

In dem US-Patent 5,153,889 ist gezeigt, daß, wenn die aktive Schicht einer Absorptionssubstrat-AlGaInP-LED dicker ist als die Diffusionslänge der injizierten Minoritätsträger, die Doppelheterostruktur keine zusätzliche Begrenzung der Elek­ tronen und Löcher in der aktiven Schicht liefert. Wenn ande­ rerseits die aktive Schicht zu dünn ist (< 1500 Å, nach dem obigen US-Patent), ist die Trägerdichte in der aktiven Schicht so hoch, daß ein wesentlicher Bruchteil derselben in die Begrenzungsschichten entkommt. Für eine aktive p-Typ- Schicht mit einer Netto-Loch-Konzentration von etwa 5 × 10¹⁶ cm^-3 und einer Zusammensetzung der oberen Begrenzungsschicht (Al_0,7Ga_0,3)_0,5In_0,5P mit einer Netto-Loch-Konzentration von etwa 5 × 10¹⁷ cm^-3 ist die optimale Dicke der aktiven Schicht spezifiziert, um zwischen 1500 Å und 7500 Å zu liegen. In dem US-Patent 5,710,440 ist gezeigt, daß bei einer oberen Begrenzungsschicht aus (Al_0,7Ga_0,3)_0,5In_0,5P mit einer Netto- Loch-Konzentration von etwa 3 × 10¹⁷ cm^-3 die optimale Dicke der aktiven Schicht für eine Absorptionssubstrat-LED in ei­ nem Bereich zwischen 1,1 µm und 1,3 µm liegt.

Eine weitere Möglichkeit, auf die der innere Quantenwir­ kungsgrad verbessert werden kann, speziell für LEDs, die mit einer kurzen Wellenlänge emittieren, sind Mehrquantentopf- Strukturen (MQW-Strukturen; MQW = Multi Quantum Well). Bei diesen Bauelementen findet die Lichtemission in mehreren (üblicherweise fünf oder mehr) dünnen aktiven Quantentopf­ schichten des Licht-emittierenden AlGaInP (die auch als "Töpfe" bekannt sind) zwischen mehreren "Barrieren"-Schich­ ten einer anderen Legierungszusammensetzung aus AlGaInP, die für sichtbares Licht transparent sind, statt. Eine aktive Region besteht aus einer oder mehreren Licht-emittierenden Schichten. Für eine MQW-Struktur trennen optisch transparen­ te Barrierenschichten mit höherem Bandabstand die aktiven Schichten. Die Gesamtdicke der aktiven Region ist die Summe der Dicken aller aktiven Schichten (Töpfe) und Barrieren. Die Gesamtdicke der aktiven Schicht ist die Summe der Dicken aller einzelnen Licht-emittierenden aktiven Schichten (Töp­ fe). Für ein Bauelement mit einer einzelnen Licht-emittie­ renden Schicht sind die Dicke der aktiven Schicht und der aktiven Region identisch. Um einen Quantentopf zu bilden (in dem die Ladungsträger Quantengrößeneffekte zeigen), muß die Dicke der Töpfe kleiner als 200 Å sein, was etwa die Länge der Wellenfunktion eines thermischen Elektrons in AlGaInP bei der effektiven Massennäherung ist. Die exakte Dicke hängt von der Legierungszusammensetzung der Quantentöpfe und der Barrieren ab. Wenn die Ladungsträger, die aus dem dünnen Quantentopflecken, in einem zweiten oder dritten oder vier­ ten, usw., Topf rekombinieren können, ist der innere Quan­ tenwirkungsgrad der LED verbessert. Aus diesem Grund besit­ zen Quantentopf-LEDs typischerweise mehrere zehn Töpfe in der aktiven Region. Ferner wird die Gesamtdicke der Töpfe als die Dicke der aktiven Schicht beschrieben, da aus den Barrieren kein Licht emittiert wird. In dem US-Patent 5,410,159 ist ein Verfahren zum Bestimmen der optimalen Kom­ bination aus Topfdicken und Anzahl von Töpfen, um eine Ab­ sorptionssubstrat-LED mit einem hohen Wirkungsgrad-zu erzeu­ gen, beschrieben. Die Verwendung von vierzig Töpfen einer Dicke von 50 Å (für eine Gesamtdicke der aktiven Schicht von 2000 Å) mit einer Legierungszusammensetzung (Al_0,3Ga_0,7)_0,5In_0,5P erreichten die Autoren einen äußeren Quantenwirkungsgrad von ≈ 2,7% bei einem Treiberstrom von 20 mA und einer Emissions­ wellenlänge von 575 nm. In dem US-Patent 5,661,742 ist fer­ ner die Verwendung von aktiven MQW-Regionen beschrieben, ob­ wohl die Autoren die äußeren Quantenwirkungsgrade, die sie erreichten, nicht spezifizieren.

Der innere Quantenwirkungsgrad ist ein Faktor, der den "äußeren Quantenwirkungsgrad" einer LED bestimmt, der als das Verhältnis der Anzahl von Photonen, die die LED verlas­ sen, zu der Anzahl von Elektronen, die dieselbe durch die Kontakte betreten, definiert ist. Ein weiterer Faktor ist der "Extraktionswirkungsgrad", der als der Bruchteil von in der aktiven Schicht erzeugten Photonen, die aus den Halblei­ teroberflächen der LED entkommen und das umgebende Material betreten, definiert ist. Die optionale Fensterschicht ver­ bessert den Extraktionswirkungsgrad, indem dieselbe ermög­ licht, daß mehr Licht das Halbleitermaterial verläßt. Der Extraktionswirkungsgrad einer LED kann stark verbessert wer­ den, indem die untere Begrenzungsschicht auf ein transparen­ tes Substrat (TS), nicht ein absorbierendes, entweder auf ge­ wachsen oder mechanisch aufgebracht wird. Der Extraktions­ wirkungsgrad von TS-AlGaInP-LEDs kann näherungsweise doppelt so hoch sein wie der von AS-AlGaInP-LEDs (AS = Absorptions­ substrat), was den äußeren Quantenwirkungsgrad der LED nähe­ rungsweise um einen Faktor von zwei erhöht.

Der Extraktionswirkungsgrad einer Transparentsubstrat-LED (TS-LED) wird durch das Vorliegen jeglicher Schichten in der LED reduziert, die einen Energieabstand aufweisen, der gleich oder kleiner als der der Licht-emittierenden Schich­ ten ist. Der Grund dafür ist, daß ein bestimmter Teil des Lichts, der durch die aktive Schicht emittiert wird, durch die Absorptionsschichten fällt, bevor derselbe die LED ver­ läßt. Typischerweise, jedoch nicht ausschließlich, sind Ab­ sorptionsschichten aus Legierungen von (Al_xGa_1-x)_0,5In_0,5P ge­ bildet, wobei x < 0,55, oder von Al_yGa_1-yAs und verwandten Le­ gierungen. Diese Schichten müssen zwischen der aktiven Schicht und der Fensterschicht und zwischen der unteren Be­ grenzungsschicht und dem Substrat angeordnet sein. Diese. Absorptionsschichten sind enthalten, da dieselben die Anzahl von Fehlstellen oder anderen Defekten in der aktiven Schicht reduzieren, oder sind verwendet, um das LED-Herstellungsver­ fahren zu vereinfachen. Eine weitere Wirkung besteht darin, Bandversätze an Heterogrenzflächen zu reduzieren, die die Spannung senken, die an die Kontakte angelegt werden muß, um einen speziellen Strom durch die Diode zu treiben. Da die Absorptionsschichten dazu tendieren, Licht kürzerer Wellen­ länge effektiver zu absorbieren als Licht längerer Wellen­ länge, erleiden LEDs, die bei 590 nm emittieren, einen größeren Verhaltensnachteil aufgrund des Vorliegens dieser Schichten als LEDs, die bei 640 nm emittieren.

