DE2311646A1 - Elektrolumineszierende halbleiteranordnung - Google Patents

Elektrolumineszierende halbleiteranordnung

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Description

-1- F.PHN. 6574
Klam/Va/WB.
2311648
GÜNTHER M. DAVID
Anmelder: N.V. PiIiLiPo' GLOuJLAMPENFABRfEKEIf
Ak»·: PHN- 6374 Anmeldung vomi 7. März 1973
Elektrolumineszierendθ Halbleiteranordnung.
Die Erfindung bezieht sich auf eine monolithische Halbleiteranordnung mit vier aufeinanderfolgenden Gebieten, die abwechselnd den p- und den n-Leitfähigkeitstyp aufweisen und die miteinander drei pn-Uebergänge bilden, wobei der erste pn-Uebergang zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet elektrolumineszierende Eigenschaften aufweist und das erste Gebiet und das vierte Gebiet mit ohmsohen Kontaktelektroden versehen sind.
Halbleiteranordnungen mit vier Gebieten abwechselnden
Leitungstyps werden vielfach unter der Bezeichnung "Thyristoren" angewandt. Einige dieser Anordnungen können mit Hilfe optisoher Strahlung in den leitenden Zustand gebracht werden und es wurden bereits Anordnungen dieser Art vorgeschlagen, in denen einer der Uebergänge ein elektrolumineszierender Uebergang ist, der optisch mit dem photoempfindliohen Element der Anordnung gekoppelt ist. Eine derartige Anordnung, die z.B.
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in der franzosischen Patentschrift 1.409·138 beschrieben ist, weist in der Tat eine Strom-Spannungs-Kennlinie mit negativer Neigung und zwei stabile Betriebszustände auf. In einer der Ausführungsformen dieser Anordnung ist ein anderer Uebergang ebenfalls ein elektrolumineszierender Uebergang, aber dieser strahlt nach aussen aus} dadurch wird eine elektrolumineszierende Anordnung erhalten, die den Transistoreffekt benutzt und die zwei sehr verschiedene Helligkeitspegel aufweist, die mit Hilfe von von aussen herrührender Strahlung umgeschaltet werden können. Dadurch kann diese Anordnung die Anforderungen erfüllen, die bei einer Wiedergabe mit zwei Helligkeitspegeln gestellt werden.
In den Fällen, in denen ein Gamma von Zwischenpegeln gemäss der einfallenden Strahlung erhalten werden muss, können die Anordnungen mit negativer Widerstandskennlinie nicht verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Regelung der
elektrolumineszierenden Strahlung durch eine Strahlung oder Beleuchtung mit verschiedener Wellenlänge zu ermöglichen wobei die Hegelvorrichtung In der elektrolumineszierenden Anordnung integriert ist.
Die Erfindung benutzt einerseits den Transistoreffekt, der es ermöglicht, eine Verstärkung zu erhalten, und andererseits die elektrolumineszierenden Eigenschaften bestimmter pn-Uebergänge. Die Erfindung benutzt ausserdem die lichtempfindlichen Eigenschaften von Phototransistoren.
Nach der Erfindung ist eine monolithische Halbleiteranordnung mit vier aufeinanderfolgenden Gebieten, die abwechselnd den p- und den n-Leitfähigkeitstyp aufweisen und die miteinander drei pn-Uebergänge bilden, wobei der erste Uebergang zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet elektrolumineszierende Eigenschaften aufweist und das erste Gebiet und das vierte Gebiet mit ohmschen Kontaktelektroden versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gebiet mindestens
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swei Zonen enthält, wobei eine dieser Zonen an das erste Gebiet grenzt und di· (leiche Zusammensetzung wie dieses erste Gebiet aufweist und eine andere dieser Zonen an das dritte Gebiet grenzt und dieses Gebiet optisch Ton dem ersten Uebergang trennt und aus einem Material hergestellt ist, dessen verbotene Bandbreite niedriger als die Energie der Photonen ist, die von dem genannten ersten üebergang emittiert werden, wobei da· dritte Gebiet aus einem Material mit photoleitenden Eigenschaften hergestellt ist und eine Oberfläche aufweist, die für die Photonen sugänglich ist, die von ausβerhalb der Anordnung herrühren·
Sie zweite an das dritte Gebiet grenzende Zone des «weiten Gebiete* bildet einen Schirm für die von dem üebergang emittierten. Photonen wegen der verbotenen Bandbreite des diese Zone bildenden Material·· Wenn die Anordnung mit einer Spannungsquelle verbunden ist, wobei dl« «wischen den beiden Kontaktelektroden angelegte Spannung für den ersten und den dritten Üebergang eine Vorwartβspannung ist, werden die rom ersten Üebergang emittierten Photonen in der genannten «weiten Zone absorbiert und kSnnen das dritte Gebiet nicht erreiohen.
