DE4322830A1 - Diodenstruktur aus Diamant - Google Patents

Diodenstruktur aus Diamant

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdiode in einem Diamantsubstrat.
Lichtemittierende Dioden (LEDs) und Laserdioden (LDs) finden Anwendung in der Optoelektronik, Kommunikations- Systemen, flachen Bildschirmen und in der Lasertechnik. Jedoch sind die meisten kommerziell erhältlichen LEDs und LDs mit erforderlicher Lichtintensität so ausgebildet, daß sie im nahen Infrarot emittieren. Es ist wünschenswert, speziell für Nachrichtentechnik kurze Wellenlängen zu gebrauchen. Blaue, grüne und rote Farben sind auch von besonderem Interesse für flache RGB-Bild­ schirme. Es ist auch nützlich, daß lichtemittierende Dioden von verschiedener Farbe auf demselben Substrat hergestellt werden können.
Gemäß der Erfindung schließt ein Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Struktur auf Diamantbasis folgende Schritte ein: (1) Auswahl eines intrinsichen Diamantsubstrates, das die ge­ wünschten Farbzentren enthält, z. B. das H3 und 575 nm Stickstoff­ induzierte Zentrum, das Versetzungen (Dislokationen) zugeordnete A-Band, die 484 nm und 886 nm Nickel-induzierten Zentren oder die 738 nm Silizium-induzierten Zentren; (ii) Schaffung einer flachen Arbeitsfläche auf dem Diamantsubstrat durch mechanische und/oder chemische Politur; (iii) Schaffung eines halbleitenden Gebietes auf der Arbeitsfläche durch Ionenimplantation mit einer vor­ bestimmten Dosis einer elektrisch aktiven Verunreinigung, Nachim­ plantations-Temperung bei hoher Temperatur und anschließendem Ät­ zen der graphitisierten Schicht oder durch Abscheidung eines halb­ leitenden Diamantfilmes; (iv) Schaffung eines Kollektorgebietes auf dem Diamantsubstrat in einem Abstand größer als die freie Weg­ länge der Ladungsträger von dem halbleitenden Gebiet durch Ionen­ implantation und/oder durch Metallisierung; (v) Schaffung zweier entgegengesetzter seitlicher Oberflächen auf dem Diamantsubstrat; und (vi) Anbringung entsprechender elektrischer Kontakte auf das halbleitende und Kollektorgebiet.
Der Diamant kann natürlicher Diamantkristall sein, der A-Band und/ oder H3 Lumineszenz-Zentren enthält, oder ein synthetischer Dia­ mantkristall oder ein Diamantfilm, die beide das A-Band und/oder das H3 und/oder das 484 nm Nickel-induzierte und/oder das 738 nm Silizium-induzierte Lumineszenz-Zentrum aufweisen.
Die flache Arbeitsoberfläche wird mit der Absicht gemacht, die Streuung des Lichtes auf dem Weg längs der Struktur zu reduzieren. Eine feine mechanische oder chemische Politur kann für die Her­ stellung der Arbeitsfläche benutzt werden.
Die Ionen für die Implantation des halbleitenden Gebietes sind ty­ pisch Bor oder Lithium Ionen. Jedes beliebige geeignete Ion kann für die Implantation des Kollektorgebietes eingesetzt werden.
Die beiden Implantationen können nacheinander mit Ionen verschie­ dener Energien eingesetzt werden, um eine gewünschte Verteilung der Dotieratome und der Strahlenschäden über die implantierte Zone zu erreichen.
Die Temperung nach Implantation ist erforderlich, um die implan­ tierte Verunreinigung elektrisch zu aktivieren und somit das halb­ leitende Gebiet zu schaffen. Die Tempertemperatur ist typisch im Bereich von 600°C bis zur Graphitisierungstemperatur (bei ca. 1700°C im Vakuum).
Die Ätzung des implantierten und getemperten Gebietes ist erfor­ derlich, um die oberste graphitisierte Schicht zu entfernen und damit die halbleitende Schicht optisch transparent zu machen. Die­ se ist notwendig für den Fall der Lichtemission durch die Arbeits­ fläche. Die Ätzung kann durch Behandlung mit Säure erfolgen.
