KR20190110484A - 광전자 컴포넌트 - Google Patents

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KR20190110484A
KR20190110484A KR1020190031955A KR20190031955A KR20190110484A KR 20190110484 A KR20190110484 A KR 20190110484A KR 1020190031955 A KR1020190031955 A KR 1020190031955A KR 20190031955 A KR20190031955 A KR 20190031955A KR 20190110484 A KR20190110484 A KR 20190110484A
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optoelectronic component
material particles
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다자나 두라흐
캐시 슈미트케
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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

하나 이상의 실시 형태에서 광전자 컴포넌트(100)는 광전자 반도체 칩(1)을 포함하고, 상기 광전자 반도체 칩은 의도한 모드에서, 반도체 칩의 출력면(10)을 통해 상기 반도체 칩으로부터 방출되는 일차 방사선을 발생한다. 계속해서 상기 광전자 컴포넌트는 상기 출력면 상에 제1 변환 소자(21)를 포함한다. 상기 제1 변환 소자는 제1 매트릭스 재료(211) 및 양자점들 형태의 제1 발광 물질 입자들(210)을 포함한다. 상기 제1 발광 물질 입자들은 상기 제1 매트릭스 재료 내에 분포 및 매립되어 있다. 상기 제1 매트릭스 재료는, 탄소의 원자 농도가 산소의 원자 농도보다 더 작은 폴리실록산에 의해 형성되어 있다.

Description

광전자 컴포넌트{OPTOELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은 광전자 컴포넌트에 관한 것이다.
해결해야 할 과제는 긴 수명의 광전자 컴포넌트를 제시하는 것이다.
이와 같은 과제는 무엇보다 독립 특허 청구항의 대상에 의해 해결된다. 바람직한 형성예들 및 개선예들은 종속 특허 청구항들의 대상이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광전자 컴포넌트는 광전자 반도체 칩을 포함하고, 상기 광전자 반도체 칩은 의도한 모드에서, 반도체 칩의 출력면을 통해 상기 반도체 칩으로부터 방출되는 일차 방사선을 발생한다.
상기 광전자 반도체 칩은 전자기 방사선을 발생하기 위한 활성층을 구비한 반도체 층 시퀀스를 포함한다. 상기 반도체 층 시퀀스는 예를 들어 Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 재료에 기초한다. 상기 반도체 재료로는 예컨대 AlnIn1-n-mGamN과 같은 질화물-화합물 반도체 재료 또는 AlnIn1-n-mGamP와 같은 인화물-화합물 반도체 재료 또는 AlnIn1-n-mGamAs 또는 AlnIn1-n-mGamAsP와 같은 비화물-화합물 반도체 재료가 고려되며, 이때 각각 0≤n≤1, 0≤m≤1 및 m＋n≤1이다. 이 경우, 상기 반도체 층 시퀀스는 도펀트들 및 추가 성분들을 포함할 수 있다. 그러나 간소화를 위해, 상기 반도체 층 시퀀스의 결정 격자의 주요 성분들이 부분적으로 소량의 추가 물질들에 의해 대체 및/또는 보충될 수 있는 경우에도 단지 상기 반도체 층 시퀀스의 결정 격자의 주요 성분들, 다시 말해 Al, As, Ga, In, N 또는 P만이 제시되어 있다. 바람직하게 상기 반도체 층 시퀀스는 AlInGaN 또는 InGaN에 기초한다.
상기 반도체 층 시퀀스의 활성층은 특히 하나 이상의 pn-전이부 및/또는 하나 이상의 양자 우물 구조물을 포함하고, 예를 들어 의도한 모드에서 청색 또는 녹색 또는 적색 스펙트럼 범위, 혹은 UV-범위 내 전자기 일차 방사선을 발생할 수 있다. 바람직하게 상기 반도체 칩은 하나의, 특히 정확히 하나의, 연속적인, 특히 일체로 연속적인 활성층을 포함한다. 대안적으로 활성층은 분할될 수도 있다.