Eine Absorption in der aktiven Region reduziert ebenfalls den Extraktionswirkungsgrad. Fig. 3 ist ein Diagramm von Licht, das durch eine Transparentsubstrat-AlGaInP-LED fällt. Der Pfeil stellt das Licht dar, das durch die aktive Schicht emittiert wird, wenn ein elektrischer Strom über die Kontak­ te der LED an dem pn-Übergang injiziert wird. Dieser Licht­ strahl wird zu der Unterseite des Bauelements hin emittiert, wird von dem Rückseitenkontakt reflektiert und fällt erneut durch das Substrat, die untere Begrenzungsschicht und die aktive Schicht. Die aktive Schicht reabsorbiert einen Teil dieses Lichtstrahls, während derselbe durch dieselbe fällt, wie durch die Verdünnung der Linie, die den Lichtstrahl dar­ stellt, angezeigt ist. Der Absorptionskoeffizient der akti­ ven Schicht ist typischerweise nicht so groß wie der der Schichten mit schmalem Abstand in der LED. Da jedoch Licht­ strahlen an den inneren Oberflächen der LED mehrmals reflek­ tiert werden können (und mehrmals durch die aktive Schicht fallen), bevor dieselben entkommen, kann jedoch ein wesent­ licher Bruchteil des emittierten Lichts in der aktiven Schicht absorbiert werden. Im Gegensatz dazu fällt Licht, das durch die aktive Schicht einer Absorptionssubstrat-LED emittiert wird, nur einmal durch die aktive Schicht, da Licht, das von einer inneren Oberfläche reflektiert wird, allgemein vollständig durch das Substrat absorbiert wird. Daher besitzt die Absorption in der aktiven Schicht einen geringen Einfluß auf den äußeren Quantenwirkungsgrad einer AS-LED.

Wenn Licht durch die aktive Schicht absorbiert wird (ent­ weder eine einzelne Schicht oder eine Mehrzahl von Schich­ ten, die in einer Mehrtopfkonfiguration angeordnet sind), werden Elektronen-Loch-Paare gebildet, die strahlend oder nicht-strahlend rekombinieren können. In aktiven AlGaInP-Schichten wird nur ein Bruchteil der absorbierten Photonen wieder emittiert. Dieser Bruchteil ist äquivalent zu dem in­ neren Quantenwirkungsgrad der aktiven Schicht und ist durch die Legierungszusammensetzung der aktiven Schicht (d. h. die Emissionswellenlänge der LED) und die Vorliebe von Elektro­ nen-Loch-Paaren, durch kristalline Defekte oder Unreinheiten nicht-strahlend zu rekombinieren, bestimmt. Bei einer 590 nm-LED werden typischerweise 5 bis 50% der absorbierten Pho­ tonen durch die aktive Schicht wieder emittiert. Folglich sind 95 bis 50% des Lichts, das ursprünglich durch die akti­ ve Schicht emittiert und nachfolgend durch dieselbe absor­ biert wurde, unwiederbringlich verloren, was eine Abnahme des Extraktionswirkungsgrads und des äußeren Quantenwir­ kungsgrads des Bauelements zur Folge hat.

Gemäß dem Stand der Technik fokussierten Techniken zum Ver­ bessern des Wirkungsgrads von AlGaInP-LEDs auf das Bestimmen der Dicke der aktiven Schicht, die den größten inneren Quan­ tenwirkungsgrad zur Folge hat, und auf die Erhöhung des Ex­ traktionswirkungsgrads der LED durch das Beseitigen des ab­ sorbierenden Substrats.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Licht-emittierende Diode mit einem erhöhten Wirkungsgrad zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Licht-emittierende Diode gemäß Anspruch 1 gelöst.

Der Extraktionswirkungsgrad einer TS-LED kann weiter verbes­ sert werden, indem alle absorbierenden Schichten, ein­ schließlich der aktiven Schicht, so dünn wie möglich gemacht werden. Jedoch haben bei AlGaInP-LEDs ultradünne aktive Schichten eine Abnahme des inneren Quantenwirkungsgrads der LED zur Folge. Eine optimale Dicke der aktiven Schicht wird die Wirkungen des zunehmenden Extraktionswirkungsgrads und des abnehmenden inneren Quantenwirkungsgrads gegeneinander abwägen. Folglich besitzt die TS-LED weder einen optimalen Extraktionswirkungsgrad noch einen optimalen inneren Quan­ tenwirkungsgrad, wenn der äußere Quantenwirkungsgrad dersel­ ben maximiert ist.

Die vorliegende Erfindung ist eine LED, die eine aktive AlGaInP-Region aufweist, die eine Dicke der aktiven Schicht besitzt, die einen überlegenen äußeren Quantenwirkungsgrad in einer Transparentsubstrat-LED liefert, während Kompromis­ se zwischen η_innen (innerer Quantenwirkungsgrad) und η_Extraktion (Extraktionswirkungsgrad) berücksichtigt. Da η_innen eine Funktion vieler Eigenschaften ist, speziell der Zusam­ mensetzung der aktiven Region und der Begrenzungsschichten, ist die optimale Dicke für einen speziellen AlGaInP-LED-Ent­ wurf spezifisch. Die Dicke und die Anzahl von Schichten in der aktiven Region sind spezifiziert, um einen höheren äuße­ ren Quantenwirkungsgrad zu liefern. Ferner ändert sich der äußere Quantenwirkungsgrad der LED mit einem verlängerten Betrieb nicht wesentlich. Spezifische Bereiche für die Dicke der aktiven Schicht, die Dicke der Begrenzungsschichten und weitere Zustände der beteiligten Elemente können den äußeren Quantenwirkungsgrad und die Herstellbarkeit erhöhen.

Die LED umfaßt Bauelementschichten, die auf einem Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps gebildet sind. Die Bauele­ mentschichten besitzen einen Gesamtabsorptionsgrad (Gesamt­ absorbanz). Diese Schichten umfassen eine untere Begren­ zungsschicht aus einer AlGaInP-Legierung des ersten Leitfä­ higkeitstyps, eine aktive Region aus AlGaInP eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine obere Begrenzungsschicht aus einer AlGaInP-Legierung des zweiten Leitfähigkeitstyps. Der Absorptionsgrad der aktiven Region ist zumindest ein Fünftel des Gesamtabsorptionsgrads, und der Absorptionsgrad der ak­ tiven Region ist geringer als 0,2. Um die Zuverlässigkeit und die Herstellbarkeit zu verbessern, kann die LED optional eine oder zwei Rücksetzschichten aus AlGaInP aufweisen, wo­ bei die Rücksetzschicht zwischen einer der Begrenzungs­ schichten und der aktiven Region angeordnet ist. Die Rück­ setzschichten liefern eine Region, in der Dotierungsmittel­ atome während einer Hochtemperaturverarbeitung wandern kön­ nen, während der p-n-Übergang an dem gleichen Ort in der fertigen LED beibehalten wird. Überdies können die Rücksetz­ schichten die Empfindlichkeit des inneren Quantenwirkungs­ grads auf Änderungen der Temperatur der LED reduzieren. Die obere p-Typ-Begrenzungsschicht kann mit Sauerstoff dotiert sein, um die Zuverlässigkeit der LED zu erhöhen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die bei liegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein bekanntes Licht-emittierendes Transparentsub­ strat-Bauelement;

Fig. 2A und 2B den inneren Quantenwirkungsgrad von zwei AS-LEDs;

Fig. 3 Licht, das durch das Bauelement, das in Fig. 1 gezeigt ist, fällt;

Fig. 4 die Abhängigkeit des Quantenwirkungsgrads von der Dicke der aktiven Schicht für eine TS-LED;

Fig. 5 den Absorptionskoeffizienten einer Legierung aus AlGaInP als eine Funktion der Photonenenergie;

Fig. 6 den Prozentsatz von Licht, das durch mehrere ver­ schiedene TS-LED-Wafer transmittiert wird;

Fig. 7 den relativen äußeren Quantenwirkungsgrad einer 590 nm-TS-LED mit aktiven Schichten unterschiedlicher Dicke;

Fig. 8 den relativen äußeren Quantenwirkungsgrad einer 630 nm-TS-LED mit aktiven Schichten unterschiedlicher Dicke;

Fig. 9A und 9B ein schematisches Diagramm einer LED mit einer dünnen aktiven Schicht und Begrenzungsschich­ ten aus Al_0,5In_0,5P und einer LED mit Rücksetzschich­ ten;

Fig. 10 den äußeren Quantenwirkungsgrad von LEDs, die dünne aktive Schichten, die Licht mit 590 nm emittieren, Rücksetzschichten und variierende p-Typ-Dotierungs­ pegel in der aktiven Schicht besitzen;

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines speziellen Aus­ führungsbeispiels des Bauelements mit aktiver Mehr­ topfregion;

Fig. 12 den äußeren Quantenwirkungsgrad von drei LEDs als eine Funktion des Stroms: Kurve a entspricht einer bekannten LED; Kurve b entspricht einer LED mit ei­ ner aktiven Schicht einer Dicke von 2000 Å; und Kur­ ve c entspricht einer LED mit aktiven Mehrtopf­ schichten, die aus vier Licht-emittierenden Schich­ ten von 500 Å bestehen;

Fig. 13 die Verschlechterung des äußeren Quantenwirkungs­ grads von drei unterschiedlichen 590 nm-LEDs nach einem verlängerten Betrieb; und

Fig. 14 die Verschlechterung des äußeren Quantenwirkungs­ grads von LEDs, die dünne aktive Schichten und Rücksetzschichten aufweisen, nach einem verlänger­ ten Betrieb.

Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit des inneren Quantenwirkungs­ grads, des Extraktionswirkungsgrads und des äußeren Quanten­ wirkungsgrads von der Dicke der aktiven Schicht für eine Licht-emittierende AlGaInP-Transparentsubstrat-Diode (TS-LED). Der äußere Quantenwirkungsgrad ist das Produkt des in­ neren Quantenwirkungsgrads und des Extraktionswirkungsgrads:

η_außen = η_innen × η_Extraktion

Für einen Bereich von Dicken der aktiven Schicht, der in Fig. 4 gezeigt ist, ist der äußere Quantenwirkungsgrad durch den inneren Quantenwirkungsgrad begrenzt, während in einem anderen Bereich von dickeren aktiven Schichten der äußere Quantenwirkungsgrad durch den Extraktionswirkungsgrad be­ grenzt ist. Eine TS-LED mit einem optimalen äußeren Quanten­ wirkungsgrad besitzt eine Dicke der aktiven Schicht, die ausgewählt ist, um den Einfluß des inneren Quantenwirkungs­ grads und des Extraktionswirkungsgrads auszugleichen, wie durch den Punkt a gezeigt ist. Im Gegensatz dazu besitzt eine AS-LED mit einem optimalen äußeren Quantenwirkungsgrad auch einen optimalen inneren Quantenwirkungsgrad, wobei die Dicke der aktiven Schicht gewählt ist, um diesen Wirkungs­ grad zu maximieren, wie durch den Punkt b gezeigt ist. Da der innere Quantenwirkungsgrad der LED von vielen Schicht­ spezifischen Eigenschaften abhängt, beispielsweise der Zu­ sammensetzung und der Dotierung der Bauelementschichten, ändert sich die Dicke der aktiven Schicht für einen maxima­ len äußeren Quantenwirkungsgrad. Einige der spezifischen Abhängigkeiten werden detailliert nachfolgend beschrieben.

Der Extraktionswirkungsgrad hängt von der Dicke der aktiven Schicht nur ab, wenn die Absorption in dieser Region ein si­ gnifikanter Bruchteil der Gesamtabsorption in der LED ist. In einem Extremfall ist die aktive Schicht die einzige ab­ sorbierende Schicht in der LED, beispielsweise einer Trans­ parentsubstrat-LED, wobei das Ändern der Dicke derselben eine große Wirkung auf den Extraktionswirkungsgrad hat. Im anderen Extremfall, beispielsweise einer Absorptions-Sub­ strat-LED mit einer dünnen aktiven Schicht (< 2000 Å) trägt die aktive Schicht wenig zu der Gesamtabsorption in dem Bau­ element bei, wobei eine Reduzierung der Dicke desselben den Extraktionswirkungsgrad nicht signifikant verbessert.

Das Ausmaß, mit dem eine spezielle Schicht Licht absorbiert, kann durch das Definieren eines Absorptionsgrads (absor­ bance) für die Schicht mittels des folgenden Ausdrucks quan­ tifiziert werden:

Absorptionsgrad = 1-exp[-α(λ_peak).L] Gl. (1)

wobei a der Absorptionskoeffizient der Schicht bei der Spit­ zenwellenlänge (λ_peak) des Emissionsspektrums der LED ist, und wobei L die Dicke derselben Schicht ist. Wenn der Ab­ sorptionsgrad definiert wird, wird angenommen, daß Licht mit einem senkrechten Einfall durch die Schicht fällt. Licht, das unter einem schrägen Winkel durch die Schicht fällt, be­ wegt sich durch eine scheinbare Schichtdicke, die größer als L ist, so daß Gleichung 1 den minimalen Absorptionsgrad, den die aktive Schicht besitzen wird, darstellt. Es ist für Fachleute erkennbar, daß bei einer Halbleiterschicht, die die Schicht unter derselben teilweise bedeckt, der Absorp­ tionsgrad bezüglich des Verhältnisses der Fläche der Halb­ leiterschicht zu der Fläche der LED berechnet werden sollte.

Gemäß Gleichung 1 wird eine Schicht mit einem hohen Absorp­ tionskoeffizienten oder einer großen Dicke mehr Licht absor­ bieren, als eine Schicht mit einem geringen Absorptionskoef­ fizienten und einer geringen Dicke. Fig. 5 zeigt den Absorp­ tionskoeffizienten, ausgedrückt in cm^-1, als eine Funktion der Photonenenergie für Licht-emittierendes Direktabstands- AlGaInP. Die Energie ist als die Differenz zwischen der Energie des einfallenden Photons und der Energie der Photo­ nen, die die AlGaInP-Schicht emittiert, ausgedrückt. In ei­ ner LED existieren typischerweise mehrere Absorptionsschich­ ten, wobei der Gesaintabsorptionsgrad in der Bauelement­ schicht (alle Schichten in der LED mit Ausnahme des Sub­ strats) durch die folgende Summe bestimmt ist:

wobei in dem Bauelement i Halbleiterschichten existieren, die Licht absorbieren, das durch die aktive Schicht emit­ tiert wird, einschließlich der aktiven Schicht selbst (oder der aktiven Schichten, wenn mehr als eine existieren) und ausschließlich des Substrats (wiederum unter der Annahme ei­ nes senkrechten Lichteinfalls auf die Schichten). Um den Vorteil der Reduzierung der Dicke der aktiven Schicht zu ma­ ximieren, kann die bevorzugte relative Absorption der akti­ ven Schichten und der "parasitären" absorbierenden Schichten mathematisch durch das Vergleichen des Absorptionsgrads in der aktiven Region mit dem Gesamtabsorptionsgrad der Bauele­ mentschichten ausgedrückt werden. Der Absorptionsgrad der aktiven Region ist durch die folgende Summe bestimmt:

wobei sich das Suffix AL auf die j Licht-emittierenden akti­ ven Schichten in der aktiven Region der LED bezieht. Die "Dicke der aktiven Schicht" ist die Summe der Dicken der j Licht-emittierenden aktiven Schichten. Für ein optimales Bauelement ist der Absorptionsgrad der aktiven Region auf den Gesamtabsorptionsgrad wie folgt bezogen:

(Aktivregion-Absorptionsgrad) ≧ 1/5 (Gesamtabsorptionsgrad) Gl. (4)

Gleichung 4 fordert, daß der Absorptionsgrad der aktiven Re­ gion zumindest ein Fünftel des Gesamtabsorptionsgrads in den Halbleiterbauelementschichten ist.

Die Dicken der parasitären absorbierenden Schichten in einer LED liegen typischerweise in der Größenordnung von 100-1000 Å, wie von Itaya, u. a. in "Current-voltage characte­ ristics of p-p isotype InGaAlP/GaAs heterojunction with a large valence-band discontinuity," Japanese Journal of Applied Physics Bd. 32, S. 1919-1922, 1993, beschrieben ist. Die Dicke ist am unteren Ende aufgrund der Notwendigkeit, eine Schicht dick genug aufzuwachsen, um bei einer Massen­ herstellung durch OMVPE (metal-organic chemical vapor depo­ sition) oder MBE (molecular beam epitaxy) reproduzierbar zu sein und die gewünschte Wirkung aufzuweisen, begrenzt, und ist am oberen Ende durch die Notwendigkeit, parasitäre Ver­ luste zu minimieren, begrenzt, speziell wenn die Schicht zwischen der aktiven Region und der Fensterschicht der LED angeordnet ist. Wenn die parasitären Schichten aus In_0,5Ga_0,5P gebildet sind, das für eine (Al_xG_1-x)_0,5In_0,5P-Legierung den Schlimmstfall-Absorptionskoeffizienten aufweist, entsprechen die obigen Dicken einem Bereich von Absorptionsgraden von 0,04-0,34 (für eine Emissionswellenlänge von 555 nm, das die kürzeste Emissionswellenlänge von Direktabstand-AlGaInP ist. Gleichung 4 erfordert, daß der minimale Absorptionsgrad der aktiven Region in dem Bereich von 0,01-0,085 liegt.

