DE2719567A1 - LIGHT EMITTING DIODE WITH ENHANCED LIGHT EMISSION EFFECTIVENESS - Google Patents

LIGHT EMITTING DIODE WITH ENHANCED LIGHT EMISSION EFFECTIVENESS

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DE2719567A1
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DE19772719567
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Frederick David King
Anthony John Springhorpe
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Description

Die Erfindung betrifft die Verbesserung der Lichtemissionseffektivität lichtemittierender Dioden (LED-Dioden) und insbesondere die Verbesserung der Lichtemissions-Effektivität von LED-Dioden in bezug auf die Ankoppelung an optische Pasern.The invention relates to improving light emission efficiency light emitting diodes (LED diodes) and in particular the improvement of the light emission effectiveness of LED diodes for coupling to optical fibers.

In Halbleiter-Dioden, bei denen Licht in einer senkrecht zur Ebene der aktiven Schicht oder lichtemittierenden Schicht ausgesandt wird, geht der überwiegende Teil des erzeugten Lichts durch innere Absorbtion verloren. So liegt beispielsweise bei GaAlAs-Material der kritische Emissionswinkel zu der senkrecht auf der lichtemittierenden Schicht stehenden Achse etwa bei 17°. In einer Vorrichtung mit parallelen Flächen wird jeder Strahl, der auf die obere Oberfläche mit einem Winkel auftrifft, der größer als dieser kritische Winkel ist, zurück in die Vorrichtung reflektiert. Danach werden die Strahlen immer unter demselben Winkel auf die Oberfläche auftreffen und nicht austreten können, so daß sie schließlich absorbiert werden.In semiconductor diodes, where light is in a perpendicular to the plane of the active layer or light emitting layer is emitted, the majority of the generated light is lost through internal absorption. For example in the case of GaAlAs material, the critical emission angle to that perpendicular to the light-emitting layer Axis at around 17 °. In a device with parallel Surfaces will be any ray that strikes the upper surface at an angle greater than this critical one Angle is reflected back into the device. After that, the rays are always at the same angle on the Impact surface and cannot escape, so that they will eventually be absorbed.

Mit der Erfindung soll eine Vorrichtung geschaffen und ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung angegeben werden, deren äußere Oberfläche beim lichtemittierenden Bereich so gestaltet ist, daß ein Strahl, der auf diese Oberfläche unter einem Winkel auftrifft, der größer als der kritische Winkel ist, reflektiert wird, aber nach einer oder mehreren Reflexionen auf diese äußere Oberfläche unter einem Winkel auftreffen kann, der kleiner als der kritische Winkel ist. Es wurden Verbesserungen in der Effektivität zwischen 50% und 150% erreicht.The invention is intended to create a device and to specify a method for producing the device, The outer surface of the light-emitting area is designed in such a way that a beam is directed onto this surface hits at an angle greater than the critical angle, is reflected, but after one or more Reflections on this outer surface can strike at an angle that is smaller than the critical angle. There have been improvements in effectiveness between 50% and achieved 150%.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Oberfläche der Vorrichtung beispielsweise durch Ätzen raub gemacht ist.A special feature of the invention is that the surface of the device is robbed, for example by etching is made.

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In ihrem weitesten Sinne enthält die Erfindung eine Diode mit einer ersten Sperrschicht aus GaAlAs, mit einer aktiven Schicht aus GaAs und einer zweiten Sperrschicht aus GaAlAs in einem Sandwich-Aufbau, wobei die aktive Schicht zwischen den Sperrschichten und eine Lichtemissions-Oberflache auf einer der Sperrschichten liegen, wobei die Oberfläche eine regellose bzw. zufallsverteilte Rauhigkeit zeigt, und Vorrichtungen, um eine Vorspannung an die Diode für die Ausbildung einer lichtemittierenden Zone anzulegen, die mit der Lichtemissions-Oberflache ausgerichtet ist; die Vorrichtungen zur Anlegung der Vorspannung enthalten auf der Oberfläche der anderen Sperrschicht eine Metallkontaktschicht, die einen Spiegel bildet, welcher mit der lichtemittierenden Zone ausgerichtet ist.In its broadest sense, the invention includes a diode with a first barrier layer made of GaAlAs, with an active one Layer of GaAs and a second barrier layer of GaAlAs in a sandwich structure, with the active layer between the barrier layers and a light emitting surface lying on one of the barrier layers, the surface shows a random roughness, and devices to bias the diode for the Create a light emitting zone aligned with the light emitting surface; the devices contain a metal contact layer on the surface of the other barrier layer, the one for the application of the bias Forms mirror which is aligned with the light emitting zone.