Dagegen werden die Photonen der von ausserhalb der Anordnung herrehrenden Strahlung von diesem dritten Gebiet empfangen und ein feil derselben gelangt mindestens in die Torarmungszone des zweiten in der 8perriohtung vorgespannten Uebergangs und in dieses dritte Gebiet,' und diese Photonen bilden dort Elektron-Loch-Paare. Die Bildung von Tragern in einem Abstand von dem zweiten Üebergang, der kleiner ale ihre Diffusionslänge ist, führt einen Zusatz von Minorit&tsladungstragern in dem dritten Gebiet herbei, was eine Aenderung des Potentials dieses letsteren Gebietes in bezug auf das vierte Gebiet zur Folge hat. Die Potentialgrenze des dritten Uebergangs wird herabgesetzt, was eine Injektion von Minoritätsladungsträgern aus dem vierten Gebiet in das dritte Gebiet ermöglicht.
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Wenn der Abstand zwischen dem zweiten Uebergang und dem dritten Uebergang genügend klein ist, rekorabmieren sich eine geringe Anzahl dieser Träger in dem dritten Gebiet und werden durch das Eintreffen von Photonen kompensiert. Dadurch wird ein Verstärkungseffekt vom Transistoreffekttyp erhalten, wobei die zweite Zone des zweiten Gebietes den Kollektor, das dritte Gebiet die Basis und das vierte Gebiet den Emitter des Phototransistors bildet. Der primäre Photostrom in der Basis des Transistors ist gleich dem Produkt des Photonenstroms, der das lichtempfindliche Gebiet erreicht, der i^uantenausbeute der Bildung von Elektron-Loch-Paaren in diesem Gebiet und des .iertes der Ladung des Elektrons.
Der Strom in der Anordnung ist gleich diesem Photostrom in dem dritten Gebiet oder der Basis, multipliziert mit der Verstärkung des Transistors auf dem betrachteten Strompegel. Dieser Strom ändert sich also mit der Beleuchtung des Basisgebietes, dessen Oberfläche einer von aussen herrührenden Strahlung ausgesetzt ist. Dagegen beeinflusst die in Richtung auf den Transistor von dem ersten uebergang - der lumineszierend ist - emittierte Strahlung diesen Photostrom nicht, weil die zweite Zone des zweiten Gebietes für diese Strahlung undurchlässig ist. Die Verstärkung des Transistors kann durch ein übliches Verfahren evaluiert werden und ist nahezu gleich dem Verhältnis zwischen der Diifusionslänge der Minoritätsladungsträger in der Basis und der Dicke der Basis, die zwischen dem zweiten und dem dritten Uebergang liegt.