Wenn Gleichung 4 erfüllt ist, hat das Ändern der Dicke der aktiven Schicht eine bedeutsame Wirkung auf den Extraktions­ wirkungsgrad der LED. Wenn beispielsweise der Absorptions­ grad der aktiven Schicht in der LED etwas geringer ist als ein Fünftel des Gesamtabsorptionsgrads, verringert ein Redu­ zieren der Dicke der aktiven Schicht um einen Faktor von zwei den Gesamtabsorptionsgrad des Bauelements um = 10%. Der Extraktionswirkungsgrad wird aufgrund der Reflexionsverluste in dem Bauelement um einen geringeren Betrag zunehmen. Je­ doch kann dieser Verbesserungsbetrag des Bauelementverhal­ tens nicht wiederholbar von Rauschen bei den experimentellen Messungen des äußeren Quantenwirkungsgrads unterschieden werden. Daher sollte der Absorptionsgrad der aktiven Schicht einen größeren Einfluß auf den äußeren Quantenwirkungsgrad haben, wobei Gleichung 4 diese Anforderung erfüllt.

Der maximale Absorptionsgrad der aktiven Region einer opti­ malen LED hängt von dem inneren Quantenwirkungsgrad der ak­ tiven Region ab. Für eine bei 590 nm emittierende LED kann der innere Quantenwirkungsgrad geringer als 5% sein. Wenn der Absorptionsgrad der aktiven Region 0,45 beträgt (ent­ sprechend einer Dicke der aktiven Schicht von 7500 Å, wie sie gemäß dem Stand der Technik üblicherweise verwendet wird), besitzt der Lichtstrahl nach jedem Durchlauf des Licht­ strahls durch die aktive Schicht einen Anteil von 0,57 sei­ ner ursprünglichen Intensität. Eine optimale aktive Region hat zur Folge, daß die Einzeldurchlaufintensität eines Lichtstrahls minimal beeinträchtigt wird, was dadurch defi­ niert ist, daß derselbe zumindest einen Anteil von 0,8 sei­ ner ursprünglichen Intensität besitzt. Diese Bedingung für eine Einzeldurchlaufintensität ist durch alle Transparent­ substrat-AlGaInP-LEDs, die studiert wurden, erfüllt und hat einen verbesserten äußeren Quantenwirkungsgrad derselben zur Folge. Für eine AlGaInP-LED mit einem inneren Quantenwir­ kungsgrad von 5% entspricht dies einer Dicke der aktiven Schicht von 3800 Å und einem Absorptionsgrad von 0,26. Einige AlGaInP-LEDs, speziell diejenigen, die im grünen Bereich emittieren, besitzen innere Quantenwirkungsgrade, die gerin­ ger als 5% sind. Um eine aktive Schicht mit einem inneren Quantenwirkungsgrad, der « 5% (nahezu Null) ist, unterzu­ bringen, kann eine obere Grenze für den Absorptionsgrad der aktiven Region bei 0,2 festgelegt werden, was einer Dicke der aktiven Schicht von 2800 Å entspricht. Für eine LED mit einem höheren inneren Quantenwirkungsgrad kann der Absorp­ tionsgrad der aktiven Region größer als 0,2 sein, während die Einzeldurchlauftransmittanz von 0,8 beibehalten wird. Jedoch wird eine dünnere aktive Schicht einen höheren Ex­ traktionswirkungsgrad besitzen und ist bevorzugt. Um den Extraktionswirkungsgrad zu optimieren, existiert folglich keine untere Grenze für den Absorptionsgrad der aktiven Re­ gion, mit Ausnahme der Anforderung von Gleichung 4.

Fig. 6 zeigt den Prozentsatz der Transmission von Licht durch mehrere TS-AlGaInP-LED-Wafer, von denen jeder eine unterschiedliche Dicke der aktiven Schicht aufweist. Diese Figur zeigt die Wirkung der Dicke der aktiven Schicht auf die Fähigkeit von Licht, mit einer minimalen Absorption durch die aktive Schicht zu gelangen. Die Absorption auf­ grund zusätzlicher Schichten, die in diesen LEDs vorliegen, ist ebenfalls gezeigt. Bei einem Ausführungsbeispiel einer bei 590 nm emittierenden AlGaInP-TS-LED beträgt der Absorp­ tionsgrad der aktiven Schicht 0,15, während der Absorptions­ grad der parasitären Schichten 0,15 beträgt. Diese LED be­ sitzt einen äußeren Quantenwirkungsgrad, der um 28% größer ist als der einer LED gemäß dem Stand der Technik, die einen Absorptionsgrad der aktiven Schicht von 0,45 besitzt und sonst identisch ist.

Ein weiterer Parameter, der die optimale Dicke der aktiven Schicht bestimmt, ist die Legierungszusammensetzung der ak­ tiven Schicht (die die Farbe des Lichts, das die LED emit­ tiert, bestimmt). Fig. 7 zeigt für eine LED, die ein trans­ parentes Substrat, eine untere Begrenzungsschicht aus Al_0,5In_0,5P, die auf dem Substrat gebildet ist, und eine aktive Schicht aus (Al_0,3Ga_0,7)_0,5In_0,5P (die bei 590 nm emit­ tiert) von unterschiedlicher Dicke, die auf der unteren Be­ grenzungsschicht gebildet ist, eine obere Begrenzungsschicht aus Al_0,5In_0,5P, die auf der aktiven Schicht gebildet ist, und eine Fensterschicht aufweist, den relativen äußeren Quanten­ wirkungsgrad, wenn sich die Dicke der aktiven Schicht än­ dert. Der äußere Quantenwirkungsgrad nimmt zu, wenn die Dicke der aktiven Schicht von 100 Å auf 2000 Å zunimmt. Der Wirkungsgrad nimmt ab, wenn die Dicke der aktiven Schicht auf 7500 Å erhöht wird. Die Abnahme des äußeren Wirkungs­ grads von 2000 Å-7500 Å ist ein Ergebnis des geringeren Ex­ traktionswirkungsgrads und der geringeren Trägerdichten in den dickeren aktiven Schichten, was die Rate der strahlenden Rekombination reduziert. Wenn die Dicke der aktiven Schicht unter 1000 Å verringert wird, wird die Leckrate der Minori­ tätsträger aus der aktiven Schicht hoch, so daß der Bauele­ mentwirkungsgrad über diesen Bereich abnimmt. Da die Eigen­ schaften der beteiligten Schichten in der LED nicht perfekt gesteuert werden können, wird die optimale Dicke der aktiven Schicht über dem Bereich von 1000-2500 Å variieren, ent­ sprechend eines Absorptionsgrads von 0,08-0,18. LEDs, die bei weniger als 600 nm emittieren, zeigen über diesen Be­ reich von Absorptionsgraden der aktiven Schicht ebenfalls ein verbessertes Verhalten.

Im Vergleich zeigt Fig. 8 für eine LED, die ein transparen­ tes Substrat, eine untere Begrenzungsschicht aus Al_0,5In_0,5P, die auf dem Substrat gebildet ist, eine aktive Schicht aus (Al_0,1Ga_0,9)_0,5In_0,5P (die bei 630 nm emittiert) einer ver­ änderlichen Dicke, die auf der unteren Begrenzungsschicht gebildet ist, eine obere Begrenzungsschicht aus Al_0,5In_0,5P, die auf der aktiven Schicht gebildet ist, und eine Fenster­ schicht aufweist, den relativen äußeren Quantenwirkungsgrad, wenn die Dicke der aktiven Schicht variiert. Der äußere Quantenwirkungsgrad nimmt ab, wenn die Dicke der aktiven Schicht von 100 Å auf 7500 Å erhöht wird. Der maximale äußere Quantenwirkungsgrad wird für eine Dicke der aktiven Schicht von weniger als 500 Å erreicht (entsprechend eines Absorp­ tionsgrads von 0,04). Entsprechend den oben beschriebenen Wirkungen wird der innere Quantenwirkungsgrad abnehmen, wenn die Dicke der aktiven Schicht über einen bestimmten Punkt unter 100 Å hinaus reduziert wird. Da der Energieabstand der aktiven Schicht in der roten LED kleiner ist als in der gel­ ben LED und die Legierungszusammensetzungen der Begrenzungs­ schichten für beide LEDs die gleichen sind, ist die Träger­ begrenzung in der roten LED überlegen. Folglich sind bei dem roten Bauelement die Wirkungen einer Trägerleckage aus der aktiven Schicht nur bei viel dünneren aktiven Schichten si­ gnifikant, wobei die optimale aktive Schicht viel dünner ist. LEDs, die bei mehr als 620 nm emittieren, zeigen ein verbessertes Verhalten über den Bereich von Dicken der akti­ ven Schicht von 200 Å-1500 Å. In gleicher Weise existieren Daten, die zeigen, daß LEDs, die in dem Wellenlängenbereich von 600-620 nm emittieren, optimale äußere Quantenwir­ kungsgrade besitzen, wenn die Dicke der aktiven Schicht in dem Bereich von 500 Å-2500 Å liegt.