Das Kollektorgebiet in der Nachbarschaft des halbleitenden Gebie­ tes ist notwendig, um eine Spannung an das letztgenannte zum Zweck der Injektion anlegen zu können. Das Kollektorgebiet kann mit ei­ ner beliebigen Methode für elektrische Kontakte zu Diamant herge­ stellt werden, z. B. kann das Ionenimplantation gefolgt von Metal­ lisierung oder Metallisierung allein sein. Der Abstand zwischen dem halbleitenden Gebiet und dem Kollektorgebiet sollte einige we­ nige freie Weglängen der Ladungsträger im Diamantsubstrat sein.
Die Schaffung der zwei einander entgegengesetzten seitlichen Ober­ flächen auf dem Diamantsubstrat ist erforderlich, um einen opti­ schen Resonator herzustellen und somit laser-stimulierte Emission zu erhalten. Typischerweise werden diese Oberflächen flach und pa­ rallel, beide senkrecht zur Arbeitsoberfläche, hergestellt. Zur Erhöhung der Resonatorgüte wird eine der Oberflächen als total re­ flektierender Spiegel (mit einer dicken Metallschicht) herge­ stellt. Die andere Oberfläche ist als halbdurchlässiger Spiegel ausgebildet.
Des weiteren umfaßt gemäß der Erfindung die licht-emittierende Di­ ode zwei geeignete elektrische Kontakte, die auf das halbleitende und Kollektorgebiet aufgebracht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Abb. 1 ist eine schematische Darstellung der möglichen licht-emit­ tierenden Strukturen gemäß der Erfindung:
  • a: transparentes halbleitendes Gebiet (1) wird mit Ionenimplanta­ tion auf den Arbeitsflächen (11) eines Vollkristall-Diamantsub­ strates hergestellt.
  • b: transparentes halbleitendes Gebiet (1) wird abgeschieden mit CVD auf der Arbeitsfläche (11) eines Diamantsubstrats (2), welches seinerseits ebenfalls mit CVD abgeschieden wird, aber jetzt auf einer Metallunterlage. Der totalreflektierende Spiegel wird auf der Oberfläche (8) abgeschieden. Der halbdurchlässige Spiegel wird auf der Oberfläche (9) abgeschieden. Die Laseremission parallel zur Arbeitsfläche wird durch den Pfeil (10) gezeigt.
  • c: transparentes halbleitendes Gebiet (1) wird durch CVD auf die Arbeitsfläche (11) eines Vollkristall-Diamantsubstrats (2) abge­ schieden.
Abb. 2 ist ein Schaubild, das darstellt:
  • a: schematischer Querschnitt der als LED betriebenen Diode mit Lichtemission durch die Arbeitsfläche.
  • b: Abfall des elektrischen Potentials in Abwesenheit von Stoßioni­ sation (1) und im Fall von Stoßionisation (2).
  • c: Änderung der Ladungsträgerenergie über das Diamantsubstrat in die Tiefe. 3EG zeigt die Mindestenergie an, die erforderlich ist, um die Lichtemission im Diamantsubstrat zu starten.
  • d: vorgeschlagene Verteilung der Lichtemissionsintensität über das Diamantsubstrat in die Tiefe.
Abb. 3: Kathodolumineszenzspektrum
a) eines der untersuchten Diamantsubstrate. Es zeigt ein vor­ herrschendes A-Band unter Messung bei Temperatur von flüssigem Stickstoff. Lichtemissionsspektrum (b) bei Raumtemperatur der lichtemittierenden Diode, die gemäß der Erfindung auf diesem Dia­ mantsubstrat hergestellt wurde.
Abb. 4: Kathodolumineszenzspektrum (a) eines der untersuchten Dia­ mantsubstrate, das ein vorherrschendes H3-Zentrum zeigt, gemessen bei flüssigem Stickstoff. Lichtemissionsspektrum bei Raumtempera­ tur (b) der Dioden, die gemäß der Erfindung auf diesem Diamantsub­ strat hergestellt wurden.
