Die Erfindung betrifft eine Lumineszenzdiode mit einem N-leitenden A "1B ^Halbleitersubstrat und einer
einlegierten P-Zone bei der Maßnahmen vorgesehen sind, durch die die Zahl der Versetzungen im
Kristallgitter klein gehalten wird. Eine derartige Lumineszenzdiode ist aus »Siemens Zeitschrift« 42
(1968) Heft 2, S. 79 - 95 bekannt. Der Druckschrift läßt sich jedoch kein Hinweis darauf entnehmen, wie die
Vermeidung von Kristallimperfektionen auf einfache Weise und reproduzierbar durchgeführt werden kann.The invention relates to a light-emitting diode with an N-conducting A " 1 B ^ semiconductor substrate and an alloyed P-zone in which measures are provided by which the number of dislocations in the crystal lattice is kept small. Such a light-emitting diode is from" Siemens Zeitschrift "42 (1968) No. 2, pp. 79 - 95. However, there is no indication from the publication of how the avoidance of crystal imperfections can be carried out in a simple and reproducible manner.
Die Lichtausbeute legierter Lumineszenzdioden wird begrenzt durch die nichtstrahlende Rekombination an
einem Versetzungsgitter, das in der rückkristallisierten Schicht in der Nähe der Aufwachsgrenze entsteht. Der
innere Wirkungsgrad der Lumineszenzdiode wird dadurch auf etwa 15% herabgesetzt. Für eine sogenannte
Kugcldiode resultiert daraus eine äußere Lichtausbeute von 2%; für Dioden mit einem plättchenförmigen
Kristall ist die Lichtausbeute um et-va den Faktor 10 niedriger. Dioden mit einem plättchenförmigen Kristall
sind aber technologisch bedeutend einfacher herzustellen als die sogenannten Kugeldioden.The light yield of alloyed luminescence diodes is limited by the non-radiative recombination
a dislocation lattice that arises in the recrystallized layer in the vicinity of the growth limit. Of the
This reduces the internal efficiency of the light emitting diode to around 15%. For a so-called
Ball diode results in an external light yield of 2%; for diodes with a platelet-shaped
Crystal, the light output is about a factor of 10 lower. Diodes with a platelet-shaped crystal
but are technologically significantly easier to manufacture than the so-called ball diodes.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, konkrete Möglichkeiten zur Erhöhung der
Kristallperfektion in legierten Lumineszenzdioden anzugeben.The present invention has for its object to provide specific ways to increase the
Indicate crystal perfection in alloyed luminescent diodes.
Diese Aufgabe wird bei einer Lumineszenzdiode der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch
gelöst, daß die unterschiedlichen Gitterkonstanten im ^nißV-Halbleitersubstrat und in der einlegierten
P-Zone durch den zusätzlichen Einbau von Elementen der III. und/oder V. Gruppe des Periodensystems in die
rückkristallisierte Zone und/oder das Halbleitersubstrat an einander angepaßt sind.This object is achieved in the case of a light-emitting diode of the type mentioned at the outset according to the invention
solved that the different lattice constants in the ^ nissV semiconductor substrate and in the alloyed
P-Zone through the additional installation of elements from III. and / or V. group of the periodic table in the
Recrystallized zone and / or the semiconductor substrate are matched to one another.
Das in der Nähe der Legierungsgrenze befindliche
Versetzungsgitter der legierten Lumineszenzdiode entsteht durch die unterschiedlichen Gitterkonstanten
im /^'''ßV-Halbleitersubstrat und in der einlegierten
S P-Zone, die beispielsweise durch Einlegieren einer Zinn-Zink-Legierungspille erzeugt wird. Das Netzwerk
ist um so dichter, je mehr sich die Gitterkonstanten unterscheiden, und verschwindet bei identischen Gitterkonstanten.
Damit ist gleichzeitig die erwünschte Zunahme der Lichtausbeute der Lumineszenzdiode
verknüpftThe one located near the alloy boundary
The dislocation lattice of the alloyed luminescent diode is created by the different lattice constants
in the / ^ '' 'ßV semiconductor substrate and in the alloyed
S P zone, which is created, for example, by alloying a tin-zinc alloy pill. The network
is the more dense, the more the lattice constants differ, and disappears when the lattice constants are identical.
This is at the same time the desired increase in the light yield of the light emitting diode
connected
Eine Anpassung der Gitterkonstanten ist erfindungsgemäß durch den zusätzlichen Einbau von geeigneten
Elementen der III. und V.Gruppe des Periodensystems in die rückkristallisierte Zone oder das Substrat möglich.
