DE3605019C2

DE3605019C2 -

Info

Publication number: DE3605019C2
Application number: DE19863605019
Authority: DE
Inventors: Gerhard Prof. Dipl.-Phys. Dr. 7037 Magstadt De Winterling; Norbert Dipl.-Phys. Dr. 8011 Egmating De Kniffler
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1986-02-18
Filing date: 1986-02-18
Publication date: 1989-04-13
Also published as: DE3605019A1

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Elektrolumineszenzdiode für Glasfaserübertragungsleitungen und Verfahren zur Herstellung.The invention relates to an integrated electroluminescent diode for Fiber optic transmission lines and manufacturing methods.

Im Zusammenhang mit der Übertragung von Signalen mit Hilfe von Glasfasern werden vielfach als Sender Lumineszenzdioden verwendet, deren Licht in die Glasfaser eingespeist wird. Diese Dioden werden unabhängig von der Glasfaser hergestellt. Sie werden meistens mechanisch in der Nähe des Glasfaseranfangs befestigt, so daß das Lumineszenzlicht entweder direkt oder - was einer besseren Ausnutzung des Signallichts entspricht - über eine Optik in die Glasfaser eingekoppelt wird. Eine möglichst verlustarme Einkopplung ist jedoch nicht einfach; sie wird häufig nur unter Verlust von Robustheit erreicht.In connection with the transmission of signals with the help of glass fibers become many Luminescent diodes are used as transmitters, their light is in the glass fiber is fed. These diodes are independent of the Glass fiber made. They mostly become mechanical attached near the beginning of the fiber, so that the luminescent light either directly or - which makes better use of the Signal light corresponds - coupled into the glass fiber via optics becomes. Coupling with as little loss as possible is not easy; it is often only achieved with the loss of robustness.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift 27 19 567 ist eine Elektrolumineszenzdiode für eine Glasfaserübertragungsleitung mit einer lichtemittierenden Zone von regelloser Rauhigkeit bekannt.An electroluminescent diode is from German Offenlegungsschrift 27 19 567 for a fiber optic transmission line with a light-emitting zone of random roughness known.

Aus der Zeitschrift Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 24, No. 10, Oktober 1985, S. L806-L808 ist eine planare Diode mit einer p-i-n-Struktur und einer aktiven i-Schicht aus a-SiC bekannt. Diese planare Struktur befindet sich auf einem mit einer durchsichtigen Elektrodenschicht bedeckten Glassubstrat.From the journal Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 24, No. 10, October 1985, p. L806-L808, a planar diode with a pin structure and an active i- layer made of a- SiC is known. This planar structure is located on a glass substrate covered with a transparent electrode layer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine bauliche Integration von Diode und Glasfaser zu schaffen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das eingangsseitige Ende der Glasfaser zur Integration mit der Diode ummantelt wird mit einer durchsichtigen Elektrodenschicht, die teilweise bedeckt ist von einer dünnen, Silizium enthaltenden Schicht amorphen Halbleitermaterials, die ihrerseits teilweise von einer Außenelektrode bedeckt ist. The object of the invention is a structural integration of diode and To create fiber. This is achieved according to the invention in that the input end of the fiber for integration with the diode is covered with a transparent electrode layer, some of which is covered by a thin, amorphous layer containing silicon Semiconductor material, which in turn is partially from an outer electrode is covered.

Da damit die Diode das eingangsseitige Ende der Glasfaser praktisch rotationssymmetrisch umschließt, ergibt sich eine besonders einfache Einkoppelung des Lichtes in die Glasfaser bei gleichzeitiger Wandlung des elektrischen Signals.Because this makes the diode the input end of the fiber optic encloses rotationally symmetrically, there is a particularly simple Coupling the light into the glass fiber while converting the electrical signal.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, worin im folgenden anhand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele erörtert werden. Es zeigtFurther advantages and details of the invention result from the Subclaims and the description, wherein in the following based on the Drawing two embodiments are discussed. It shows

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine mit dem Anfang einer Glasfaserübertragungsleitung integrierten Lumineszenzdiode und Fig. 1 shows schematically a section through an integrated with the beginning of a glass fiber transmission line and

Fig. 2 den Einbau der Lumineszenzdiode nach Fig. 1 in einem Koaxialstecker. Fig. 2 shows the installation of the luminescent diode according to Fig. 1 in a coaxial connector.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine "integrierte" Lumineszenzdiode. Das Ende einer Glasfaser, das mit 1 bezeichnet ist, wird mit einer elektrisch leitfähigen Antireflexionsschicht 2 ummantelt. Diese Schicht wirkt als transparente Elektrode und kann beispielsweise aus Indiumzinnoxyd (ITO), SnO_x, SnO₂ : F oder ITO/SnO₂ bestehen. Die Dicke dieser Schicht kann λ/4 oder (2n + 1) · λ/4 betragen. Die Schicht kann beispielsweise durch Tauchverfahren oder durch reaktives Aufdampfen, Sputtern oder auch durch Zersetzungsverfahren aufgebracht werden. Fig. 1 shows schematically a section through an "integrated" LED. The end of a glass fiber, which is denoted by 1 , is coated with an electrically conductive anti-reflection layer 2 . This layer acts as a transparent electrode and can consist, for example, of indium tin oxide (ITO), SnO _x , SnO₂: F or ITO / SnO₂. The thickness of this layer can be λ / 4 or (2 n + 1) · λ / 4. The layer can be applied, for example, by immersion processes or by reactive vapor deposition, sputtering or else by decomposition processes.

