DE2504775C3 - Lumineszenzdiode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wie im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebene Lumineszenzdiode. Eine Lumineszenzdiode mit u.a. diesen Merkmalen ist aus der US-Patentschrift 38 19 974 bekannt.

Bei der bekannten Lumineszenzdiode befindet sich auf einem Saphir-Substratkörper eine N-leitende Halbleiterschicht aus Galliumnitrid, die an der dem Saphir-Substrat abgewandten Seite durch Dotierung mit Magnesium in einer Zone eigenleitend gemacht ist. Auf dieser hochof Tigen, 5—20μπι dicken Zone befindet sich schließlich eine Anschlußelektrode, die lichtundurchlässig ist, nachdem das von der Diode erzeugte Licht durch das hier notwendigerweise strahlungsdurchlässige Substrat, nämlici. einen Saphirkörper, hindurch ausgestrahlt wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit denen bei einer wie im Oberbegriff genannten Lumineszenzdiode eine Vergrößerung des Wirkungsgrades für die Umwandlung von elektrischer Energie in Energie der Lumineszenzstrahlung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Lumineszenzdiode nach dem Oberbegriff erfindungsgemäß gelöst, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruchs angegeben ist.

Es ist zwar aus der Zeitschrift »Solid State Electronics« 17 (1974), 25—29 bereits eine Lumineszenzdiode mit einem Halbleiterkörper aus Ga Asi ,P, bekannt; je nach Wert des Parameters χ sind damit Galliumarsenid und Galliumphosphid umfaßt. Die Dicke einer auf dem Halbleiterkörper aufgebrachten hochohmigen Schicht liegt mit 200 nm auch im beanspruchten Bereich. Das Material der hochohmigen Schicht besteht jedoch aus Si]N₄ und hat damit nicht die gleiche Struktur wie der Halbleiterkörper, was sich durch einen hohen Anteil an strahlungsloser Rekombination an der Grenzfläche bemerkbar macht

Bei der erfindungsgemäßen Lumineszenzdiode ist damit der Energieabstand zwischen dem Leitfähigkeitsund dem Valenzband in der Halbleiterschicht größer als in dem Halbleiterkörper. Wenn also, bedingt durch die geringe Dicke der Halbleiterschicht von 50-1000 nm, die Ladungsträger durch die Halbleiterschicht in den Halbleiterkörper mit Hilfe des Tunneleffekts gelangen und dort Lumineszenzstrahlung erzeugen, dann ist uie

!0 Wellenlänge der erzeugten Lumineszenzstrahlung zwangsläufig langwelliger als die Absorptionskante des materials der Halbleiterschicht, so daß die erzeugte Lumineszenzstrahlung ohne wesentliche Absorptionsverluste durch diese Schicht hindurchtreten kann. Auf

is Grut d des geringen Unterschieds der Gitterkonstanten des Materials des Halbleiterkörpers und der darauf befindlichen Halbleiterschicht liegt auch hier für die hier im Halbleiterkörper erzeugte Strahlung an der Fliehe zwischen Halbleiterkörper und Halbleiterschicht keine optische Grenzfläche vor.

Im folgenden wird anhand der Figur näher erläutert, wie ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lumineszenzdiode aufgebaut ist.
Auf einem Halbleiterkörper 1 aus Galliumarsenid bzw. aus Galliumphosphid ist eine Schicht 2 aus Galliumaluminiumarsenid bzw. Galliumaluminiumphosphid epitaktisch aufgebracht. Dieses Aufbringen kann mittels Gas-Epitaxie, Schmelz-Epitaxie oder auch Ionen- oder Molekularstrahl-Epitaxie erfolgen. Die Dicke dieser Schicht liegt zwischen 50 nm und 1000 nm. Die niedrige Leitfähigkeit dieser Schicht wird z. B. durch eine während des Aufwachsens vorgenommene Eisen-Dotierung oder durch eine im Anschluß an den Aufwachsprozeß erfolgende Dotierung erreicht, bei der durch Diffusion oder Ionenimplantation Sauerstoff oder Chrom in das Halbleitermaterial eingebaut wird. Eine weitere Möglichkeit, diese Schicht 2 hochohmig zu machen, ist der Protonenbeschuß. Diese Schicht 2 hat beispielsweise einen spezifischen Wider; 'andswert von mehr als IO³ Ohm · cm.

Auf dieser hochohmigen Schicht 2 ist eine lichtdurchlässige Elektrode 3 aus Zinnoxid oder Indiumoxid aufgebracht. Die Elektrode 3 ist mit einer elektrischen Zuleitung 5 versehen.

Der Halbleiterkörpt · 1 kann durch eine elektrische Zuleitung 6 durch ein Loch in der Schicht 2 hindurch oder durch eine auf der Unterseite aufgebrachte Zuleitung 4 auf ein vorgegebenes Potential gelegt werden.

Die Lumineszenzstrahlung tritt bei der Lumineszenzdiode des beschriebenen Ausführungsbeispiels aus einen- mit 7 bezeichneten oberflächennahen, aber nicht an die tatsächliche äußere Oberfläche der Lumineszenzdiode angrenzenden Gebiet aus. Die Lumineszenzstrahlung ist durch die Pfeile 8 angedeutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Lumineszenzdiode mit einem einkristallinen, Gallium enthaltenden Halbleiterkörper, mit einer einen Teil der Halbleiterkörperoberfläche bedeckenden, gleiche Struktur wie der Halbleiterkörper, aufweisenden, Gallium enthaltenden einkristallinen Halbleiterschicht, die einen wesentlich höheren spezifischen Widerstand als der Halbleiterkörper hat, und mit einer einen Teil der Halbleiterschichtoberfläche bedeckenden Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (1) aus Galliumarsenid bzw. Galliumphosphid besteht, während die Halbleiterschicht (2) aus Galliumaluminiumarsenid bzw. Galliumaluminiumphosphid besteht, und daß die Halbleiterschicht (2) eine Dicke zwischen 50 und 1000 nm hat.