Ein Problem bei dünneren aktiven Schichten liegt darin, daß der innere Quantenwirkungsgrad viel empfindlicher hinsicht­ lich Abweichungen der Dotierungspegel in den Begrenzungs­ schichten wird, was den Herstellungsertrag reduziert und somit die Kosten der LEDs erhöht. Bei einem Ausführungsbei­ spiel einer AlGaInP-LED wird die obere Begrenzungsschicht während des Aufwachsens mit einem p-Typ-Dotierungsmittel, beispielsweise Zn oder Mg, dotiert. Während der Wafer nach­ folgenden Hochtemperatur-Verarbeitungsschritten unterzogen wird, diffundiert das p-Typ-Dotierungsmittel aus der oberen Begrenzungsschicht. Der innere Quantenwirkungsgrad ist am größten, wenn der p-n-Übergang exakt an der Grenzfläche zwi­ schen der aktiven Schicht und der unteren n-Typ-Begrenzungs­ schicht angeordnet ist, da der Heteroübergang die Anzahl von Elektronen erhöht, die der p-n-Übergang in die aktive p-Typ-Schicht injizieren wird. Die Umverteilung von Dotie­ rungsmitteln während des Aufwachsens und der nachfolgenden Verarbeitungen kann bewirken, daß der p-n-Übergang nicht op­ timal angeordnet ist.

Wenn die aktive Schicht dünn ist und die benachbarten Be­ grenzungsschichten dotiert sind, ist es wahrscheinlicher, daß der p-n-Übergang aufgrund kleiner Abweichungen der an­ fänglichen Dotierungsmittelkonzentrationen in den Begren­ zungsschichten fehlplaziert sein wird. Beispielsweise wurde ansprechend auf eine 20%ige Änderung der Konzentration von Dotierungsmittelatomen in der oberen Begrenzungsschicht eine siebenfache Änderung des äußeren Quantenwirkungsgrads von LEDs mit aktiven Schichten einer Dicke von 1000 Å beobachtet. Diese Empfindlichkeit wird durch die Verwendung von Rück­ setzschichten reduziert. Diese sind unbeabsichtigt dotierte Schichten zwischen der aktiven und den Begrenzungsschichten, in die während des Aufwachsens oder der Verarbeitung Dotie­ rungsmittelatome von den Begrenzungsschichten diffundieren. Die Dicke dieser Schichten ist gewählt, um zu bewirken, daß der p-n-Übergang für den Fall eines Bauelements mit nur ei­ ner oberen Rücksetzschicht am Ende des gesamten Bauelement­ herstellungsverfahrens an der Heterogrenzfläche zwischen un­ terer Begrenzungsschicht und aktiver Schicht angeordnet ist. Für den Fall eines Bauelements mit einer unteren Rücksetz­ schicht ist die optimale Position des p-n-Übergangs zwischen der Heterogrenzfläche zwischen der unteren Rücksetzschicht und der aktiven Schicht und der Heterogrenzfläche zwischen der unteren Begrenzungsschicht und der unteren Rücksetz­ schicht. Die Diffusionskoeffizienten des Dotierungsmittels durch die unterschiedlichen Schichten in dem Bauelement, ebenso wie die Temperatur und die Dauer der Verarbeitungs­ schritte, bestimmen die notwendigen Dicken der Rücksetz­ schichten. Überdies können die Rücksetzschichten aus einer Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Halbleiter-Le­ gierungen oder -Verbindungen, die für das Licht, das durch die aktive Schicht emittiert wird, transparent sind, gebil­ det sein. Die Rücksetzschichten können ferner Schichten auf­ weisen, in denen sich die Zusammensetzung der Legierung räumlich ändert, beispielsweise linear abgestuft oder para­ bolisch abgestuft.

Fig. 9a zeigt eine schematische Darstellung einer LED 10A mit einer dünnen aktiven Schicht 12 und Begrenzungsschichten 14A, 14B aus Al_0,5In_0,5P. Wenn bei diesem Bauelement zuviel p-Typ-Dotierungsmittel in der oberen Begrenzungsschicht 14B existiert, kann dasselbe in die untere n-Typ-Begrenzungs­ schicht diffundieren, was bewirkt, daß der p-n-Übergang de­ plaziert ist. Fig. 9b zeigt eine LED 10B, die eine dünne ak­ tive Schicht 12, eine obere AlGaInP-Rücksetzschicht 16 und Al_0,5In_0,5P-Begrenzungsschichten 14A, 14B aufweist. Die obere Rücksetzschicht 16 wurde nicht dotiert. Während des Aufwach­ sens der Fensterschicht 18 diffundiert das p-Typ-Dotierungs­ mittel durch die obere Begrenzungsschicht 14B, die obere Rücksetzschicht 16 und die aktive Schicht 12. Die Dicke der oberen Rücksetzschicht 16 oder von optionalen unteren Rück­ setzschichten ist gewählt, um die Wahrscheinlichkeit zu ma­ ximieren, daß der p-n-Übergang ordnungsgemäß angeordnet ist, nachdem alle Hochtemperatur-Verarbeitungsschritte abge­ schlossen sind. Obwohl diese Figuren nicht explizit eine un­ tere Rücksetzschicht zeigen, kann eine solche verwendet wer­ den, um eine Speicherwirkung oder eine Diffusion der n-Typ- Dotierungsmittel aufzunehmen.

Bei einem Ausführungsbeispiel bewirken die Hochtemperatur- Verarbeitungsschritte, denen die LED unterworfen wird, daß das p-Typ-Dotierungsmittel zwischen 5000 Å und 10 000 Å von der oberen p-Typ-Begrenzungsschicht diffundiert. Folglich würde eine LED mit dünner aktiver Schicht optimalerweise eine Ge­ samtdicke der aktiven Schicht und der oberen Rücksetzschicht von zwischen 5000 Å und 10 000 Å, vorzugsweise 7500 Å, aufwei­ sen. Es wurde herausgefunden, daß LEDs, die bei 590 nm emit­ tieren, mit aktiven Schichten einer Dicke von 2000 Å und obe­ ren Rücksetzschichten mit einer Dicke von 5500 Å ein überle­ genes Verhalten liefern. Für eine LED mit 630 nm könnte das optimale Bauelement eine aktive Schicht mit einer Dicke von 500 Å mit einer oberen Rücksetzschicht einer Dicke von 7000 Å aufweisen. Es wurde beobachtet, daß der äußere Quantenwir­ kungsgrad dieser Bauelemente sich nicht um mehr als 5% än­ dert, ansprechend auf eine Änderung des Dotierungspegels der oberen Begrenzungsschicht von 20%. Dies zeigt die Wirksam­ keit der Rücksetzschichten bei der Verbesserung des Ertrags des Herstellungsverfahrens.