Insbesondere sind die Schichten auf einem Substrat mit einer öffnung angeordnet, die sich durch die eine Sperrschicht erstreckt und mit der Lichtemissions-Oberfläche ausgerichtet ist; die MetalIkontaktschicht ist dabei über einer optisch transparenten, isolierenden Oxidschicht gebildet, steht durch eine öffnung in der Oxidschicht in Kontakt mit der anderen Sperrschicht und ist mit der Öffnung im Substrat ausgerichtet.In particular, the layers are arranged on a substrate with an opening which extends through the one barrier layer extends and is aligned with the light emitting surface; the metal contact layer is above an optical one transparent, insulating oxide layer, stands through an opening in the oxide layer in contact with the other barrier layer and aligned with the opening in the substrate.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:The invention is described, for example, with reference to the accompanying drawing; in this shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine LED-Diode zur Erläuterung des kritischen Winkels,1 shows a cross section through an LED diode to explain the critical angle,

Fig. 2 ähnlich wie in Fig. 1 einen Querschnitt durch eine LED-Diode, die aber an der Lichtemissions-Oberfläche eine aufgerauhte Oberfläche zeigt undFig. 2, similar to FIG. 1, shows a cross section through a LED diode, which, however, shows a roughened surface on the light-emitting surface and

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Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Kopplungsaufbau zur Ankopplung einer optischen Faser an eine LED-Diode.3 shows a cross section through a coupling structure for coupling an optical fiber to an LED diode.

Nach Fig. 1 hat ein LED-Diodenaufbau 10 ein lichtemittierendes Volumen oder eine lichtemittierende Schicht 11. Die Oberfläche, durch die Licht emittiert oder austritt, ist mit dem Bezugszeichen 12 gezeigt. Ein Lichtstrahl 13, der von der Schicht 11 senkrecht zur Ebene der Schicht 11 und der Oberfläche 12 emittiert wird, wird aus der Vorrichtung heraustreten. Ein unter dem Winkel 0 emittierter Strahler 14 wird ebenfalls unter der Annahme, daß 0 der kritische Winkel ist, aus der Vorrichtung wie jeder in bezug auf den Winkel zwischen diesen Strahlen 13 und 14 liegende Strahl, beispielsweise Strahl 15 heraustreten. Jeder Strahl, der von der Schicht 11, wie beispielsweise der Strahl 16, mit einem Winkel größer als 0 emittiert wird, wird im Innern reflektiert und auf die Oberfläche 12 nie unter einem anderen Winkel auftreffen, wie oft er auch immer reflektiert wird. Somit wird er schließlich im Innern absorbiert.Referring to Fig. 1, an LED diode assembly 10 has a light emitting one Volume or a light emitting layer 11. The surface through which light is emitted or exits is with the reference numeral 12 shown. A light beam 13 emanating from the layer 11 perpendicular to the plane of the layer 11 and the Surface 12 is emitted will emerge from the device. A radiator 14 emitted at the angle 0 also assuming that 0 is the critical angle, the device as any with respect to the angle Between these rays 13 and 14 lying ray, for example ray 15 emerge. Every ray that comes from of the layer 11, such as the beam 16, is emitted at an angle greater than 0, is reflected in the interior and never strike the surface 12 at a different angle, however often it is reflected. So it will eventually be absorbed inside.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung oder einen Aufbau 20 mit dem lichtemittierenden Volumen oder der lichtemittierenden Schicht 11 und einer Oberfläche 21, durch die Licht emittiert oder austritt. Die Oberfläche 21 ist aufgerauht bzw. rauh gemacht, um ein regelloses oder willkürliches Profil, wie es im Querschnitt zu sehen ist, hervorzurufen. Dadurch kann ein Strahl, der durch eine glatte Oberfläche nicht austreten würde, auf die Oberfläche, wie beispielsweise Strahl 23, unter einem Winkel auftreffen, der kleiner als der kritische Winkel ist. Ein Strahl, der auf die Oberfläche 12 unter einem Winkel auftritt „ der größer als der kritische Winkel ist, wird zur Rückseitenoberfläche 24 reflektiert und dann zur Oberfläche geworfen, wo er dieses Mal möglicherweise auf die Oberfläche unter einem Winkel auftrifft, der wie im Beispiel des Strahls2 shows a device or structure 20 with the light-emitting volume or the light-emitting layer 11 and a surface 21 through which light emits or exits. The surface 21 is roughened or made rough, to produce a random or arbitrary profile as seen in cross-section. This allows a ray which would not leak through a smooth surface, onto the surface, such as beam 23, under one Impinge angle that is smaller than the critical angle. A ray striking surface 12 at an angle “Which is greater than the critical angle is reflected to the back surface 24 and then to the surface thrown where this time it may hit the surface at an angle similar to that in the example of the beam

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25 kleiner als der kritische Winkel ist. Die Rauhigkeit der Oberfläche 21 ist übertrieben dargestellt, um das Hauptmerkmal der Erfindung zu veranschaulichen.25 is smaller than the critical angle. The roughness the surface 21 is exaggerated to illustrate the main feature of the invention.