Andererseits ist es bekannt, dass für einen bedeutenden Arbeitsbereich die Kurve der von einer elektrolumineszierenden Diode als Funktion des sie durchlaufenden Stromes ausgesandten Leistung meistens einer geraden Linie gleich gesetzt werden kann, liadurch wird eine Aenderung der Helligkeit der Anordnung erhalten, die nahezu dem von dem in dieser Anordnung enthaltenen lichtempfindlichen Teil empfangenen Lichtstrom proportional ist. Die Anordnung nach der Erfindung regelt
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damit die Stärke der Strahlung, die als Punktion der Stärke der empfangenen Strahlung emittiert wird. Es ist möglich, die Helligkeit der Anordnung nach Wunsch ohne üenderung der speisespannung mit Hilfe einer angepassten Strahlungsquelle zu ändern. Die Anordnung ist ausserdem selektiv, wobei die Wahl der Materialien der verschiedenen Zonen und der verschiedenen emitter- oder photoempfindlichen Gebiete eine Selektion in der wellenlänge der empfangenen und emittierten Strahlung gestattet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Halbleiteranordnung nach der Erfindung wird der Unterschied in der verbotenen Bandbreite zwischen dem Material der zweiten Zone des zweiten Gebietes und dem Material der Gebiete,der elektrolumineszierenden Mode durch einen Unterschied in der Konzentration an gemeinsamen Bestandteilen dieser Materialien herbeigeführt, die dasselbe Kristallsystem und nahe beieinander liegende Kristallparameter aufweisen, wodurch also die Kristallgitter miteinander übereinstimmen. Gallium-Aluminiumarsenid Ga1 Al As, wobei O^ χ ^0,4 ist, ist ein Beispiel dieser zusammengesetzten Materialien, mit dem es möglich ist, epitaktische Ablagerungen mit einer verbotenen Bandbreite vorzunehmen, die zwischen der von Galliumarsenid und der von Aluminiumarsenid liegen kann, je nach der Aluminium- und der Galliumkonzentration.
In gewissen Fällen ist es für die Herstellung einer monolithischen Anordnung mit zwei Materialien mit verschiedenen verbotenen Bandbreiten und nahe beieinander liegenden Kristallkonstanten notwendig, dass das eine Material epitaktisch auf dem anderen Material niedergeschlagen wird unter ^wischenfügung einer Zwischenschicht, einer sogenannten Pufferschicht, deren Zusammensetzung sich allmählich zwischen den ZfUuaiiiiiiensetzungen der beiden Materialien ändert. Die verbotene Bandbreite· in eier PuIferschient ändert aicli allmählich mit der ^usammensetzung und diese Pufferschient bildet vorzugsweise einen integrierenden Teil du:: zweiten Gebietes. Die anordnung besteht z.B. aus einem ersten
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Gebiet und einer ersten Zone des zweiten Gebietes, die^us Galliumarsenidphosphid GaAs1 P hergestellt sind; die zweite Zone des zweiten Gebietes ist aus Galliumarsenidphosphid hergestellt, wobei die Phosphidkonzentration in der Dickenrichtung dieser Zone von dem Uebergang ab von χ auf 0 abnimmt, während das dritte und das vierte Gebiet aus Galliumarsenid bestehen. Die zweite Zone kann ausserdem teilweise aus halbleitendem Galliumarsenid bestehen.
Da die Lichtemission der elektrolumineszierenden Anordnung nach der Erfindung sich als Funktion der von ihr empfangenen Beleuchtung ändert, können Wiedergabevorrichtungen mit Kontrastregelung durch die Beleuchtung der Umgebung hergestellt werden. Das Material des ersten Gebietes und der ersten öone des zweiten Gebietes ist ein Material, in dem ein in der Vorwärtsrichtung vorgespannter Uebergang eine sichtbare Strahlung emittiert, wie z.B. Gallium-iiluminiumarsenid. Das Material der zweiten Zone des zweiten Gebietes ist exn Material mit einer niedrigeren verbotenen Bandbreite, z.B. Galliumarsenid; das dritte und das vierte Gebiet können ebenfalls aus dem letzteren Material bestehen. Dieses Material ist gleichfalls empfindlich für Infrarotstrahlung mit einer VYellenlänge grosser als 0,9 /um, wie sie die meisten Arten natürlichen und künstlichen Lichtes enthält, und es ist ausserdem stark absorbierend für Strahlungen mit kürzeren Wellenlangen, wie die von den Dioden mit den obengenannten Materialien emittierte Strahlung. Andere iiaterialien, die aus mindestens einem Element der Spalte ill des periodischen Systems von Elementen und mindestens einem Element der spalte V dieses bystems zusammengesetzt sind, sind ebenfalls geeignet, z.B. Gallium-lndiumphosphid Ga in P, z.B. in Vereinigung mit Indiumphosphid mit kleinerer verbotener Bandbreite.
Die Anordnung nach der Erfindung, die Infrarotstrahlung empfängt, kann im sichtbaren Spektrum aussenden und so einen Wellen-
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längenwandler bilden und zum Sichtbarmachen von Infrarotsignalen dienen. Eine Kombination verschiedener Anordnungen dieser Art bildet einen Bildwandler; ein Mosaik von koplanaren Anordnungen nach der Erfindung, das z.B. gemäss einer XY-Matrix angeordnet ist, wird dann auf einem gemeinsamen Träger befestigt.