Abb. 5 ist ein Schaubild, das die Intensität des emittierten Lich­ tes als Funktion des Diodenstromes zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNG
Die Erfindung beruht auf der Anregung von lumineszierenden Zentren in Diamant durch heiße Ladungsträger. In dieser Hinsicht gibt es eine Analogie zur Kathodolumineszenz bei niedriger Energie. Die Mindestenergie der Elektronen, die für die Anregung der Kathodolu­ mineszenz in einem Halbleiterkristall erforderlich ist, liegt bei etwa 3 Eg. Eg ist die Bandlücke des Halbleiters. Für Diamant gilt 3 Eg = 16.5 eV. Bei Anlegen einer Spannung V an die Struktur, wie in Abb. 1 gezeigt, werden Ladungsträger von dem Halbleitergebiet (1) in das Diamantsubstrat (2) injiziert und ein Strom (6) fließt über das Diamantsubstrat zum Kollektorgebiet (3). Die energierei­ chen Ladungsträger regen Kathodolumineszenz (7) der im Diamantsub­ strat befindlichen Farbzentren an. Der Abstand zwischen dem halb­ leitenden transparenten Gebiet und dem Kollektorgebiet wird mit d bezeichnet. Die elektrische Potentialverteilung stellt sich längs der Struktur ein wie in Abb. 2b gezeigt. Der Potentialverlauf ist am steilsten in der Nachbarschaft der Halbleiteroberfläche in ei­ nem Abstand L, der vergleichbar ist mit der mittleren freien Weg­ länge der injizierten Ladungsträger. Bei größerem Abstand erfolgt eine beträchtliche Stoßionisation des Gitters unter Vergrößerung der Konzentration geladener Ladungsträger und folglicher Ernie­ drigung sowohl der freien Weglänge der Ladungsträger als auch des elektrischen Spannungsabfalls.
Es wird erwartet, daß die maximale kinetische Energie der inji­ zierten Ladungsträger in einem Abstand L erreicht wird (s. Abb. 2 Diese Energie entspricht etwa der Spannung V, die an der Struktur angelegt wird (typisch etwa 100 V). Elektronen dieser En­ ergie regen gut die Kathodolumineszenz von Farbzentren an, die im Diamantgitter enthalten sind. Offenbar wird die maximale Intensi­ tät der Lumineszenz im Gebiet der höchsten kinetischen Energie der injizierten Ladungsträger erzeugt (Abb. 2d).
Wenn das benutzte Farbzentrum eine hohe Strahlungsausbeute besitzt - z. B. die H3-Zentren, dann kann die Diodenstruktur eine stimu­ lierte Lichtemission zwischen entgegengesetzten seitlichen Ober­ flächen aufweisen. In diesem Fall kann eine bei Raumtemperatur und im Sichtbaren emittierende Laserdiode gebaut werden. Wenn die Ver­ luste der Lichtemission auf 4% pro Weglänge durch die Struktur mittels geeigneter Spiegel reduziert werden, dann wird die Schwel­ lenstromdichte zur Anregung einer kontinuierlichen Laserwellen­ strahlung im Diamantsubstrat von etwa 2 mm Länge mit der optischen Dichte der H3-Zentren von 1 cm-1 bei 100 µA bei einer Spannung von 100 V erwartet. Solche elektrischen und optischen Parameter können ziemlich leicht eingestellt werden in den vorgeschlagenen Struk­ turen. Berücksichtigt man die spektralen Bereiche der H3-Zentren- Emission (Abb. 4b) - können große Chancen in der Herstellung ei­ nes von 500 bis 600 nm durchstimmbaren Laser eingeräumt werden.
Drei mögliche Konfigurationen der Struktur gemäß der Erfindung sind in Abb. 1 gezeigt. Alle Strukturen enthalten ein Diamantsub­ strat (2), das mit Farbzentren aktiviert ist, eine Arbeitsfläche (11), ein Halbleitergebiet (1) mit einem elektrischen Kontakt (4) darauf, ein Kollektorgebiet (3) mit einem elektrischen Kontakt (5) darauf. Im Fall der Laserdiode werden zwei polierte entgegenge­ setzte seitliche Oberflächen (8, 9) auf dem Diamantsubstrat herge­ stellt. Eine dieser Oberflächen kann mit einem total reflektieren­ den Spiegel (8) bedeckt werden, die andere durch einen halbdurch­ lässigen Spiegel (9).