Infolge Mischkristallbildung ist dann jede Gitterkonstante zwischen den Gitterkonstanten der Grenzfälle
einstellbar.
Zum Verkleinern der Gitterkonstanten sind vorzugsweise Bor und Aluminium sowie Stickstoff und
Phosphor vorgesehen. Zum Vergrößern der Gitterkonstanten sind vorzugsweise Indium und Thallium sowie
Antimon und Wismut vorgesehen.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Figur.An adaptation of the lattice constants is according to the invention by the additional installation of suitable elements of III. and V group of the periodic table in the recrystallized zone or the substrate possible. As a result of mixed crystal formation, each lattice constant can then be set between the lattice constants of the borderline cases.
To reduce the lattice constants, boron and aluminum as well as nitrogen and phosphorus are preferably provided. In order to increase the lattice constant, indium and thallium as well as antimony and bismuth are preferably provided.
Further features and details of the invention emerge from the description of exemplary embodiments with reference to the figure.
In der Figur ist eine erfindungsgemäße Lumineszenzdiode
schematisch im Schnitt dargestellt. In einen N-Ieitenden /f'^-Trägerkristall 1, der vorzugsweise
aus Galliumarsenid besteht, ist eine P-Zone 2 einlegiert Zum Einlegieren wird beispielsweise eine Zinn-Zink-Legierungspille
verwendet Der gebildete PN-Übergang ist mit dem Bezugszeichen 3 versehen. Der N-Typ-Trägerkristall
1 ist mit dem sperrschichtfreien Elektrodenkontakt 4 und die P-Zone mit dem sperrschichtfreien
Elektrodenkontakt 5 versehen. Das Plus- und das Minuszeichen an den Kontakten kennzeichnen die
Polung der Diode beim Betrieb in Flußrichtung.
Zum Erzeugen der P-Zone 2 in einem N-dotierten Galliumarsenid-Substrat 1 wird beispielsweise eine
Zinn-Zink-Legierungspille der Zusammensetzung 1 % Zink, 0,9 % Zinn und als Rest ein für die Dotierung
unwirksames Material verwendet Zur Anpassung der Gitterkonstanten kann in einem ersten Ausführungsbeispiel
in die rückkristallisierte Schicht Phosphor eingebaut werden. Galliumphosphid hat eine kleinere
Gitterkonstante als Galliumarsenid. Zur Kompensation der durch den Einbau von 1 %Zink und 0,9 %Zinn
(bezogen auf die Legierungspille) vergrößerten Gitterkonstante ist ein Anteil von 3,5 % Phophor (bezogen auf
die Legierungspille) notwendig.In the figure, a light emitting diode according to the invention is shown schematically in section. A P-zone 2 is alloyed into an N-conducting / f '^ - carrier crystal 1, which preferably consists of gallium arsenide. For alloying, a tin-zinc alloy pill is used, for example. The N-type carrier crystal 1 is provided with the electrode contact 4 without a barrier layer and the P zone with the electrode contact 5 without a barrier layer. The plus and minus signs on the contacts indicate the polarity of the diode when operating in the direction of flow.
To produce the P-zone 2 in an N-doped gallium arsenide substrate 1, a tin-zinc alloy pill with the composition 1% zinc, 0.9% tin and the remainder a material that is ineffective for doping is used In a first embodiment, phosphorus can be incorporated into the recrystallized layer. Gallium phosphide has a smaller lattice constant than gallium arsenide. To compensate for the increased lattice constant due to the incorporation of 1% zinc and 0.9% tin (based on the alloy pill), a proportion of 3.5% phosphorus (based on the alloy pill) is necessary.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird in das Galliumarsenid-Substrat 1,8% Indium eingebaut, um
die Änderung der Gitterkonstanten durch den Einbau von 1 % Zink und 0,9 % Zinn in die rückkristallisierte
Zone zu kompensieren. Das Substrat wird z. B. durch ein Schmelzepitaxieverfahren hergestellt. Bei der Einlegierung
wird dabei das aufgeläste Indium wegen das kleinen Verteilungskoeffizienten nur zu einem praktisch
vernachlässigbaren Teil in die rückkristallisierte Zone eingebautIn a second embodiment, 1.8% indium is incorporated into the gallium arsenide substrate
the change in the lattice constants due to the incorporation of 1% zinc and 0.9% tin in the recrystallized
Compensate zone. The substrate is z. B. produced by a melt epitaxy process. In the alloy
The dissolved indium is only practical because of its small distribution coefficient
negligible part built into the recrystallized zone
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings