DE3041228A1

DE3041228A1 - Leuchtdiode vom mesatyp

Info

Publication number: DE3041228A1
Application number: DE19803041228
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Phys. Dr. 7101 Flein Angerstein; Werner Dipl.-Phys. Dr. 7102 Weinsberg Schairer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-11-03
Filing date: 1980-11-03
Publication date: 1982-05-13

Description

Leuchtdiode vom Mesatyp
Leuchtdioden auf Halbleiterbasis werden auf verschiedenen Gebleten der Technik eingesetzt. Leuchtdioden dienen vor allem für die optische Signal- und Leistungsübertragung.
Bei Leuchtdioden kommt es vor allem auf eine hohe Strahlungsauskopplung aus dem Piodeninneren sowie auf eine hohe Strahlungsdlchte an. Die Strahlungsauskopplung soll möglichst nur auf der Frontseite der Diode erfolgen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leuchtdiode anzugeben, die eine besonders hohe Strahlungsauskopplung sowie eine benonders hobe Strahlungsdichte ermöglicht. Diene Auigabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer Leuchtdiode von Mesatyp die Diode mit dem Mesaberg nach unten auf einem Grun(ikörper aufgebaut ist, daß die obere Elektrode derart ausgebildet ist, daß sie die Strah len'mission möglichst wenig beeinträchtigt und dafl nur die dem Mesaberg gegenüberliegende Oberseite in lichtdurchlässigen Kunststoff eingebettet ist.
Leuchtdioden nach der Erfindung werden vorzugsweise für die optische Signal- und Leistungsübertragung verwendet Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen teuchtdiode beruht auf der strahl ungsbündelnden Wirkung eines Llchtleitkegels. Durch diesen Effekt wird ein besonders großer Teil der am pn-Übergang erzeugten Strahlung von der Diode emittiert. Gleichzeitig erhält die emittierte Strahlung eine Vorwärtsbündelung. Die Wirksamkeit des Lichtleitkegels wird durch den hohen Totalreflexionswinkel aller in Frage kommenden Halbleitermatorialien gewährleistet. Ein nur auf der Vorderseite der Leuchtdiode angebrachter Kunststofftropfen erhöht die Strahlungsauskopplung auf der Frontseite, auf der die Nutzstrahlung aus tritt, ohne die schädliche seitliche Auskopplung zu erhöhen.
Auf dem Mesaberg ist bei der Leuchtdiode nach der Erfindung. vorzugsweise eine Elektrode angebracht, mit der die Leuchtdiode auf dem Grundkörper befestigt ist. Der spitze Winkel, den die Mesaflanke der Leuchtdiode mit der Oberfläche des Mesabergs bildet beträgt vorzugsweise 30 bis 700. Die Mesaflanke weis-t vorzugsweise eine Oberflächenrauhigkeit: auf, die <-A ist. Dabei ist X die Wellenlänge der von der Leuchtdiode emittierten Strahlung. Diese Bedingung erreicht man beispielsweise durch Glattätzen der mesaflanke. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Oberseite der Leuchtdiode mit einem Antireflexionsbelag versehen.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausf.ührungsbeispiel näher erläutert.
Die in der Figur dargestellte Leuchtdiode besteht aus einem scheibenförmigen Halbleiterkörper 1, der auf der einen Seite einen Mesaberg 2 aufweist. Der pn-Ubergang 3 der Leechtdiode befindet sich in dem Mesaberg 2. Auf der nach unten weisenden Oberfläche des Mesabergs 2 befindet sich eine Elektrode 4, die ein hohes Reflexionsvermögen für die emittierte Strahlung aufweist. Die Elektrode 4 besteht beispielsweise aus Au:Zn oder Ti/Pt/Au. Die Leuchtdiode ist mit ihrem Mesaberg 2 nach unten auf einem Grundkörper 5 aufgeb1ut, wobei sich die Elektrode 4 zwischen dem Mesaberg 2 und dem Grundkörper 5 befindet.
Die Flanke des Mesabergs 2 bildet einen spitzen und einen stumpfen Winkel mit der Oberseite des Mesabergs. Der spi ze Winkel a, den die Flanke des Mesabergs 2 mit seiner Ober seite bildet, beträgt vorzugsweise 30 bis 700. Die Oberflächenrauhigkeit der Mesaflanke ist vorzugsweise # A, wobei A die Wellenlänge der emittierten Strahlung ist.
Eine solche Oberflächenrauhigkeit erreicht man beispielsweise durch Glattätzen der Mesaflanke, z. B. mit einer Lösung aus NH4OH:H202:H2 0 mit der Zusammensetzung 2:1:5 Volumenteile.
Die Elektrode 6 auf der Oberseite der Leuchtdiode ist derart ausgebildet, daß sie die Strahlenemission der Leuchtdiode möglichst wenig beeinträchtigt. Diese Forderung erfüllt beispielsweise eine rahmen- oder ringförmige Elektrode 6, die gemäß der Figur nur am Rand des Halbleiterkörpers 1 angebracht ist. Sie kann z. B. aus Au:Ge oder Ni/Au:Ge bestehen. Die Elektrode 6 ist beispielsweise durch einen Bonddraht 7 kontaktiert.
Bei der Leuchtdiode nach der Erfindung ist nur auf der Oberseite der Diode ein Kunststofftropfen 8 aufgebracht. Der strahlungsdurchlässige Kunststoff Lropfen 8 besteht beispielsweise aus Epoxydharz. Die Oberseite der Leuchtdiode ist vorzugsweise noch mit einem Antireflexionsbelag versehen, dr in der Figur nicht dargestellt ist. Dieser Antireflexionsbelag, der sich auf der strahlungsemittierenden Oberfläclle dc Halbleiterkörpers befindet, besteht beispielsweise aus Si3N4.

Claims

Patentansprüche Leuchtdiode vom Mesatyp, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit dem Mesaberg nach unten auf einem Grundkörper aufgebaut ist, daß die obere Elektrode derart ausgebildet ist, daß sie die Strahlenemission möglichst wenig beeinträchtigt, und daß nur die dem Nesaberg gegenüberliegende Oberseite der Diode in lichtdurchlässigen Kunststoff eingebettet ist.
2) Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mesaberg mit einer Elektrode hohen Reflexionsvermögens versehen ist.
3) Leuchtdiode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel, den die Mesaflanke mit der Oberseite des Mesaberges bildet, 30 bis 700 beträgt.
4) Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Me@allanke alne oberflächenrauhigkeit aufweist, die kleiner als die welllenlänge oder gleich der Wellenlänge der emittierten Strahlung ist.
5) Leuchtdiode nach Anspruch 4, dadurch cjekennzeichnet, daß die Mesafl anke glatt geätzt ist.

f Leuchtdiode nach einem der Anpriiche 1 bis 5, 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Diode mit einem Antireflexionsbelag versehen ist.