Auf diese transparente Elektrode 2 wird nun eine Schichtfolge 5 aus siliziumhaltigen Halbleitermaterialien aufgebracht, die vorzugsweise aus der Gasphase abgeschieden werden, und zwar entweder durch Glimmentladungsverfahren oder photoinduzierte Zersetzung von Halbleiterträgergasen, wie Silanen und Kohlenwasserstoffen.A layer sequence 5 of silicon-containing semiconductor materials, which are preferably deposited from the gas phase, is applied to this transparent electrode 2 , either by glow discharge processes or photo-induced decomposition of semiconductor carrier gases, such as silanes and hydrocarbons.

Diese Schichtfolge aus amorphen siliziumhaltigen Halbleitermaterialien kann als p-i-n-, als n-i-p- oder als Schottky-Diode ausgelegt werden je nachdem wie die Dotierung der aufeinander folgenden Halbleiterschichten gewählt wird. Die lichtemittierende i-Schicht kann dabei aus wasserstoffreichem a-SiH oder auch aus a-Si_1-xC_x, das ggf. auch noch Fluor enthält, bestehen. This layer sequence of amorphous silicon- containing semiconductor materials can be designed as a pin , as a nip or as a Schottky diode, depending on how the doping of the successive semiconductor layers is selected. The light-emitting i-layer can consist of hydrogen-rich a -SiH or also of a -Si _{1- x} C _x , which may also contain fluorine.

Die letztgenannten Schichten haben eine schnelle Abfallzeit der Lumineszenz, was eine hohe Übertragungsfrequenz ermöglicht. Mit wachsendem C-Gehalt der i-Schicht ergibt sich auch eine Verschiebung des Lumineszenzspektrums in's Grüne. Dadurch kann das Lumineszenzlicht L bequem am anderen Ende der Glasfaser von einer Empfängerdiode, deren aktives Material vorwiegend aus einer Si-Verbindung besteht, wieder in elektrische Signale rückverwandelt werden.The latter layers have a fast luminescence decay time, which enables a high transmission frequency. As the C content of the i layer increases, the luminescence spectrum shifts to green. As a result, the luminescent light L can be easily converted back into electrical signals at the other end of the glass fiber by a receiver diode, the active material of which mainly consists of a Si compound.

In Richtung auf die Glasfaser 1 wird die Schicht 2 mit einer Ummantelung 3 aus Metall, z. B. Al/Ag versehen, die gleichzeitig als erster Kontakt dient und zum Anschluß 6 führt. Die Siliziumhülle 5 ihrerseits wird von einer weiteren Metallisierung 4 teilweise umschlossen, die als zweiter Kontakt dient und mit dem äußeren Anschluß 7 verbunden wird.In the direction of the glass fiber 1 , the layer 2 with a jacket 3 made of metal, for. B. Al / Ag, which also serves as the first contact and leads to terminal 6 . The silicon shell 5 in turn is partially enclosed by a further metallization 4 , which serves as a second contact and is connected to the outer connection 7 .

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die zylindrische Symmetrie besonders vorteilhaft zur Geltung kommt. An die Ummantelung 3 ist hier die zylindrische Hülse 8 einer Koaxialsteckverbindung direkt angeschlossen und bildet die Verbindung zum Außenleiter eines Kabels. Entsprechend ist der Mittelanschluß 9 der Steckverbindung an die kappenartige weitere Metallisierung 4 angekoppelt. Mit 10 ist der Isolator von Stecker bzw. Leitung bezeichnet. Diese Konstruktion ist besonders für die Übertragung hochfrequenter Signale U _IN vorteilhaft. Fig. 2 shows an embodiment in which the cylindrical symmetry is particularly advantageous. Here, the cylindrical sleeve 8 of a coaxial plug connection is directly connected to the casing 3 and forms the connection to the outer conductor of a cable. Correspondingly, the center connection 9 of the plug connection is coupled to the cap-like further metallization 4 . With 10 the insulator of the connector or line is designated. This construction is particularly advantageous for the transmission of high-frequency signals U _IN .

Claims

1. Electroluminescent diode for a glass fiber transmission line, characterized in that the input end of the glass fiber ( 1 ) for integration with the diode is coated with a transparent electrode layer ( 2 ), which is partially covered by a thin, silicon-containing layer of amorphous semiconductor material, which in turn is partially covered by an outer electrode.

2. Electroluminescent diode according to claim 1, characterized in that the silicon-containing layer has a pin structure.

3. Electroluminescent diode according to claim 2, characterized in that the light-emitting i layer consists of a -Si: H or a -Si _{1- x} C _x .

4. Electroluminescent diode according to claim 2, characterized in that the light-emitting i layer contains fluorine.

5. Electroluminescent diode according to one of the preceding claims, characterized in that the transparent electrode layer and the External electrode connected to the inner and outer conductors of a coaxial connector are.

6. Method of manufacturing an electroluminescent diode according to one of the preceding claims, characterized in that the Deposition of the thin silicon-containing layer using a low-temperature process such as glow discharge, sputtering, vapor deposition, photo-induced Decomposition takes place from the gas phase.