Die Struktur der Anordnung ist vorzugsweise eine flache
Struktur, die durch epitaktische Ablagerungen und Diffusionen, gegebenenfalls durch Legieren oder Ionenimplantation, erhalten wird.
Die Dicken des Oberflächengebietes und des zweiten Gebietes sind minimal ι die Dicke des absorbierenden Teiles des zweiten Gebietes wird als Punktion des Absorptionskoeffizienten c* in diesem Gebiet für die vom Uebergang emittierte Strahlung bestimmt. Vorzugsweise ist diese Dicke mindestens gleich dem Dreifachen des Absorptionsabstandes i/ot » was einer Schwächung der einfallenden Stärke in dem Verhältnis i/e für die vom Uebergang emittierte Strahlung entspricht.
Wenn das Material des ersten Gebietes und der zweiten Zone des zweiten Gebietes ein Halbleitermaterial mit direkter Bandstruktur ist, von dem aus die Photoemissionen durch direkte Rekombinationen von Leitungsband und Valenzband herbeigeführt werden, ist die Absorption des Llaterials für das emittierte Licht beträchtlich. So ist ausserdem ein η-leitendes Gebiet für Strahlung undurchlässig, die von einem angrenzenden elektrolumineszierenden pn-Uebergang emittiert wird und die dann über ein sehr dünnes p-leitendes Gebiet austreten muss. Zu diesem Zweck wird der Uebergang in einem Material mit direkter Bandstruktur durch starke Dotierung beiderseits des Uebergangs hergestellt. In einer besonderen Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Anordnung einen pn-Uebergang, der in einem stark dotierten Material mit direkter Bandstruktur hergestellt ist, wobei das erste Oberflächengebiet vom p-Typ ist und die erste Zone des zweiten η-leitenden Gebietes genügend dick ist, um selber die emittierte Strahlung zu absorbieren.
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Bei einer ersten Ausführungsform, bei der die Fläche der
Anordnung, aus der die vom ersten Uebergang emittierte strahlung austritt, der Seite gegenüber liegt, in die die vom dritten Gebiet empfangene Strahlung eindringt, sind die Gebiete und die aonen übereinander angeordnete Schichten, wobei das vierte Gebiet eine sehr beschränkte Ausdehnung in bezug auf die anderen Gebiete, insbesondere das dritte Gebiet, hat, dessen Aussenoberflache dagegen eine maximale .-.Uoiehnung hat.
In einer zweiten Ausführungsform ist die Oberfläche, aus
der die vom ersten elektrolumineszierer.den uebergang -sr.it vierte Strahlung austritt, zugleich die Oberfläche, über die die Strahlung, die das dritte Gebiet empfangen muss, eintritt. Dieses Gebiet wird :,ur -,-er. Strahlung erreicht, deren Energie geringer als die verbotene Bandbreite des Materials der ersten tone des zweiten !ebietes ist, das von dieser Strahlung durchlaufen werden muss. In diesem Falle weü:· das Jebilde cii-r durchlaufenen ionen und Gebiete die zurcirdest erforderliche Licke auf, um nicht einen zu grossen Teil dieser strahlung zu ab ^ ;.r;ieren. ;.regeb ebenfalls wird zwischen der ersten und der zweiten Zcne i;-^ Lf.eitiT- aebis;=^ eine Zwischenzone aus einem Material angeordnet, de;:--;:. verbotene Βεινί-breite zwischen der des !,!aerials der ;.^nannten zwei:-;. .. ::.e und der Energie der vom ersten Uebergang emit t, j arten r^hotone;: 1:.;;.;, .,lese Zwischenzone bilden eine selektive absei'Liierende Sch:!.;.::.
in einer !ritten Ausführu::,. οίΌηα, die e:.:r: ,-: ernannten
lateralen Struktur emssprient, verlässt die vom erst-:.. '.'-.■:■ ^r^:ang emittierte Strahlung die .jnornr.ung über die Fiäcne dieser ..r. .r inur.g, die ■"'.... j Licht empfängt, das zur Bildung von ilc-ritron-Loch-Pa^vc·.-. '.:. dem drit;. -;. Gebiet bestimmt ist; die austrittsflächer. sir:.: -edoc:. v;:. -.cn Err.pf aii^iflächen verschieden. !luch dieser .Massr.an::ie werden di·:.- ". :. i; una der Transistor, die die Anordnung bilden, nebeneinander :-.-\:e :z''h.et und liegen in der gleichen Lber.e oder wen ig.-5 r. ens in aiifr--:· :.-:.■;-:": parallel-;':; Ebenen.