Für den Fall, daß ein Volum-Einzelkristall (natürlich oder synthe­ tisch) als Diamantsubstrat benutzt wird, wird das transparente Halbleitergebiet auf einer polierten Arbeitsoberfläche des Sub­ strats gebildet mittels Ionenimplantation einer elektrisch akti­ ven Verunreinigung, anschließendem Tempern und Entfernung der obersten, graphitisierten Schicht (Abb. 1 a) oder durch Abschei­ dung eines halbleitenden Diamantfilms (Abb. 1c). Das halbleitende Gebiet ist durch das Kollektorgebiet umringt, das gute elektrische Leitfähigkeit aufweist und daher z. B. durch Ionenimplantation mit elektrisch aktiver Verunreinigung geschaffen wird mit anschließ­ sender Temperung und Metallisierung oder durch Hochdosisimplan­ tation einer beliebig geeigneten Sorte und anschließender Metallisierung oder allein durch Metallisierung. Die Erzeugungs­ schritte des halbleitenden Gebietes und des Kollektorgebietes wer­ den gemeinhin durch Photolithographie ausgeführt, um den Abstand d zwischen diesen Gebieten typisch im Bereich 2 bis 20 µm einzustel­ len (die Größe der freien Weglänge der Ladungsträger in Diamant­ kristallen wird im Eignungsfall für die Herstellung der vorge­ schlagenen lichtemittierenden Struktur mit ungefähr 1 µm angenom­ men.
Die lichtemittierende Struktur gemäß der Erfindung kann auch her­ gestellt werden, indem ausschließlich eine Diamantfilm-Abscheidung gebraucht wird (Abb. 1b). Als Diamantsubstrat (2) - dotiert mit einer optisch aktiven Verunreinigung, z. B. mit N, Ni oder Si - dient ein Diamantfilm, der auf einem Metall oder einer hochdo­ tierten Siliziumplatte (3) abgeschieden wird. Letztere dient als Kollektorgebiet. Die Dicke dieses Filmes sollte die freie Weglänge der Ladungsträger überschreiten und möge sich zwischen 1 und 20 µm bewegen. Auf der Oberfläche dieses ersten Filmes wird ein weiterer Film (1) abgeschieden, der jetzt halbleitend dotiert ist mit einer elektrisch aktiven Verunreinigung. Dieser halbleitende Film sollte weder zu dick noch zu hoch dotiert sein, so daß er transparent bleibt für das Licht, das aus optischen Zentren des ersten Films emittiert wird. Wenn Bor als elektrisch aktive Verunreinigung ge­ braucht wird, kann der Halbleiterfilm eine Dicke von 1 µm bei ei­ ner Rorkonzentration über 10¹⁹/cm³ haben. Ein elektrischer Kon­ takt (4) wird gebildet auf der Oberseite der Halbleiterschicht. Dies kann eine optisch transparente elektrokonduktive durchgängige Schicht aus Indium-Zinn-Oxid sein oder ein Metall-Gitter.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Natürliche Diamantkristalle wurden ausgesucht, um die lichtemit­ tierenden Strukturen herzustellen. Die Auswahl wurde mittels eines Meßplatzes für Kathodolumineszenz und für Mikrowellen-Photoleit­ fähigkeit durchgeführt. Eine der ausgewählten Proben zeigt blaue Kathodolumineszenz aufgrund des A-Bandes (Abb. 3a). Die zweite zeigte grüne Kathodolumineszenz aufgrund des vorherrschenden H3- Zentrums (Abb. 4a). Eine Seite jeder Probe wurde mechanisch po­ liert und gereinigt. Auf diesen Arbeitsflächen wurden mehrere Strukturen hergestellt, von denen jede aus zwei Flächen bestand mit den Dimensionen 150 µm×50 µm und mit gegenseitigem Abstand von 10 µm. Sie wurden mittels Borionenimplantation und Photoli­ thographie hergestellt. Die Ionenimplantation wurde bei Raumtem­ peratur durchgeführt. Dosen und Energien sind in Tabelle 1 aufge­ listet.
Energie (keV)
Bor-Dosis * 10-15 (cm-2)
25
4,6
36 1,96
52 2,36
71 2,62
93 2,75
118 3,07
150 4,6
Nach Implantation wurden die Proben in einem Graphit-Tiegel in Va­ kuum von etwa 10-4 Pa eine Stunde lang getempert bei einer Tempe­ ratur von 1450°C. Nach Tempern wurden die Proben in einer CrO₃ + H₂SO₄ Lösung 15 Minuten lang gekocht und in Reinstwasser gespült, um die oberste schwarze graphitisierte Schicht der ionenimplan­ tierten Flächen vollständig zu entfernen. Eine der ionenimplan­ tierten Flächen jeder Struktur wurde mit Aluminium bedeckt. Diese metallisierte Fläche wurde als Kollektor benutzt. Die andere transparente Fläche wurde benutzt, um die Lichtemission herauszu­ führen. Zwei elektrische Kontakte wurden durch Aufsetzen von Wolf­ ram-Spitzen auf die Aluminium-bedeckte und die Aluminium-freie transparenten halbleitenden Flächen erzielt. Nach Anlegen einer positiven Spannung auf die transparenten Flächen zeigten die Strukturen ein helles Leuchten. Die Lichtemission wurde durch Spannungen von 60 bis 320 V angeregt. Die auf der ersten Probe ge­ fertigten Strukturen emittierten vorherrschend blaues Licht des A- Bandes (Abb. 3b). Die auf der zweiten Probe gefertigten Struktu­ ren emittierten vorherrschend grünes Licht des H3-Zentrums (Abb. 4 b). Die Intensität der Lichtemission erwies sich als proportional zum Strom über der Struktur (Abb. 5). Die Effizienz der Lichtemis­ sion wurde für das grüne Band des H3-Zentrums gemessen und wurde mit ca. 0,1 Cd/A bei Raumtemperatur bestimmt. Die Emissionsspek­ tren und -intensität änderten sich nicht merklich, wenn die licht­ emittierenden Strukturen auf 300°C aufgeheizt wurden.

Claims (26)

1. Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdiode, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es die Schritte der Auswahl eines Diamant­ substrates einschließt, das mit Farbzentren dotiert ist; Bildung einer Arbeitsfläche auf dem Diamantsubstrat; Bildung eines halb­ leitenden Gebietes auf der Arbeitsfläche; Bildung eines Kollektor­ gebietes auf dem Diamantsubstrat in einem Abstand vom halblei­ tenden Gebiet; Bildung zweier einander entgegengesetzter seitli­ cher Oberflächen auf dem Diamantgebiet; Aufbringung entsprechender elektrischer Kontakte auf das halbleitende und das Kollektor­ gebiet.
2. Ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Begriff des Diamantsubstrats ein natürlicher Diamant einge­ schlossen ist, der die lumineszierenden A-Band Zentren und/oder
die Stickstoff-induzierten lumineszierenden N3-Zentren und/oder
die Stickstoff-induzierten lumineszierenden H4-Zentren und/oder
die Stickstoff-induzierten lumineszierenden H3-Zentren und/oder
die Stickstoff-induzierten lumineszierenden 575 nm-Zentren ent­ hält.
3. Ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Begriff des Diamantsubstrats ein synthetischer Diamantkri­ stall eingeschlossen ist, der unter hohen Temperaturen und hohen Drücken gewachsen ist und der die lumineszierenden A-Band Zentren und/oder die Stickstoff-induzierten lumineszierenden H3-Zentren und/oder die Nickel-induzierten lumineszierenden 484 nm und 886 nm Zentren und/oder die Stickstoff-induzierten lumineszierenden 575 nm Zentren enthält.
4. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Begriff des Diamantsubstrats eine kristalline oder polykri­ stalline Diamantschicht eingeschlossen ist, die auf einem geeig­ neten Träger durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase (CVD) gewonnen wurde und die lumineszierenden A-Band Zentren und/oder die Nickel-induzierten lumineszierenden 484 nm Zentren und/oder die Stickstoff-induzierten lumineszierenden 575 nm-Zentren und/ oder die Silizium-induzierten lumineszierenden 738 Zentren ent­ hält.
5. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche durch flaches mechanisches oder chemisches Polieren einer Seite des Diamantsubstrates hergestellt wird.
6. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Gebiet auf der Arbeitsfläche so hergestellt wird, daß es optisch transparent ist.
7. Ein Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Gebiet nacheinander durch Ionenimplantation einer elektrisch aktiven Verunreinigung, Hochtemperatur-Temperung und Entfernung der graphitisierten obersten Schicht hergestellt wird.
8. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenimplantation mit Bar bei einer Dosis höher als 5*10¹⁵/cm² durchgeführt wird.
9. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperatur-Temperung bei einer Temperatur über 600°C ausge­ führt wird.
10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hachtemperatur-Temperung bei etwa 1450°C ausgeführt wird.
11. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die graphitisierte Schicht durch Kochen in einer CrO₃+H₂SO₄-Lösung entfernt wird.
12. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Gebiet auf dem Diamantsubstrat durch Abscheidung ei­ nes Diamantfilms gebildet wird, der mit elektrisch aktiven Verun­ reinigungen datiert ist.
13. Ein Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamantfilm mit Bar einer Konzentration im Bereich von 10¹⁷ bis 10²¹/cm³ datiert ist.
14. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kallektorgebiet in einem Abstand vom halbleitenden Gebiet gebildet wird, der die freie Weglänge der Ladungsträger im Diamantsubstrat übertrifft.
15. Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem halbleitenden und dem Kollektorgebiet einen Wert zwischen 1 bis 20 µm aufweist.
16. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollektargebiet durch Ionenimplantation mit akti­ ven Verunreinigung gebildet wird mit anschließender Hochtempe­ ratur-Temperung und folgender Metallisierung.
17. Ein Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenimplantation mit Bor-Ionen bei einer Dosis höher als 10¹⁵/cm² durchgeführt wird und Temperung bei einer Temperatur über 600°C ausgeführt wird.
18. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollektorgebiet durch Ionenimplantation mit einer Masse größer als 12 a. m. u. bei einer Dose größer als 10¹⁵/cm² durchgeführt wird mit anschließender Metallisierung.
19. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollektorgebiet durch Metallisierung gebildet wird.
20. Eine Halbleiterdiode, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch ir­ gendeines der Verfahren der Ansprüche 1 bis 19 hergestellt wird.
21. Eine Halbleiter-lichtemittierende Diode, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie ein mit Farbzentren dotiertes Diamantsubstrat enthält, das darin ein halbleitendes transparentes Gebiet aufweist und ein Kollektorgebiet, die beide voneinander um mehr als die freie Weglänge von Ladungsträgern im Diamantsubstrat getrennt sind, weiter einen ersten elektrischen Kontakt, der auf das halb­ leitende transparente Gebiet aufgebracht wird, und einen zweiten elektrischen Kontakt, der auf das Kollektorgebiet aufgebracht wird.
22. Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander entgegengesetzte Oberflächen hergestellt werden durch flache mechanische oder chemische Poli­ tur.
23. Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine der einander entgegengesetzten seitlichen Oberflächen hergestellt wird, um totale innere Reflexion zu errei­ chen, und daß die andere hergestellt wird, um als teildurch­ lässiger Spiegel zu arbeiten.
24. Ein Verfahren gemäß Anspruch 22 oder Anspruch 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden einander entgegengesetzten seitlichen Oberflächen parallel sind und beide senkrecht zur Arbeitsfläche stehen.
25. Eine Halbleiterdiode, dadurch gekennzeichnet, daß sie gemäß ir­ gendeinem Verfahren der Ansprüche 22 bis 24 gebildet wird.