Pig. 3 zeigt ausführlicher eine besondere Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit der Einkoppelung des emittierten Lichts in eine optische Faser. Ein Substrat 30 aus Halbleitermaterial, das in diesem Beispiel GaAs ist, weist eine Vielzahl von Schichten auf, die auf dem Substrat beispielsweise durch epitaxiales Wachstum gebildet sind und, vom Substrat 30 ausgehend, der Reihe nach eine erste Sperrschicht 31 aus GaAlAs, eine aktive Schicht 32 aus GaAs und eine zweite Sperrschicht 33 aus GaAlAs sind. Die Leitfähigkeitstypen sind so gewählt, daß das Substrat 30 und die erste Sperrschicht 31 vom selben Typ sind, die aktive Schicht 32 vom selben oder vom entgegengesetzten Typ wie das Substrat und die erste Sperrschicht sein kann, und die zweite Sperrschicht gegenüber dem Substrat und der ersten Sperrschicht vom entgegengesetzten Leitungstyp ist. Somit stellen beispielsweise Substrat J>0 und erste Sperrschicht 31 den η-Typ, die aktive Schicht 32 einen n- oder p-Typ und die zweite Sperrschicht 33 einen p-Typ dar. Die zwei Sperrschichten 31 und 33 und die aktive Schicht 32 sind bekannterweise auf geeignete Niveaus dotiert. Beispielsweise können die Sperrschichten auf ein Niveau von 10 dotiert sein, während die aktive Schicht 32 auf ein Niveau beispielsweise zwischen 10 ' und 10 dotiert sein kann. Die Sperrschichten 31 und 33 enthalten einen vorbestimmten Anteil Aluminium, während die aktive Schicht 32 Aluminium enthalten oder auch nicht enthalten kann. Falls Aluminium enthalten ist, liegt konventionellerweise ein wesentlich niedrigeres Niveau als das des Aluminiumanteils der Sperrschichten vor.Pig. 3 shows in more detail a particular embodiment of the invention in connection with the coupling of the emitted light into an optical fiber. A substrate 30 made of semiconductor material, which in this example is GaAs, has a plurality of layers which are formed on the substrate, for example by epitaxial growth, and, starting from the substrate 30, in turn a first barrier layer 31 made of GaAlAs, an active layer 32 are made of GaAs and a second barrier layer 33 made of GaAlAs. The conductivity types are chosen so that the substrate 30 and the first barrier layer 31 are of the same type, the active layer 32 may be of the same or opposite type as the substrate and the first barrier layer, and the second barrier layer to the substrate and the first Junction is of the opposite conductivity type. Thus, for example, substrate J> 0 and first barrier layer 31 represent the η-type, the active layer 32 represent an n- or p-type, and the second barrier layer 33 represent a p-type. The two barrier layers 31 and 33 and the active layer 32 are known to be endowed to appropriate levels. For example, the barrier layers can be doped to a level of 10, while the active layer 32 can be doped to a level between 10 ′ and 10, for example. The barrier layers 31 and 33 contain a predetermined amount of aluminum, while the active layer 32 may or may not contain aluminum. Conventionally, if aluminum is included, the level is much lower than that of the aluminum content of the barrier layers.

Nach Bildung der Schichten 31, 32 und 33 wird das Substrat maskiert und typischerweise durch photolitographische Ätz-After the layers 31, 32 and 33 have been formed, the substrate becomes masked and typically by photolithographic etching

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techniken geätzt, um so ein Loch oder eine Öffnung 34- durch das Substrat bis hinunter auf die Oberfläche der Schicht 31 herzustellen. Ein typisches Ätzmittel ist mit 25 Teilen H2O2 auf einen Teil Nh^OH gegeben.Techniques etched so as to produce a hole or opening 34- through the substrate down to the surface of the layer 31. A typical etchant is given with 25 parts H 2 O 2 to one part Nh ^ OH.