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Die Anordnung nach der Erfindung kann durch die üblichen Verfahren hergestellt werden. Die bekannten Techniken, z.B. Photoätzen, Epitaxie, iiiifusion, Legierung und Ionenimplantation, können Anwendung finden. Bei der Herstellung der Anordnung kann z.B. von einer Platte aus einer einkristallinen lil-V-Verbindung ausgegangen werden. Auf dieser Platte wird die erste Zone des zweiten Gebietes epitaktisch niedergeschlagen; diese besteht aus einem anders zusammengesetzten Material, dessen Kristallgitter dem des ersten Materials entspricht. Das erste Gebiet wird in diese erste Zone eindiffundiert. Das dritte Gebiet wird in die Platte eindiffundiert und das vierte Gebiet wird durch Legieren oder Ionenimplantation hergestellt.
Die Erfindung lässt sich in all denjenigen Fällen anwenden, in denen die Lichtleistung einer elektrolumineszierenden Abbildung als Funktion einer Strahlung geregelt werden muss, insbesondere in denjenigen Fällen, in denen die Lichtleistung einer elektrolumineszierenden Diode als Funktion der Umgebungsbeleuchtung geregelt werden muss.
Die Erfindung kann ebenfalls zur Umwandlung der Wellenlänge einer Strahlung verwendet werden, während eine Kombination von Anordnungen nach der Erfindung als Bildwandler zum Sichtbarmachen von insbesondere Infrarotstrahlung dienen kann.
einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Ks zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausführungsfonn der erfindungsgemässen Anordnung,
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine zweite Ausfuhrungsform der erfindungsgemässen Anordnung, und
Fie· 3 einen schematischen Schnitt durch eine dritte Ausführungsforni der erfindungsgemässen Anordnung.
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Die anordnung nach Fig. 1 enthält ein erstes Gebiet 4 und
ein zweites Gebiet .1,5· Zwischen diesen beider. Gebieten wird ein elektrolumineszierender Uebergang 6 gebildet, der eir.e Strahlung in der Richtung 12 emittiert. Das zweite Gebiet umfasst zwe.i Zonen, und zwar eine erste Zone 5 aus demselben Material wie das erste Gebiet, jedoch vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, und eine zweite Zone 1 aus einem Material mit einer geringeren verbotenen Bandbreite, ^in drittes Gebiet 2 bildet mit dem zweiten Gebiet einen zweiten pn-liebergang 3> während ein viertes Gebiet 7 mit dem dritten Gebiet einen dritten pn-Uebergang 8 bildet. Das dritte Gebiet 2 weist eine grosse ^.usser.oberflache zum ijnpfang von von aussen herrührender Strahlung 13 auf. Kontakte sina bei 10 auf dem ersten Gebiet und bei 9 auf dem vierten aobiet angebracht und werden mit einer niedrigen und konstanten Spannung^q i;e] ."..e 11 verbunden.
Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung enthält ein erstes
Gebiet 22 und ein zweites Gebiet 17, 18 ve;;: entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, wobei der Uebergang 25 zwischen Ciesen beiden Gebieten eiektrolumineszierende Eigenschaften aufweist. Lic- ernte ione 17 des zweiten Gebietes ist aus demselben Material wie des Gebiet 22 hergestellt, während die zweite Zone 18 dieses zweiten Gebietes aus einem Material mit einer geringeren verbotenen Bandbreite hergestellt ist. -Din drittes Gebiet 20 bildet mit der Zone 18 einen zweiten pn-Uebergang 19» während ein viertes Gebiet 21 mit dem dritter; Gebiet einen dritten pn-Uebergang 26 bildet; die Zonen 17 und 18 sind genügend dünn, um von der von aussen herrührenden Strahlung 29 nicht den 'Teil ^u ,ibsorbieren, für den das Material des dritten Gebietes 20 empfindlich ist. Kontakte sind bei 24 auf dem Gebiet 22 und bei 25 auf dem Gebii.t 21 angebracht} diese kontakte werden mit der Spannungsquelle 27 verbunden.