26. Eine Laserdiode, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein mit Farb­ zentren dotiertes Diamantsubstrat enthält, eine Arbeitsfläche auf dem Diamantsubstrat, ein Halbleitergebiet auf der Arbeitsfläche, ein Kollektorgebiet auf dem Diamantsubstrat im Abstand vom Halb­ leitergebiet größer als die freie Weglänge der Ladungsträger im Diamantsubstrat, zwei einander entgegengesetzte Oberflächen, ein erster elektrischer Kontakt, der an das Halbleitergebiet angelegt wird, und ein zweiter elektrischer Kontakt, der an das Kollektor­ gebiet angelegt wird.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19705308A1 (de) * 1997-02-13 1998-08-20 Reinhold Dr Wannemacher Punktlichtquelle, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung in einem Nahfeldmikroskop
DE102018127394A1 (de) 2018-11-02 2020-05-07 Bernd Burchard Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung und Regelung einer magnetischen Feldstärke
WO2020239172A1 (de) * 2019-05-25 2020-12-03 Bernd Burchard Vorrichtung und verfahren zur verwendung von diamant-nanokristallen mit nv-farbzentren in cmos-schaltkreisen
WO2021013308A1 (de) 2019-07-25 2021-01-28 Jan Meijer Nv-zentrum basierender mikrowellenfreier quantensensor und dessen anwendungen und ausprägungen
WO2021083448A1 (de) 2019-10-28 2021-05-06 Quantum Technologies UG (haftungsbeschränkt) Konzept für einen störstellenzentren basierenden quantencomputer basierend auf einem substrat aus elementen der iv. hauptgruppe
DE102021101572A1 (de) 2020-01-30 2021-08-05 Elmos Semiconductor Se Quantenoptisches System mit NV-Zentren und transparentem Schaltungsträger
DE102020134883A1 (de) 2020-12-23 2022-06-23 Quantum Technologies UG (haftungsbeschränkt) Vorrichtung zur Bestimmung einer magnetischen Flussdichte und Verfahren zur Bestimmung einer magnetischen Flussdichte mit einer solchen Vorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung der magnetischen Flussdichte
DE102021123907A1 (de) 2021-09-15 2023-03-16 Universität Siegen, Körperschaft des öffentlichen Rechts LED und Herstellungsverfahren dafür

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0390209A2 (de) * 1989-03-30 1990-10-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Lichtemittierende Diamantanordnung
EP0413435A2 (de) * 1989-07-13 1991-02-20 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Diamantdiodenstruktur
EP0488753A1 (de) * 1990-11-28 1992-06-03 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Lichtemittierende Diamantanordnung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0390209A2 (de) * 1989-03-30 1990-10-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Lichtemittierende Diamantanordnung
EP0413435A2 (de) * 1989-07-13 1991-02-20 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Diamantdiodenstruktur
EP0488753A1 (de) * 1990-11-28 1992-06-03 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Lichtemittierende Diamantanordnung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"J. Appl. Phys." 67 (1990) 983-989 *
"Jap. J. of Appl. Phys." 30 (1991), S. 1728-1730 *

Cited By (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19705308C2 (de) * 1997-02-13 2002-10-31 Reinhold Wannemacher Punktlichtquelle, Verfahren zu ihrer Herstellung und Nahfeldmikroskop mit einer derartigen Punktlichtquelle
DE19705308A1 (de) * 1997-02-13 1998-08-20 Reinhold Dr Wannemacher Punktlichtquelle, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung in einem Nahfeldmikroskop
EP4290260A2 (de) 2018-11-02 2023-12-13 Quantum Technologies GmbH Vorrichtung und verfahren zur erzeugung und regelung einer magnetischen feldstärke
DE102018127394A1 (de) 2018-11-02 2020-05-07 Bernd Burchard Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung und Regelung einer magnetischen Feldstärke
WO2020089465A2 (de) 2018-11-02 2020-05-07 Universität Leipzig Vorrichtung und verfahren zur erzeugung und regelung einer magnetischen feldstärke
US11391793B2 (en) 2018-11-02 2022-07-19 Quantum Technologies UG Device and method for generating and controlling a magnetic field strength
WO2020239172A1 (de) * 2019-05-25 2020-12-03 Bernd Burchard Vorrichtung und verfahren zur verwendung von diamant-nanokristallen mit nv-farbzentren in cmos-schaltkreisen
US11988619B2 (en) 2019-07-25 2024-05-21 Quantum Technologies Gmbh NV-center-based microwave-free quantum sensor and uses and characteristics thereof
WO2021013308A1 (de) 2019-07-25 2021-01-28 Jan Meijer Nv-zentrum basierender mikrowellenfreier quantensensor und dessen anwendungen und ausprägungen
WO2021083448A1 (de) 2019-10-28 2021-05-06 Quantum Technologies UG (haftungsbeschränkt) Konzept für einen störstellenzentren basierenden quantencomputer basierend auf einem substrat aus elementen der iv. hauptgruppe
DE202020005957U1 (de) 2019-10-28 2023-09-25 Quantum Technologies Gmbh Auf Störstellenzentren in O-dotierter Umgebung basierender, skalierbarer Quantencomputer
DE202020005921U1 (de) 2019-10-28 2023-07-24 Quantum Technologies Gmbh Durch eine zentrale Steuereinrichtung über einen Datenbus steuerbarer Störstellenzentren basierender, skalierbarer Quantencomputer
DE202020005933U1 (de) 2019-10-28 2023-06-30 Quantum Technologies Gmbh NV-Zentren basierender Quantencomputer mit einer Steuervorrichtung
DE202020005922U1 (de) 2019-10-28 2023-05-02 Quantum Technologies Gmbh NV-Zentren basierender Quantencomputer mit einer Steuervorrichtung und Elektron-Elektron-Kopplung zwischen Quantenpunkten
DE102020008157B3 (de) 2019-10-28 2022-11-17 Quantum Technologies Gmbh Unterseiten bestrahlbares Quantennetzwerk für einen Störstellenzentren basierenden, skalierbaren Quantencomputer
DE102020007977B4 (de) 2019-10-28 2021-11-18 Quantum Technologies UG (haftungsbeschränkt) NV-Zentren basierender Quantencomputer mit einer Steuervorrichtung zur Abarbeitung von Binärkodes, die Teilverfahren zur Manipulation der Quantenpunkte bzw. Kernquantenpunkte entsprechen
DE202020005770U1 (de) 2019-10-28 2022-05-18 Quantum Technologies UG (haftungsbeschränkt) Quantennetzwerk für einen Störstellenzentren basierenden, skalierbaren Quantencomputer
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DE102021101570A1 (de) 2020-01-30 2021-08-05 Elmos Semiconductor Se Energieversorgungseinrichtung mit NV-Zentrum basierendem Stromsensor
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DE102021101576A1 (de) 2020-01-30 2021-08-05 Elmos Semiconductor Se Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems mit NV-Zentren mittels laminierter optisch transparenter Folienstrukturen
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DE102021101573A1 (de) 2020-01-30 2021-08-05 Elmos Semiconductor Se Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems mit NV-Zentren mittels Glasfrit-Strukturen
DE102021101571A1 (de) 2020-01-30 2021-08-05 Elmos Semiconductor Se Leistungsüberwachungsvorrichtung mit NV-Zentrum basierenden Stromsensoren
WO2021151429A2 (de) 2020-01-30 2021-08-05 Elmos Semiconductor Se Nv-zentrum basierendes mikrowellenfreies und galvanisch getrenntes magnetometer
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WO2022136175A1 (de) 2020-12-23 2022-06-30 Quantum Technologies UG Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer magnetischen flussdichte sowie verfahren zur herstellung einer solchen vorrichtung
WO2023041433A1 (de) * 2021-09-15 2023-03-23 Universität Siegen Led und herstellungsverfahren dafür
DE102021123907A1 (de) 2021-09-15 2023-03-16 Universität Siegen, Körperschaft des öffentlichen Rechts LED und Herstellungsverfahren dafür

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