Wenn eine Rücksetzschicht in der LED verwendet wird, wird die Zusammensetzung dieser Schicht, da sie an die aktive Re­ gion angrenzt, eine Wirkung auf den inneren Quantenwirkungs­ grad besitzen. Der äußere Quantenwirkungsgrad einer bevor­ zugten LED, die ein transparentes Substrat, eine untere Be­ grenzungsschicht aus Al_0,5In_0,5P, die auf dem Substrat gebil­ det ist, eine aktive Schicht aus (Al_0,3Ga_0,7)_0,5In_0,5P einer Dicke von 2000 Å, die auf der unteren Begrenzungsschicht ge­ bildet ist, eine obere Rücksetzschicht aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5- In_0,5P einer Dicke von 5500 Å, die auf der aktiven Schicht ge­ bildet ist, eine obere Begrenzungsschicht aus Al_0,5In_0,5P, die auf der oberen Rücksetzschicht gebildet ist, und eine Fen­ sterschicht aufweist, besitzt bei 5 mA einen äußeren Quan­ tenwirkungsgrad von 18,4%. Eine unterlegene LED besitzt eine obere Rücksetzschicht, die aus Al_0,5In_0,5P gebildet ist, und ist sonst identisch. Der äußere Quantenwirkungsgrad dieser LED beträgt bei 5 mA 16,7%, was 10% weniger als der der be­ vorzugten LED ist. Zusätzlich wurden Messungen hinsichtlich LEDs durchgeführt, bei denen die obere Rücksetzschicht aus (Al_0,8Ga_0,2)_0,5In_0,5P und (Al_0,5Ga_0,5)_0,5In_0,5P gebildet ist. Bei keinem dieser Fälle war der äußere Quantenwirkungsgrad der LED größer als der der LED mit einer oberen Rücksetzschicht, die aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P gebildet ist. Folglich besitzt eine bevorzugte LED eine obere Rücksetzschicht, die aus die­ ser speziellen Zusammensetzung aus AlGaInP gebildet ist. Die Zusammensetzung der Rücksetzschicht verbessert den inneren Quantenwirkungsgrad des Bauelements, da dieselbe den Betrag des Leckstroms aus der aktiven Schicht reduziert. Diese Re­ duzierung des Leckstroms wird teilweise durch die geringere Rate einer nicht-strahlenden Rekombination in der Rücksetz­ schicht bewirkt.

Ein weiterer Faktor, der den Leckstrom beeinflußt, ist der relative Dotierungspegel der aktiven Region und der oberen Rücksetzschicht. Der Leckstrom wird geringer sein, wenn die obere Rücksetzschicht stärker dotiert ist. Bei einer LED mit einer oberen Rücksetzschicht, die aus Al_0,5In_0,5P gebildet ist, ist der Dotierungspegel in der oberen Rücksetzschicht geringer als bei einer oberen Rücksetzschicht, die aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P gebildet ist. Dies wird durch eine Diffusion und eine Akkumulation des p-Typ-Dotierungsmittels während Hochtemperatur-Verarbeitungsschritten von der Rück­ setzschicht in die aktive Schicht bewirkt. Der Energieab­ stand von (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P ist geringer als der von Al_0,5In_0,5P, was einen höheren Dotierungspegel in der (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P-Rücksetzschicht zur Folge hat. Daher ist eine (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P-Rücksetzschicht gegenüber einer Al_0,5In_0,5P-Rücksetzschicht bevorzugt.

Die überlegene Trägerbegrenzung einer LED mit einer oberen Rücksetzschicht, die aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P gebildet ist, verbessert ferner die Fähigkeit der Diode, ihren inneren Quantenwirkungsgrad beizubehalten, wenn die Temperatur der­ selben sich ändert. Bei typischen AlGaInP-LEDs, die bei 590 nm emittieren, nimmt der innere Quantenwirkungsgrad um nähe­ rungsweise 1-2% pro Grad Celsius Temperaturzunahme der LED ab. Die Rate, mit der der Wirkungsgrad abnimmt, hängt von der Legierungszusammensetzung der aktiven Schicht ab, wobei die Rate für LEDs mit längerer Wellenlänge abnimmt. Der in­ nere Quantenwirkungsgrad einer AlGaInP-LED, die eine obere Rücksetzschicht aufweist, die aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P gebildet ist, nimmt verglichen mit einer LED mit Rücksetz­ schichten, die aus einer Legierung mit einem höheren Al- Mol-Bruchteil gebildet sind, mit zunehmender Temperatur nicht so schnell ab. Eine LED, die auf einem transparenten Substrat gebildet ist, mit einer unteren Begrenzungsschicht, die aus Al_0,5In_0,5P gebildet ist, einer aktiven Schicht einer Dicke von 2000 Å, die aus (Al_0,3Ga_0,7)_0,5In_0,5P auf der unteren Begrenzungsschicht gebildet ist, und einer oberen Begren­ zungsschicht, die aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P auf der aktiven Schicht gebildet ist, zeigte eine Abnahme des inneren Quan­ tenwirkungsgrads von -1,3%/°C, während eine identische LED, mit der Ausnahme, daß die obere Rücksetzschicht aus (Al_0,8Ga_0,2)_0,5In_0,5P gebildet war, eine Abnahme von -1,4%/°C zeigte.

In dem US-Patent 5,732,098 ist eine AlGaInP-LED mit (Al_xGa_1-x)_0,5In_0,5P-Schichten zwischen der aktiven Schicht und Al_0,5In_0,5P-Begrenzungsschichten beschrieben, wobei der Ener­ gieabstand der zwischenliegenden Schichten geringer ist als der der Begrenzungsschichten oder der Aluminium-Mol-Bruch­ teil der zwischenliegenden Schichten gering ist. Zum Zwecke der Verbesserung der Elektronenbegrenzung in der aktiven Schicht oder weiterer Verhaltenscharakteristika des Bauelements kann jedoch die Zusammensetzung aus AlGaInP in den Rücksetzschichten gewählt sein, um mit den Begrenzungs­ schichten oder der aktiven Schicht nicht Gitter-angepaßt zu sein, und kann einen breiteren Energieabstand aufweisen als die Begrenzungsschichten, oder kann einen höheren Al-Mol- Bruchteil als die obere Begrenzungsschicht aufweisen. Eine Transparentsubstrat-AlGaInP-LED mit einer unteren Begren­ zungsschicht aus Al_0,5In_0,5P, einer aktiven Schicht einer Dicke von 2000 Å aus (Al_0,3Ga_0,7)_0,5In_0,5P, die auf der unteren Begrenzungsschicht gebildet ist, einer ersten Rücksetz­ schicht aus Al_0,6,5In_0,385P mit einer Dicke von 500 Å, die auf der aktiven Schicht gebildet ist, einer zweiten Rücksetz­ schicht einer Dicke von 5000 Å, die aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P auf der ersten Rücksetzschicht gebildet ist, und einer obe­ ren Begrenzungsschicht, die aus Al_0,5In_0,5P auf der zweiten Rücksetzschicht gebildet ist, besitzt einen äußeren Quanten­ wirkungsgrad, der 10% größer ist als der einer LED, bei der die erste Rücksetzschicht nicht vorliegt, die zweite Rück­ setzschicht eine Dicke von 5500 Å aufweist, und die sonst identisch ist. Die erste Rücksetzschicht, die aus Al_0,6,5In_0,385P gebildet ist, bewirkt, daß der innere Quanten­ wirkungsgrad höher ist, da dieselbe einen größeren Bandab­ stand als die obere Begrenzungsschicht und die zweite Rück­ setzschicht aufweist, was einen geringeren Leckstrom aus der aktiven Schicht zur Folge hat.

Ein weiterer Parameter, der den inneren Quantenwirkungsgrad der aktiven Schicht beeinflußt, ist der Dotierungspegel der­ selben. Die Rate der strahlenden Rekombination ist propor­ tional zu dem Produkt der Elektronen- und Loch-Dichten. Die Begrenzungsschichten erhöhen den Wirkungsgrad der LED durch das Erhöhen der Elektronen- und Loch-Dichten in der aktiven Schicht. Die Dichten werden ferner durch den Einschluß einer größeren Zahl von Dotierungsmittelatomen in der aktiven Schicht erhöht. Fig. 10 zeigt den äußeren Quantenwirkungs­ grad von LEDs mit 590 nm, die aktive Schichten einer Dicke von 2000 Å und obere (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P-Rücksetzschichten aufweisen, wenn der p-Typ-Dotierungspegel in der aktiven Schicht geändert wird. Diese Figur zeigt, daß der äußere Quantenwirkungsgrad verbessert ist, wenn der Dotierungspegel 10¹⁷ cm^-3 übersteigt, und dazu tendiert, zuzunehmen, wenn der Dotierungspegel zunimmt. Über einer bestimmten Konzen­ tration (näherungsweise 10¹⁹ cm^-3, abhängig von dem Dotie­ rungsmittelatom) bewirkt die große Konzentration von Dotie­ rungsmittelatomen die Bildung von Fehlstellen oder anderen Defekten, die den inneren Quantenwirkungsgrad der LED redu­ zieren. Daher besitzt eine bevorzugte LED eine aktive Schicht, die mit einer größeren Konzentration als 10¹⁷ cm³ und von weniger als 10¹⁹ cm³ dotiert ist.