Dann wird eine Metalloxidschicht 35 auf der Oberfläche der Schicht 33 gebildet. In der Oxidschicht 35 wird eine Öffnung 36 gebildet, die mit dem Loch yv im Substrat axial ausgerichtet ist. Die Öffnung 36 kann durch Maskierung vor der Bildung der Schicht 35 oder dadurch gebildet werden, daß die Schicht 35 vollkommen über der Oberfläche der Schicht 33 gebildet wird und dann die Öffnung auf photolitographische Weise geätzt wird. Über der Oxidschicht wird eine Metallkontaktschicht 37 dann so gebildet, daß sie sich in die Öffnung 36 erstreckt und einen Kontakt mit der Schicht 32 bildet. Auf dem Substrat 30 wird ebenfalls eine Kontaktschicht 38 gebildet. Schließlich wird die Oberfläche 39 der Schicht 31, die am Boden des Loches 34- offen liegt, durch Ätzen rauh gemacht, indem man beispielsweise als mögliches Ätzmittel 30/10/3 (CHxCOOH-HNOx-HF) 40 Sekunden bei 25°C einwirken läßt. Dieses Ätzmittel greift Goldkontakte auf der Vorrichtung nicht an. Ein anderes Ätzmittel ist KI-I2, das man 30 Sekunden bei 60°C einwirken läßt, dabei aber Goldkontakte angreifen wird.Then, a metal oxide layer 35 is formed on the surface of the layer 33. An opening 36 is formed in the oxide layer 35 which is axially aligned with the hole yv in the substrate. The opening 36 can be formed by masking prior to the formation of the layer 35 or by forming the layer 35 entirely over the surface of the layer 33 and then photolithographically etching the opening. A metal contact layer 37 is then formed over the oxide layer so that it extends into opening 36 and makes contact with layer 32. A contact layer 38 is also formed on the substrate 30. Finally, the surface 39 of the layer 31, which is exposed at the bottom of the hole 34-, is made rough by etching, for example by using 30/10/3 (CH x COOH-HNO x -HF) for 40 seconds at 25 ° as a possible etchant C can act. This etchant does not attack gold contacts on the device. Another etchant is KI-I 2 , which is left to act for 30 seconds at 60 ° C, but will attack gold contacts.

Als Ergebnis der Stromverbreiterung in den Schichten 31, 32 und 33 ist die emittierende Zone 40 um einen Ring 41 größer als die Öffnung 36. Die Kombination aus der Oxidschicht 35, die die Öffnung 36 umgibt, und der Metallschicht 37, welche die Oxidschicht 35 bedeckt, bildet für das von der emittierenden Zone 40 ausgesandte Licht einen hochwirksamen Spiegel. Insbesondere ist in dem ringförmigen Bereich 44 für das bei dem ringförmigen emittierenden Bereich 41 senkrecht oder nahezu senkrecht zur Ebene der emittierenden Zone 40 ausgesandte Licht ein hoch v/irksamer Spiegel vorhanden. Die Metall-As a result of the current broadening in the layers 31,32 and 33, the emitting zone 40 is larger by a ring 41 than the opening 36. The combination of the oxide layer 35, which surrounds the opening 36, and the metal layer 37, which covers the oxide layer 35, forms for the emitting Zone 40 emitted light a highly effective mirror. In particular, is in the annular region 44 for the emitted from the annular emitting region 41 perpendicularly or almost perpendicularly to the plane of the emitting zone 40 Light a highly effective mirror available. The metal

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kontaktschicht 37 wirkt in direktem Kontakt mit der Schicht 33 als Teilspiegel, der die auf ihm auftreffenden Strahlen zurück auf die Oberfläche 39 wirft.Contact layer 37 acts in direct contact with layer 33 as a partial mirror, which the rays impinging on it throws back onto surface 39.

Die emittierende Zone 4-0 ist so konstruiert, daß sie kleiner als das Loch 34 ist. Der Kern 42 der optischen Paser MJ> ist gegenüberliegend zur emittierenden Zone 40 angeordnet. Im allgemeinen ist der Kern der Faser größer als die emittierenden Zone 40.The emitting zone 4-0 is designed to be smaller than the hole 34. The core 42 of the optical fiber MJ> is arranged opposite to the emitting zone 40. In general, the core of the fiber is larger than the emitting zone 40.

Ein besonders geeignetes Verhältnis des Durchmessers des Emitters zum Durchmesser des Faserkerns ist 60/80, wobei der Bereich 40 des Emitters eine typische Größe von 60^tm und der Durchmesser des Kerns der Lichtleitungsfaser eine typische Größe von 80 Am hat. Die Erfindung läßt sich jedoch auf verschiedene Faserdurchmesser anwenden; Fasern mit dem Durchmesser von 125 ^m und 52 /£m wurden ebenfalls verwendet. Die numerischen Aperturen derartiger Fasern können ebenfalls verschiedene Werte aufweisen.A particularly suitable ratio of the diameter of the emitter to the diameter of the fiber core is 60/80, the region 40 of the emitter having a typical size of 60 μm and the diameter of the core of the optical fiber having a typical size of 80 μm. However, the invention can be applied to different fiber diameters; Fibers with a diameter of 125 ^ m and 52 / £ m were also used. The numerical apertures of such fibers can also have different values.