하나의 반도체 칩은 웨이퍼 어셈블리(wafer assembly)의 개별화에 의해 생성된다. 특히 반도체 칩의 측면 표면들은 상기 웨이퍼 어셈블리의 개별화 공정의 흔적들을 갖는다. 하나의 반도체 칩은 바람직하게 웨이퍼 어셈블리 내에서 성장한 반도체 층 시퀀스의 본래 연속적인 정확히 하나의 영역을 포함한다. 상기 반도체 칩의 반도체 층 시퀀스는 바람직하게 연속적으로 형성되어 있다. 상기 반도체 칩의 가로 방향 연장부는, 활성층의 주 연장 평면에 대해 평행하게 측정했을 때, 상기 활성층 또는 상기 반도체 층 시퀀스의 가로 방향 연장부보다 예를 들어 최대 1％ 또는 최대 5％ 더 크다. 상기 반도체 칩은 예를 들어 추가로, 그 위에 전체 반도체 층 시퀀스가 성장한 성장 기판을 포함한다.
상기 반도체 칩은 소위 볼륨 이미터(volume emitter), 특히 플립 칩(flip chip)일 수 있다. 이와 같은 경우에 상기 반도체 칩은 바람직하게 추가로, 예를 들어 사파이어로 형성되어 있는 성장 기판을 포함한다. 대안적으로 반도체 칩은 표면 이미터(surface emitter), 특히 소위 박막 칩일 수 있다. 이와 같은 경우에 성장 기판은 예를 들어 분리되어 있다.
상기 반도체 칩의 출력면으로는 바람직하게 상기 반도체 칩의 주 측, 다시 말해 최대 가로 방향 연장부를 갖는 측면이 고려된다. 상기 출력면은 바람직하게 상기 반도체 칩의 주 연장 평면에 대해 평행하게 진행한다. 상기 출력면을 통해서는 작동 중에 상기 반도체 칩으로부터 방출된 일차 방사선의 예를 들어 적어도 50％ 또는 적어도 75％가 방출된다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광전자 컴포넌트는 출력면 상에 제1 변환 소자를 포함한다. 상기 제1 변환 소자는 상기 출력면을 부분적으로 또는 완전히 덮는다. 상기 제1 변환 소자는 연속적으로, 특히 일체로 연속적으로 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 제1 변환 소자는 반도체 칩 상에 분사되어 있다. 상기 제1 변환 소자의 최대 두께는, 출력면에 대해 수직 방향으로 측정했을 때, 예를 들어 10㎛(10㎛ 포함) 내지 100㎛이다. 상기 제1 변환 소자의 최소 두께는 예를 들어 적어도 5㎛이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 변환 소자는 제1 매트릭스 재료 및 양자점들의 형태의 제1 발광 물질 입자들을 포함한다. 상기 양자점들은 예를 들어 반도체 재료를 포함하거나, 또는 반도체 재료로 이루어져 있다. 상기 양자점들의 기하학적 등가 지름은 예를 들어 최대 50㎚ 또는 최대 20㎚ 또는 최대 10㎚ 또는 최대 5㎚이다. 바람직하게 상기 등가 지름은 적어도 2㎚이다. 특히 이러한 최대 등가 지름을 갖는 상기 제1 변환 소자 내 모든 발광 물질 입자들은 제1 발광 물질 입자들 또는 제1 양자점들로 지칭된다.
통상적으로 발광 물질의 입자들의 기하학적 형태들은 구 형태에서 벗어난다. 예를 들어 상기 입자들은 불규칙적인 표면을 갖고, 그리고/또는 타원형으로, 또는 각지게 형성되어 있다. 상기 기하학적 등가 지름은 입자와 동일한 기하학적 특성의 구 또는 원의 지름을 결정함으로써 얻는다. 예를 들어 상기 입자는 표면 또는 볼륨 또는 투영면을 갖는다. 이와 같은 표면 또는 이와 같은 볼륨 또는 이와 같은 투영면은 구의 표면 또는 볼륨 또는 투영면과 동일시된다. 이와 같은 구의 지름은 상기 기하학적 등가 지름이다.