Der innere Quantenwirkungsgrad kann, speziell für LEDs mit kurzen Wellenlängen, verbessert werden, indem die aktive Schicht durch mehrere aktive Quantentopfregionen ersetzt wird, die unter Verwendung mehrerer (< 5) dünner Schichten aus AlGaInP zwischen mehreren Schichten einer transparenten AlGaInP-Legierung gebildet sind. Um einen Quantentopf zu bilden, muß die Dicke der aktiven AlGaInP-Schicht geringer sein als die Wellenlänge der Elektronenwellenfunktion in AlGaInP (näherungsweise 200 Å). Da es schwierig ist, eine gleichmäßige Zusammensetzung und Dicke für mehrere aktive Quantentopfschichten bei einer Massenherstellungsumgebung beizubehalten, ist die Verwendung dickerer Töpfe bevorzugt. Dickere Töpfe zeigen keine Quantenbegrenzungseffekte, wie z. B. eine reduzierte Emissionswellenlänge. Die Verwendung mehrerer dicker Töpfe erhöht den inneren Quantenwirkungsgrad der aktiven Region verglichen mit einer einzelnen aktiven Schicht einer größeren Dicke, da die Trägerdichte in den Töpfen größer ist, was eine höhere Rate an strahlender Re­ kombination zur Folge hat. Gleichzeitig muß der Absorptions­ grad der aktiven Region (wie sie durch Gleichung 3 berechnet wird) der Anforderung genügen, kleiner als 0,2 zu sein.

Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung einer aktiven Mehrtopfregion in einer LED. Die Figur zeigt eine LED, die eine aktive Region, eine obere Rücksetzschicht, die aus (Al_xG_1-x)_0,5In_0,5P gebildet ist, und Begrenzungsschichten, die aus Al_0,5In_0,5P gebildet sind, aufweist. Die Barrierenschich­ ten, die zwischen den aktiven Schichten in der aktiven Re­ gion angeordnet sind, sind aus (Al_xGa_1-x)_0,5In_0,5P gebildet, wobei gilt: x = 0,55-1,0. Die Barrierenschichten können aus einem beliebigen Halbleitermaterial gebildet sein, das für das Licht, das durch die aktiven Schichten emittiert wird, transparent ist, wie z. B. Gitter-angepaßtes oder Gitter­ fehlangepaßtes AlGaInP oder AlGaAs. Die Zusammensetzungen und Dicken der Schichten (Töpfe und Barrieren) sind gewählt, um den äußeren Quantenwirkungsgrad für die LED zu maximie­ ren, wobei erwartet wird, daß die optimalen Werte für unter­ schiedliche Legierungszusammensetzungen der Töpfe (und daher Emissionswellenlängen) unterschiedlich sind. Fig. 12 zeigt den äußeren Quantenwirkungsgrad von drei unterschiedlichen LEDs als eine Funktion des Stroms (L-I-Kurven). Kurve a ist die L-I-Kurve für eine LED mit 590 nm mit einer aktiven Schicht, die 7500 Å dick ist, und Begrenzungsschichten, die aus Al_0,5In_0,5P gebildet sind. Kurve b ist die L-I-Kurve für eine weitere LED mit 590 nm mit einer aktiven Schicht, die 2000 Å dick ist, einer oberen Rücksetzschicht einer Dicke von 5500 Å, die aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P gebildet ist, und Be­ grenzungsschichten, die aus Al_0,5In_0,5P gebildet sind. Kurve c ist die L-I-Kurve für eine LED mit 590 nm mit einer aktiven Region, die vier aktive Schichten einer Dicke von 500 Å ent­ hält, wobei zwischen jeweiligen aktiven Schichten eine Bar­ rierenschicht einer Dicke von 500 Å aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P angeordnet ist. Die LED enthält ferner eine obere (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P-Rücksetzschicht einer Dicke von 4000 Å und Al_0,5In_0,5P-Begrenzungsschichten. Wenn die LEDs mit 20 mA be­ trieben werden, besitzt das Bauelement, das Kurve a zugeord­ net ist, einen äußeren Quantenwirkungsgrad von 4,5%, das Bauelement, das der Kurve b zugeordnet ist, besitzt einen äußeren Quantenwirkungsgrad von 5,8%, während das Bauele­ ment, das der Kurve c zugeordnet ist, einen äußeren Quanten­ wirkungsgrad von 7,8% besitzt. Die "Töpfe" in der aktiven MW-Schicht sind nicht dünn genug, um Quantenbegrenzungsef­ fekte (wie z. B. einen vergrößerten effektiven Energieab­ stand) zur Folge zu haben, so daß die Emissionswellenlänge aller drei LEDs ähnlich ist. Der gleiche Trend wird für den äußeren Quantenwirkungsgrad mit einer Dicke der aktiven Schicht für die unterschiedlichen Wellenlängen beobachtet, die vorher erläutert wurden und in den Fig. 7 und 8 ge­ zeigt sind. Da eine MQW-Struktur mehrere Licht-emittierende Schichten enthält, ist die Dicke der aktiven Schicht die Summe der Dicken aller Licht-emittierenden Schichten in dem Mehrtopffall. Die Dicken der optischen transparenten Barrie­ ren sind in diesem Gesamtmaß nicht enthalten.

Der innere Quantenwirkungsgrad wird teilweise aufgrund des verbesserten Einschlusses der p-Typ-Dotierungsmittelatome in den Töpfen verbessert. Dies erhöht die Lochkonzentration in den Töpfen und erhöht folglich die Rate der strahlenden Re­ kombination, was wiederum den inneren Quantenwirkungsgrad erhöht. Eine dreifache Zunahme der Dotierungsmittelkonzen­ tration in den Töpfen wurde durch eine sekundäre Ionenmas­ senspektrometrie des Bauelements, das der Kurve c zugeordnet ist, beobachtet. Wenn die LED Hochtemperatur-Verarbeitungs­ schritten ausgesetzt wird, diffundieren die Dotierungsmit­ telatome aus den Barrieren und in die Töpfe. Die Dotierungs­ mittelatome sammeln sich in den Töpfen, da dieselben in der Schmalabstand-AlGaInP-Legierung, die die Töpfe bildet, lös­ licher sind als in der AlGaInP-Legierung mit breiterem Ab­ stand, die die Barrieren bildet. Ein weiterer Grund für den verbesserten inneren Quantenwirkungsgrad besteht darin, daß die Majoritätsladungsträger (Elektronen oder Löcher) dazu tendieren, aus den Barrierenschichten mit weiterem Energie­ abstand in die Töpfe mit schmalerem Abstand zu diffundieren. Dies erhöht die Rate der strahlenden Rekombination weiter.

Die Fähigkeit einer LED, während des Betriebs den äußeren Quantenwirkungsgrad beizubehalten, ist ein wichtiger Ver­ haltensparameter. Die Zusammensetzung der oberen Rücksetz­ schicht beeinflußt die Zuverlässigkeit der LED. Fig. 13 zeigt die Verschlechterung des äußeren Quantenwirkungsgrads während des Betriebs für bei 590 nm emittierende LEDs mit aktiven Schichten einer Dicke von 2000 Å und oberen Rücksetz­ schichten einer Dicke von 5500 Å, die aus verschiedenen Zu­ sammensetzungen aus (Al_xGa_1-x)_0,5In_0,5P gebildet sind. Diese Figur zeigt, daß sich, wenn die obere Rücksetzschicht aus AlGaInP mit einem geringeren Al-Gehalt gebildet ist, der äußere Quantenwirkungsgrad mit der Zeit weniger verschlech­ tert. Die Zuverlässigkeit der LED mit der oberen Rücksetz­ schicht aus (Al_0,5Ga_0,5)_0,5In_0,5P ist gegenüber der der oberen Rücksetzschicht aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P überlegen, wobei diese Zusammensetzung jedoch aufgrund des vorher genannten Vorteils beim äußeren Quantenwirkungsgrad, wenn die obere Rücksetzschicht aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P gebildet ist, bevor­ zugt ist. In anderen Worten heißt das, daß nach einem ver­ längerten Betrieb der verbleibende äußere Quantenwirkungs­ grad einer LED mit einer Rücksetzschicht aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5­ In_0,5P größer ist als der einer LED mit einer Rücksetzschicht aus (Al_0,5Ga_0,5)_0,5In_0,5P.