Typische Resultate einer Anzahl von Vorrichtungen haben ergeben, daß die Effektivität bis 150% zunimmt. Man nimmt an, daß die große Zunahme der Effektivität auf den Kombinationen aus der aufgerauhten Emissions-Oberfläche und der Verwendung einer reflektierenden Oberfläche an der Rückseite der Vorrichtung zugesprochen werden kann. Bisher wurde angenommen, daß im Gegensatz zu der Situation, die bei sichtbares Licht emittierenden, d.h. aus GaP hergestellten Dioden zutrifft, die Absorbtionscharakteristiken von GaAlAs so sind, daß der Hauptanteil der Lichtemission der Vorrichtung beim ersten Auftreffen der direkt emittierten Strahlen auf die Emissions-Oberflächen stattfindet, womit die auf die Emissions-Oberfläche zu emittierenden Strahlen gemeint sind, und daß jeder in die Vorrichtung zurückreflektierte Strahl absorbiert würde. Man nahm an, daß alle zur Rückseite hin, also weg vonTypical results from a number of devices have shown that the effectiveness increases up to 150%. One assumes that the great increase in effectiveness on the combinations of the roughened emission surface and the use can be awarded a reflective surface on the back of the device. So far it has been assumed that in contrast to the situation that applies to diodes which emit visible light, i.e. diodes made of GaP, the absorption characteristics of GaAlAs are such that the Main part of the light emission of the device when the directly emitted rays strike the emission surfaces for the first time takes place, by which the rays to be emitted onto the emitting surface are meant, and that each beam reflected back into the device would be absorbed. It was assumed that they all turned towards the rear, that is, away from

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der Emissions-Oberfläche emittierten Strahlen vor einer Rückreflexion auf die Emissions-Oberfläche hin absorbiert würden, oder daß sie nach einer derartigen Reflexion absorbiert würden, bevor sie die Emissions-Oberfläche erreichen könnten.the emission surface emitted rays in front of a Back reflection would be absorbed on the emitting surface, or that it absorbs after such a reflection before they could reach the emission surface.

Nun wurde jedoch herausgefunden, daß mit der reflektierenden, durch die Metall/Metalloxid-Zwischenschicht gebildeten Oberfläche die Emission vergrößert wird und daß Strahlen, die in Richtungen emittiert werden, welche zur Emissions-Oberfläche unter einem andern oder einem kleineren Winkel als dem kritischen Winkel verlaufen, zurück zur Emissions-Oberfläche reflektiert werden können. Ebenso können von der Emissions-Oberfläche reflektierte Strahlen zurück "springen"; derartige Strahlwege können eine Anzahl von "Sprüngen" (bounces) aufweisen. Die rauhe Emissions-Oberfläche erhöht die Wahrscheinlichkeit, daß derartige reflektierte Strahlen auf die Emissions-Oberfläche unter einem Winkel auftreffen, der kleiner oder gleich dem kritischen Winkel ist.It has now been found, however, that with the reflective layer formed by the metal / metal oxide intermediate layer Surface the emission is increased and that rays that are emitted in directions leading to the emission surface run at a different or a smaller angle than the critical angle, back to the emission surface can be reflected. Likewise, rays reflected from the emission surface can "jump" back; such beam paths can have a number of "bounces". The rough emission surface increases the likelihood of such reflected rays strike the emission surface at an angle that is less than or equal to the critical angle.

Um in die Fasern 42 hinein eine hohe Kopplungseffektivität zu erhalten, kann in die Öffnung 3^ zwischen dem Ende der Paser 42 und der Oberfläche 29 ein Fluid für die Anpassung der Brechungsindizes positioniert sein.In order to obtain a high coupling efficiency into the fibers 42, the opening 3 ^ between the end of the Paser 42 and surface 29 may be positioned a fluid for adjusting the refractive indices.

Mit der Erfindung wird damit eine lichtemittierende GaAs-Diode geschaffen, bei der die Wirksamkeit der Lichtemission dadurch verbessert wird, daß die Oberfläche, durch die das Licht austritt, regellos rauh gemacht wird, und daß an der Rückfläche eine Metallkontaktschicht als optischer Spiegel gebildet wird, der auffallendes Licht reflektiert.With the invention, a light-emitting GaAs diode is created in which the effectiveness of the light emission is improved in that the surface through which the light exits is made randomly rough, and that on the Back surface a metal contact layer is formed as an optical mirror that reflects incident light.

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Claims (6)

PATENTANWÄLTE *'PATENT LAWYERS * ' MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOWMANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOW Northern Telecom Limited München, den 2.5.77Northern Telecom Limited Munich, 2.5.77 P.O. Box 6123, Station A P/4/ri - N 2116P.O. Box 6123, station A P / 4 / ri - N 2116 Montreal, Quebec, KanadaMontreal, Quebec, Canada Lichtemittierende Diode mit vergrößerter Lichtemissions-Light emitting diode with enlarged light emission Effektivitäteffectiveness PatentansprücheClaims ( 1.!Lichtemittierende Diode mit einer ersten Sperrschicht aus GaAlAs, einer aktiven Schicht aus GaAs und einer zweiten Sperrschicht aus GaAlAs im Sandwichaufbau, wobei die aktive Schicht zwischen den Sperrschichten angeordnet ist, die Sperrschichten vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sind und die aktive Schicht vom selben Leitfähigkeitstyp wie eine der Sperrschichten ist, so daß ein p-n-Ubergang zwischen der aktiven Schicht und einer der Sperrschichte gebildet ist, und mit einer Lichtemissions-Oberflache auf einer der Sperrschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtemissions-Oberfläche (39) von regelloser bzw. zufallsverteilter Rauhigkeit ist, und daß eine Metallkontaktschicht (37) auf der Oberfläche der anderen Sperrschicht (33) angeordnet ist, um eine Vorspannung am p-n-Übergang für die Ausbildung einer lichtemittierenden Zone (40,41) anzulegen, die mit der Lichtemissions-Ober-(1.! Light emitting diode with a first barrier layer GaAlAs, an active layer made of GaAs and a second barrier layer made of GaAlAs in a sandwich structure, the active layer is arranged between the barrier layers, the barrier layers are of the opposite conductivity type and the active layer is of the same conductivity type as one of the barrier layers so that a p-n junction is formed between the active layer and one of the barrier layers, and having a light emitting surface one of the barrier layers, characterized in that that the light emitting surface (39) of random or random roughness, and that a metal contact layer (37) on the surface of the other Barrier layer (33) is arranged to bias the p-n junction for the formation of a light-emitting Zone (40,41) to be created, which is connected to the light emission upper DR. G. MANITZ ■ Dl PL.-I NC. M. FINSTERWALD DIPL. -INC. W. CRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKENDR. G. MANITZ ■ DI PL.-I NC. M. FINSTERWALD DIPL. -INC. W. CRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. FOLK BANKS MÜNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN, KONTO-NUMMER 72MUNICH 22nd ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN, ACCOUNT NUMBER 72 TEL. (089) 22 42 II. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERCSTR. 23/25. TEL. (07IIISÖ 72 öl POSTSCHECK ; MÜNCHEN 7 706 2 - 80STEL. (089) 22 42 II. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERCSTR. 23/25. TEL. (07IIISÖ 72 oil POSTSCHECK; MUNICH 7 706 2 - 80S 709851/0705709851/0705 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED fläche ausgerichtet ist, und um einen optischen Spiegel (4-4) zu "bilden, der mit der lichtemittierenden Zone (40,41) ausgerichtet ist.face, and to form an optical mirror (4-4) "that" aligns with the light-emitting zone (40,41) is aligned. 2. Lichtemittierende Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die aktive Schicht aus GaAlAs besteht, deren Aluminiumanteil bedeutend kleiner als der Aluminiumanteil der Sperrschichten ist.2. Light-emitting diode according to claim 1, characterized in that the active layer consists of GaAlAs, the aluminum content of which is significantly smaller than the aluminum content of the barrier layers. 3. Lichtemittierende Diode mit einem GaAs-Substrat von einem Leitfähigkeitstyp, die zwei parallele Hauptoberflächen aufweist, mit einer ersten Sperrschicht aus GaAlAs auf einer der Hauptoberflächen des Substrats, wobei die erste Sperrschicht denselben Leitfähigkeitstyp wie das Substrat zeigt, mit einer aktiven Schicht von einem der beiden Leitfähigkeitstypen aus GaAs-Material auf der ersten Sperrschicht, und mit einer zweiten Sperrschicht aus GaAlAs auf der aktiven Schicht, wobei der Leitfähigkeitstyp der zweiten Sperrschicht entgegengesetzt zu dem der ersten Sperrschicht ist, und die aktive Schicht mit einer der Sperrschichten einen p-n-Ubergang bildet, dadurch gekennzeichnet , daß auf der zweiten Sperrschicht (33) eine Schicht aus optisch transparentem, isolierendem Oxid (35) angeordnet ist, die darin eine Öffnung (36) bestimmt, daß auf der Metalloxidschicht (35) eine Metallkontaktschicht (37) angeordnet ist, die sich in die Öffnung (36) für einen Kontakt mit der zweiten Sperrschicht (33) erstreckt und in der aktiven Schicht (32) eine lichtemittierende Zone (40,41) bestimmt, die in Ausrichtung mit der Öffnung (36) steht und größer als die Öffnung (36) ist, daß sich eine Öffnung (3*0 durch das Substrat (30) zur ersten Sperrschicht (31) erstreckt und so eine Lichtemissions-Oberflache (39) bestimmt, die in Ausrichtung mit der lichtemittierenden Zone (40,41) steht, von regelloser Rauhigkeit3. Light emitting diode with a GaAs substrate of one conductivity type having two parallel major surfaces having a first barrier layer of GaAlAs on one of the major surfaces of the substrate, the first Barrier layer exhibits the same conductivity type as the substrate, with an active layer of either conductivity type of GaAs material on top of the first barrier layer, and with a second barrier layer of GaAlAs on the active layer, the conductivity type being the second barrier layer is opposite to that of the first barrier layer, and the active layer with one of the Barrier layers forms a p-n junction, characterized in that on the second barrier layer (33) a layer of optically transparent, insulating oxide (35) is arranged, which defines an opening (36) therein, that on the metal oxide layer (35) a metal contact layer (37) is arranged, which extends into the opening (36) for contact with the second barrier layer (33) and in the active layer (32) a light-emitting zone (40,41) defined which is in alignment with the Opening (36) stands and is larger than the opening (36) that an opening (3 * 0 through the substrate (30) to the first Barrier layer (31) extends and so a light emitting surface (39), which is in alignment with the light-emitting zone (40, 41), of random roughness 709851/0705709851/0705 und wenigstens so groß wie die lichtemittierende Zone (40,41) ist, daß die Metallkontaktschicht (37) auf der Metalloxidschicht (35) wenigstens für den Bereich einen Spiegel bildet, der sich rund um die Öffnung (36) in der Metalloxidschicht (35) erstreckt und mit dem Teil (41) der lichtemittierenden Zone ausgerichtet ist, der sich über die öffnung (36) in der Metalloxidschicht (35) hinaus erstreckt, und daß eine weitere Kontaktschicht (38) auf der anderen Oberfläche des Substrats (30) angeordnet ist, so daß nach Anlegen einer Vorspannung an den p-n-Übergang Licht von der lichtemittierenden Zone (40,41) emittiert wird und durch die Lichtemissions-Oberflache (39) austritt.and at least as large as the light-emitting zone (40,41) that the metal contact layer (37) on the Metal oxide layer (35) forms a mirror, at least for the area, which extends around the opening (36) in the Metal oxide layer (35) extends and is aligned with the part (41) of the light emitting zone which extends over it the opening (36) in the metal oxide layer (35) extends out, and that a further contact layer (38) on the other surface of the substrate (30) is arranged so that after applying a bias to the p-n junction Light is emitted from the light-emitting zone (40, 41) and exits through the light-emitting surface (39). 4. Lichtemittierende Diode nach Anspruch 3, dadurch g e kennzeichnet , daß die Öffnung (34) im Substrat (30) größer als die lichtemittierende Zone (40, 41) ist und angeordnet in der Öffnung (34) eine optische Faser (43) enthält, deren Lichtleitungskern (42) mit der lichtemittierenden Zone (40,41) ausgerichtet ist und deren Endoberfläche in engem Kontakt mit der Lichtemissions-Oberflache (39) steht.4. Light-emitting diode according to claim 3, characterized in that g e that the opening (34) in the substrate (30) is larger than the light-emitting zone (40, 41) and arranged in the opening (34) contains an optical fiber (43), the light-guiding core (42) with the light-emitting Zone (40,41) is aligned and whose end surface is in close contact with the light emitting surface (39). 5. Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Diode vergrößerter Lichtemissions-Effektivität, bei dem aufeinanderfolgend drei epitaxiale Schichten, eine erste Sperrschicht aus GaAlAs-Halbleitermaterial eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive Schicht aus GaAs-Halbleitermaterial von einem der beiden Leitfähigkeitstypen und eine zweite Sperrschicht aus GaAlAs-Halbleitermaterial aufgebaut werden, deren Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem der ersten Sperrschicht ist, so daß ein p-n-Übergang zwischen der aktiven Schicht und einer der Sperrschichten gebildet wird, und bei dem Kontakte zur Anlegung einer Vorspannung über den p-n-Ubergang gebildet werden,um so eine lichtemittierende Zone zu schaffen, dadurch g e k e η η -5. A method of manufacturing a light emitting diode of