상기 양자점들은, 실제 발광 물질, 예를 들어 반도체 재료를 완전히 둘러싸는 인캡슐레이션(encapsulation)을 포함할 수 있다. 상기 인캡슐레이션은 예를 들어 유리 또는 테트라에틸오르도실리케이트(TEOS) 또는 비닐트리에톡시실란(VTES)을 포함하거나, 또는 상기 물질들로 이루어질 수 있다.
상기 제1 발광 물질 입자들은, 작동 중에 일차 방사선 및/또는 컴포넌트 내에서 발생한 또 다른 방사선을 부분적으로 또는 완전히 다른 파장 범위의 방사선으로 변환하도록 설계되어 있다.
상기 제1 발광 물질 입자들은 모두 단 하나의 발광 물질로 이루어질 수 있다. 그러나 대안적으로 제1 발광 물질 입자들은 서로 다른 발광 물질들의 발광 물질 입자들로 이루어진 혼합물일 수도 있다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 발광 물질 입자들은 제1 매트릭스 재료 내에 분포 및 매립되어 있다. 제조 허용 오차의 범주 내에서 상기 제1 발광 물질 입자들은 상기 매트릭스 재료 내에 바람직하게 균일하게 분포되어 있다. 그러나 상기 제1 발광 물질 입자들은 상기 제1 매트릭스 재료 내에서 침전될 수도 있으며, 그 결과 상기 제1 발광 물질 입자들의 농도는 출력면 쪽 방향으로 증가한다. 상기 제1 매트릭스 재료는 바람직하게 상기 제1 발광 물질 입자들 중 적어도 몇몇, 예를 들어 상기 제1 발광 물질 입자들의 적어도 50％를 완전히 둘러싼다. 상기 제1 매트릭스 재료는 바람직하게 상기 제1 발광 물질 입자들을 보호하기 위해 이용된다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 매트릭스 재료는, 탄소의 원자 농도가 산소의 원자 농도보다 작은 폴리실록산에 의해 형성되어 있다. 다시 말해 상기 매트릭스 재료는 이와 같은 폴리실록산으로 이루어져 있다. 예를 들어 상기 폴리실록산 내 탄소의 원자 농도는 산소의 원자 농도의 최대 80％ 또는 최대 50％ 또는 최대 30％ 또는 최대 10％이다. 다른 말로 표현하면, 상기 제1 매트릭스 재료의 폴리실록산으로, 탄소의 원자 농도가 산소의 원자 농도보다 작은 가교도(degree of crosslinking)를 갖는 폴리실록산이 선택된다. 예를 들어 상기 폴리실록산 내에서 평균적으로 각각의 실리콘 원자가 적어도 2.5개 또는 적어도 3개의 산소 원자에 공유 결합을 통해 결합되어 있다. 다르게 표현하면, 상기 폴리실록산 내 실록산 단위 RnSiO(4-n)/2의 대부분, 다시 말해 적어도 50％ 또는 적어도 75％ 또는 적어도 90％가 n＝3 또는 n＝4인 삼- 또는 사작용기성이고, 이때 R은 유기 잔기이다.
상기 제1 매트릭스 재료의 폴리실록산은, 예컨대 가수 분해 및/또는 산화에 의해 예를 들어 폴리실라잔으로부터 제조될 수 있다. 이 경우, 가능한 반응 순서는 다음과 같을 수 있다:
R3Si-NH-SiR3＋H2O→R3Si-O-SiR3＋NH3
R3Si-H＋H-SiR3＋O2→R3Si-O-SiR3＋H2O
가수 분해 및/또는 응축에 의한 더 적게 교차 결합된 폴리실록산으로부터의 제조도 고려될 수 있다. 이 경우, 예컨대 Ti(Ⅳ)(OBu)4가 촉매 및/또는 반응물로 첨가될 수 있다.