Eine weitere Technik zum verbessern der Zuverlässigkeit von AlGaInP-LEDs ist die Verwendung einer Sauerstoffdotierung in Schichten benachbart zu der aktiven Region, wie in der UK-Patentanmeldung 2,301,934A beschrieben ist. Diese Schrift lehrt, daß Sauerstoff oder andere Unreinheiten die Zuverläs­ sigkeit von LEDs verbessert, indem die Bildung oder Ausbrei­ tung von Defekten, die die Lebensdauer von Elektronen und Löchern reduzieren, verhindert wird. Die Schichten benach­ bart zu der aktiven Schicht sollten mit Sauerstoff dotiert werden, da der Leckstrom in diesen Schichten am höchsten ist, wobei die Bildung von Defekten in diesen Schichten den Leckstrom erhöht. Schichten, die entfernt von der aktiven Schicht angeordnet sind, besitzen kleinere Leckströme, wes­ halb nicht erwartet wurde, daß eine Sauerstoffdotierung in diesen Schichten die Zuverlässigkeit der LED verbessert.

Fig. 14 zeigt die Verschlechterung des äußeren Quantenwir­ kungsgrads nach einem verlängerten Betrieb für 590 nm-LEDs, die aktive Schichten einer Dicke von 2000 Å und obere Rück­ setzschichten einer Dicke von 5500 Å aus (Al_0,65Ga_0,35)_0,5In_0,5P aufweisen. Kurve a zeigt ein Bauelement, das kein Sauer­ stoffdotiermittel enthält. Kurve b zeigt ein Bauelement, das Sauerstoff nur in der oberen Begrenzungsschicht enthält. Kurve c zeigt ein Bauelement, das Sauerstoff sowohl in der oberen Begrenzungsschicht als auch in der zwischenliegenden oberen Rücksetzschicht enthält. Nach einem verlängerten Be­ trieb ist der verbleibende äußere Quantenwirkungsgrad der LED am höchsten, wenn Sauerstoff in der entfernten oberen Begrenzungsschicht vorliegt, ungeachtet dessen, ob die nahe obere Rücksetzschicht mit Sauerstoff dotiert ist. Es ist für Fachleute zu erkennen, daß, wenn eine Rücksetzschicht aus einer Mehrzahl von Schichten aus unterschiedlichen Halblei­ termaterialien gebildet ist, jede dieser Schichten, die ent­ fernt von der aktiven Schicht sind, mit Sauerstoff dotiert werden kann, wobei die Zuverlässigkeit der LED verbessert wird.

Beim Vergleich des äußeren Quantenwirkungsgrads dieser Bau­ elemente wurde herausgefunden, daß der Wirkungsgrad (vor einer Belastung) am höchsten ist, wenn kein Sauerstoff ver­ wendet wird, und am geringsten, wenn Sauerstoff sowohl in der oberen Begrenzungsschicht als auch in der oberen Rück­ setzschicht vorliegt. Ferner wurde beim Messen der Wirkung von unterschiedlichen Sauerstoffdotierungspegeln in der obe­ ren Begrenzungsschicht herausgefunden, daß, wenn die Sauer­ stoffkonzentration (entsprechend der Messung durch die se­ kundäre Ionenmassenspektrometrie) geringer als 1 × 10¹⁷ cm^-3 war, die Zuverlässigkeit der LED gering war. Wenn die Sauer­ stoffkonzentration 5 × 10¹⁸ cm^-3 überschritt, war der innere Quantenwirkungsgrad der LED schlecht. Daher beträgt der be­ vorzugte Bereich von Sauerstoffdotierungsmittelkonzentratio­ nen in der oberen Begrenzungsschicht 1 × 10¹⁷ cm^-3 bis 5 × 10¹⁸ cm^-3.

Fachleute werden erkennen, daß diese Grundsätze und Lehren auf eine Anzahl von LED-Bauelementstrukturen erweitert wer­ den können, einschließlich einer Absorptionssubstrat-LED mit einer Spiegelschicht, die zwischen der aktiven Region und dem Substrat angeordnet ist, ebenso wie LEDs, die aus ande­ ren Materialsystemen hergestellt sind (beispielsweise AlGaAs oder InGaN).

Claims (11)

1. Licht-emittierendes Bauelement mit folgenden Merkmalen:
einem Halbleitersubstrat mit einem ersten Leitfähig­ keitstyp;
Bauelementschichten, die auf dem Halbleitersubstrat ge­ bildet sind, mit einem Gesamtabsorptionsgrad, die fol­ gende Schichten umfassen:
eine untere Begrenzungsschicht (14A), die auf dem Sub­ strat gebildet ist, aus einer AlGaInP-Legierung des ersten Leitfähigkeitstyps;
eine aktive Region aus AlGaInP (12) mit einem Absorp­ tionsgrad von weniger als 0,2, die auf der unteren Be­ grenzungsschicht gebildet ist; und
eine obere Begrenzungsschicht (14B), die auf der akti­ ven Region gebildet ist, aus einer AlGaInP-Legierung eines zweiten Leitfähigkeitstyps; und
wobei der Absorptionsgrad der aktiven Region zumindest ein Fünftel des Gesamtabsorptionsgrads ist.

2. Licht-emittierendes Bauelement nach Anspruch 1, das fer­ ner eine Halbleiterfensterschicht (18) von dem zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf der oberen Begrenzungsschicht gebildet ist, aufweist, wobei die Fensterschicht für das Licht, das durch die aktive Schicht emittiert wird, transparent ist.

3. Licht-emittierendes Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, das ferner folgende Merkmale aufweist:
eine Rücksetzschicht (16) aus einer Legierung aus AlGaInP, die zwischen der aktiven Region und einer der unteren und der oberen Begrenzungsschicht angeordnet ist,
wobei die Legierungszusammensetzung der Rücksetzschicht (Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP ist, wobei x ≧ 0,55 und 0 ≦ y ≦ 1.

4. Licht-emittierendes Bauelement nach Anspruch 3, bei dem die obere Begrenzungsschicht (14B) mit Sauerstoff do­ tiert ist und die Konzentration des Sauerstoffs größer als 10¹⁷ cm^-3 und kleiner als 5 × 10¹⁸ cm^-3 ist.

5. Licht-emittierendes Bauelement nach Anspruch 4, bei dem die Rücksetzschicht (16) zwischen der aktiven Region und der oberen Begrenzungsschicht positioniert ist, wobei die Rücksetzschicht mit Sauerstoff dotiert ist und eine Sauerstoffkonzentration von mehr als 10¹⁵ cm^-3 und weni­ ger als 5 × 10¹⁶ cm^-3 aufweist.

6. Licht-emittierendes Bauelement nach Anspruch 3, bei dem die aktive Region (12) ferner folgende Merkmale auf­ weist:
j aktive Schichten aus einer Legierung aus AlGaInP, die Licht emittiert; und
j-1 Barrierenschichten, die für das Licht, das durch die aktiven Schichten emittiert wird, transparent sind, wo­ bei jede Barrierenschicht zwischen zwei aktiven Schich­ ten angeordnet ist.

7. Licht-emittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Halbleitersubstrat transparent ist.

8. Licht-emittierendes Bauelement nach Anspruch 7, bei dem:
der zweite Leitfähigkeitstyp ein p-Typ ist; und
die aktive Region (12) eine p-Typ-Dotierungsmittelkon­ zentration über 10¹⁷ cm^-3 und unter 10¹⁹ cm^-3 enthält.

9. Licht-emittierendes Bauelement nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die aktive Region (12) wirksam ist, um eine Wel­ lenlänge von weniger als 600 nm zu emittieren, und bei dem die Gesamtdicke der aktiven Schichten zwischen 1000 Å und 2500 Å liegt.

10. Licht-emittierendes Bauelement nach Anspruch 7, bei dem die aktive Region (12) wirksam ist, um eine Wellenlänge zwischen 600 und 620 nm zu emittieren, und bei dem die Gesamtdicke der aktiven Schichten zwischen 500 Å und 2500 Å liegt.

11. Licht-emittierendes Bauelement nach Anspruch 7, bei dem die aktive Region (12) wirksam ist, um eine Wellenlänge von mehr als 620 nm zu emittieren, und bei dem die Ge­ samtdicke der aktiven Schichten zwischen 200 Å und 1500 Å liegt.