increased light emitting efficiency in which sequentially three epitaxial layers, a first barrier layer made of GaAlAs semiconductor material of a first conductivity type, an active layer of GaAs semiconductor material of one of the two conductivity types and one second barrier layer made of GaAlAs semiconductor material, the conductivity type of which is opposite to that of the first barrier layer, so that a p-n junction is formed between the active layer and one of the barrier layers is, and in which contacts for applying a bias voltage across the p-n junction are formed, so as to be a light-emitting To create a zone, thereby g e k e η η - 709851/0705709851/0705 zeichnet , daß die Oberfläche einer der Sperrschichten (31,33) geätzt und so eine Licbtemissions-Oberflache (39) gebildet wird, die mit der lichtemittierenden Zone (40,41) ausgerichtet und von regelloser Rauhigkeit ist.draws that the surface of one of the barrier layers (31,33) etched and so a license emission surface (39) is formed which is aligned with the light-emitting zone (40, 41) and of random roughness is. 6. Verfahren nach Anspruch 5, wo die erste Sperrschicht auf einer Oberfläche des GaAs-Substrats vom selben Leitfähigkeitstyp wie die erste Sperrschicht aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schicht eines optisch transparenten, isolierenden Oxids (35) auf der Oberfläche der zweiten Sperrschicht (33) gebildet wird,und eine öffnung (36) gebildet wird, die sich durch die Oxidschicht (35) zur Oberfläche der zweiten Sperrschicht (33) erstreckt, daß eine Metallkontaktschicht (37) auf der Oxidschicht (35) gebildet wird und sich in die öffnung (36) für einen Kontakt mit der zweiten Sperrschicht (33) erstreckt, daß photolitographisch eine öffnung (34) durch das Substrat (30) zur ersten Sperrschicht (31) geätzt wird, um die Oberfläche der ersten Sperrschicht freizulegen und eine Lichtemissions-Oberflache (39) zu bilden, daß auf dem Substrat (30) eine Kontaktschicht (38) gebildet wird, die auf dem Substrat (30) mit der Metallkontaktschicht (37) in der Öffnung (36) in der Oxidschicht (35) die lichtemittierende Zone (40,41) bestimmt, die größer als die öffnung (36) in der Oxidschicht (35) ist, wobei die Metallkontaktschicht (35) rund um den Umfang der öffnung (36) in der Oxidschicht (35) einen Spiegel (44) bildet, der wenigstens mit dem Teil (41) der lichtemittierenden Zone (40,41) in Ausrichtung steht, der sich über die öffnung (36) in der Oxidschicht (35) hinaus erstreckt, und daß die freigelegte Oberfläche der ersten Sperrschicht (31) so geätzt wird, daß die Lichtemissions-Oberf lache (39) regellos rauh gemacht wird.6. The method of claim 5, wherein the first barrier layer is on a surface of the GaAs substrate of the same conductivity type how the first barrier layer is constructed, characterized in that one layer is a optically transparent, insulating oxide (35) is formed on the surface of the second barrier layer (33), and an opening (36) is formed which extends through the oxide layer (35) to the surface of the second barrier layer (33) extends that a metal contact layer (37) is formed on the oxide layer (35) and extends into the opening (36) for contact with the second barrier layer (33) that photolithographically extends an opening (34) through the Substrate (30) to the first barrier layer (31) is etched to to expose the surface of the first barrier layer and to form a light emitting surface (39) on that of the substrate (30) a contact layer (38) is formed on the substrate (30) with the metal contact layer (37) in the The opening (36) in the oxide layer (35) determines the light-emitting zone (40, 41) which is larger than the opening (36) in the oxide layer (35), the metal contact layer (35) around the circumference of the opening (36) in the oxide layer (35) forms a mirror (44) which is in alignment with at least the part (41) of the light-emitting zone (40,41) which extends beyond the opening (36) in the oxide layer (35) and that the exposed surface the first barrier layer (31) is etched so that the light-emitting surface (39) is made randomly rough. 709851/0705709851/0705 Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die öffnung (34) durch das Substrat (3°) so geätzt wird, daß sie von der Größe her größer als die lichtemittierende Zone (40,41) ist, und daß in der Öffnung (34) eine optische Faser (43) angeordnet wird.Method according to claim 6, characterized in that the opening (34) through the Substrate (3 °) is etched so that it is larger in size than the light-emitting zone (40, 41), and that an optical fiber (43) is arranged in the opening (34). 709851/0705709851/0705
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