Die Anordnung nach Fig. 3 enth'-It ein er.^e:; ^ebiet $ü und ein zweites Gebiet 3^,31 vom entgegengesetzten Leicfähigkeitstyp, wobei der Uebergang 37 zwischen den Gebietea 36 und λS elektroluminetizierende Eigenschaften aufweist. Das zweite Gebiet umfasst zwei
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und zwar eine Zone 38 aus demselben Material wie das Gebiet 36 und eine Zone 31 aus einem Material mit einer geringeren verbotenen Bandbreite. Ein drittes Gebiet 32 bildet mit der ^one 3I einen zweiten pn-Uebergang 35 und ein viertes Gebiet 33 bildet mit dem Gebiet 32 einen dritten pn-Uebergang 34· Das Gebiet 32 weist eine grosse Aussenoberfläche auf, auf die einfallende Strahlung 42 aul'treffen kann. Kontakte sind bei 39 auf dem Gebiet 33 und bei 4I auf dem Gebiet 36 angebracht 5 diese Kontakte werden mit einer Spannungsquelle 40 verbunden. Vorzugsweise sind das Gebiet 32, das Gebiet 33 und die Kontakte 39 und 4I ringförmig gestaltet.
Bei der Herstellung einer Anordnung der an Hand der Pig. beschriebenen Art kann von III-V-Halbleiterverbindungen mit den gewünschten Eigenschaften ausgegangen werden. Bei der Herstellung der Anordnung kann z.B. von einer Platte aus Galliumarsenid GaAs vom η-Typ ausgegangen
1 V Ά
werden, das mit Tellur mit einer Konzentration von 10 Atomen/cm dotiert ist, welche Platte das Substrat 1 bildet. Das Gebiet 2 (ßasisgebie^ wird durch Zinkdiffusion mit einer Dicke kleiner als oder gleich 2/um und mit einer Konzentration in der Grossenordnung von 10 Atomen/cm erhalten. Das Gebiet 7 (emitter) wird durch Zinnlegierungyerhalten, die über etwa 1,5/um eindringt und zwischen dem Emitter und dem Kollektor eine Basisdicke von 1,5/um zurücklässt. Andererseits ist die elektrolumineszierende Diode, die durch die Gebiete 4 und 5 gebildet wird, ■ epitaktisch angebracht. Diese Jiode wird durch epitaktische Ablagerung auf dem Substrat 1 von Galliumarsenidphosphid GaAs1 P erhalten, wobei χ zwischen 0 und 0,4 bei einer Dicke von 40/um variiert. Die abgelagerte Verbindung ist η-leitend mit einer Konzentration von 5»10 Selenoder Telluratomen/cm . Das Gebiet 4 ist ein diffundiertes Gebiet, das durch Zinkdiffusion mit einer Konzentration in der Grössenordnung von 10 Atomen/cm bei einer Tiefe von 2 /um erhalten wird? Die ebene Oberfläche des Uebergangs 6 ist viel kleiner als die ebene Oberfläche '
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des Uebergangs 3* Der elektrolumineszierende Uebergang 6 weist z.B. eine
-3 2
kreisförmige Oberfläche von 10 cm auf, während der flache zu der vorangehenden Oberfläche parallele Teil des Uebergangs 3 eine Überfläche
-1 2
von 10 cm aufweist.
Eine auf die obenbeschriebene Weise hergestellte anordnung weist eine Transistorverstärkung in der Grossenordnung von 10 bis 50 auf. Bei einer von aussen herrührenden Infrarotbestrahlung der empfangenden
Fläche von 50 mW/cm beträgt der Strom in der Diode $0 mA, wobei der
Basisstrom in der Grossenordnung von 1,5 mA liegt. Bei einer Beleuchtung
von 5 mW/cm beträgt der Strom in der Diode 3 ™α· Zwischen diesen beiden Beleuchtungswerten ändert sich die Helligkeit der Diode proportional
mit einem Faktor von etwa 10.
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Claims (10)

  1. -13- P.PHH. 6374
    Pat ent anspräche:
    (i ·/ Monolithische Halbleiteranordnung mit vier aufeinanderfolgenden Gebieten, die abwechselnd den p- und n-Leitfähigkeitetyp aufweisen und die miteinander drei pn-Uebergänge bilden, wobei der erste pn-Uebergang zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet elektrolumineszierende Eigenschaften aufweist und das erste Gebiet und das vierte Gebiet mit ohmschen Kontaktelektroden versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gebiet mindestens zwei Zonen enthält, von denen eine Zone an das erste Gebiet grenzt und die gleiche Zusammensetzung wie dieses erste Gebiet aufweist und eine Zone an das dritte Gebiet grenzt und dieses Gebiet von dem ersten Uebergang optisch trennt und aus einem Material hergestellt ist, dessen verbotene Bandbreite kleiner als die Energie der Photonen ist, die vom genannten ersten Uebergang emittiert werden, wobei das dritte Gebiet aus einem Material mit photoleitenden Eigenschaften hergestellt ist und eine Oberfläche aufweist, die für die Photonen zugänglich ist, die von ausserhalb der Anordnung herrühren.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Material des ersten Gebietes und der ersten Zone des zweiten Gebietes und das Material der zweiten Zone des zweiten Gebietes, des dritten Gebietes und des vierten Gebietes verschiedene Konzentrationen an gemeinsamen Bestandteilen aufweisen und in demselben Kristallsystem kristallisieren und nahe beieinander liegende Kristallparameter haben.
  3. 3* Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pufferzone, in der sich die Konzentration an den genannten Bestandteilen allmählich zwischen den Werten dieser Konzentration in angrenzenden Zonen ändert, in dem zweiten Gebiet liegt.
  4. 4* Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des absorbierenden Teiles des zweiten
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    Gebietes gleich dem Dreifachen des Absorptionsabstandes i/o* für die vom ersten Uebergang emittierte Strahlung ist.
  5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 41 dadurch
    gekennzeichnet, dass die genannte Oberfläche, die für die von aussen herrührenden Photonen zugänglich ist, der Austrittsfläche der vom ersten uebergang emittierten Strahlung gegenüber liegt, wobei die Zonen und die Gebiete der Anordnung übereinander liegende Schichten sind und das vierte Gebiet eine geringere Ausdehnung als die anderen Gebiete hat.
  6. 6· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass die genannte für die von aussen herrührenden Photonen zugängliche Oberfläche auf der Austrittsfläche der von dem ersten Uebergang emittierten Strahlung liegt.
  7. 7· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4f dadurch
    gekennzeichnet, dass die den von ausserhalb der Anordnung herrührenden Photonen ausgesetzte Oberfläche neben der Austrittsfläche der vom ersten Uebergang emittierten Strahlung liegt.
  8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch
    gekennzeichnet, dass das das erste Gebiet und die erste Zone des zweiten Gebietes bildende Material ein stark dotiertes Material mit direkter Bandstruktur ist, wobei die genannte erste ^one des zweiten Gebietes eine absorbierende Schicht für die vom ersten Uebergang emittierte Strahlung bildet.
  9. 9· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Materialien hergestellt ist, die aus mindestens einem Element der durch Gallium, Aluminium und Indium gebildeten Gruppe und aus mindestens einem Element der durch Arsen und Phosphor gebildeten Gruppe zusammengesetzt sind.
  10. 10. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gebiet aus mit Zink dotiertem epitaktischem Galliumarsenid
    GaAs1_xP x besteht, wobei O^ χ /0,4 ist, und dass die erste Zone des zweiten Gebietes aus mit Tellur dotiertem epitaktischem Galliumarsenid-
    309839/0878
    -15- κ.ΡΗΗ. 6374
    phosphid besteht, wobei der Phosphidgehalt zwischen χ und 0 variiert, während die zweite Zone des zweiten Gebietes aus mit Tellur dotiertem Galliumarsenid, das dritte Gebiet aus mit· Zink dotiertem Galliumarsenid und das vierte Gebiet aus mit Zinn dotiertem Galliumarsenid besteht.
    309839/08 7 8
    Leerseite
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