하나 이상의 실시 형태에서 광전자 컴포넌트는 광전자 반도체 칩을 포함하고, 상기 광전자 반도체 칩은 의도한 모드에서, 반도체 칩의 출력면을 통해 상기 반도체 칩으로부터 방출되는 일차 방사선을 발생한다. 계속해서 상기 광전자 컴포넌트는 상기 출력면 상에 제1 변환 소자를 포함한다. 상기 제1 변환 소자는 제1 매트릭스 재료 및 양자점들 형태의 제1 발광 물질 입자들을 포함한다. 상기 제1 발광 물질 입자들은 상기 제1 매트릭스 재료 내에 분포 및 매립되어 있다. 상기 제1 매트릭스 재료는, 탄소의 원자 농도가 산소의 원자 농도보다 작은 폴리실록산에 의해 형성되어 있다.
본 발명은 특히, 양자점들의 사용이 LED들에서, 특히 자동차 분야 또는 카메라 플래시라이트의 LED들에서 지금까지 단지 부분적으로만 가능하다는 사실을 기초로 한다. 상기 양자점들은 특히 가수 분해 및 온도에 대해 민감하다. 상기 양자점들을 보호하기 위해, 상기 양자점들은 통상적으로 실리콘 내에 매립된다. 그러나 실리콘은 비교적 높은 투과성을 가짐으로써, 머지 않아 가수 분해가 야기된다.
본 발명에서는, 낮은 탄소 함량을 갖는, 특히 통상적으로 사용되는 실리콘보다 더 낮은 탄소 함량을 갖는 폴리실록산이 실리콘보다 더 낮은 투과성을 갖는다는 사실이 이용된다. 이는 특히 실리콘과 비교해서 이러한 폴리실록산의 더 높은 가교도에 기인한다. 무엇보다 이러한 폴리실록산은 실리콘보다 덜 일체형의, 쉽게 해제되는 C-C 결합들을 갖는다.
이러한 폴리실록산의 또 다른 장점은, 그 열전도성이 통상적으로 사용되는 실리콘들보다 더 높다는 것이며, 그 결과 변환 시에 발생하는 열이 더 우수하게 소산될 수 있다.
다시 말해, 통상적으로 사용되는 실리콘들보다 이러한 폴리실록산에 의해 전체적으로 양자점들이 더 우수하게 보호된다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 매트릭스 재료 내 실리콘 함량은 20(20 포함) 내지 40 원자퍼센트, 바람직하게 24(24 포함) 내지 37 원자퍼센트이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 매트릭스 재료 내 탄소 함량은 최대 10 원자퍼센트 또는 최대 5 원자퍼센트 또는 최대 3 원자퍼센트이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 매트릭스 재료 내 산소 함량은 30(30 포함) 내지 70 원자퍼센트이다.
이 경우, 방금 제시된 원자퍼센트-지표들은, 탄소, 실리콘 및 산소가 총 100 원자퍼센트를 나타내도록 규정되어 있다. 다시 말해 수소 함량은 고려되지 않는다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 변환 소자 내 제1 매트릭스 재료의 질량비는 적어도 20％ 또는 적어도 30％ 또는 적어도 40％이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 변환 소자 내 제1 발광 물질 입자들의 질량비는 적어도 1％ 또는 적어도 2％ 또는 적어도 3％이다. 대안적으로 또는 추가적으로 상기 질량비는 10％ 미만 또는 8％ 미만일 수 있다. 바람직하게 상기 질량비는 2.5％(2.5％ 포함) 내지 6.3％이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광전자 컴포넌트는 적어도 100㎚ 또는 적어도 500㎚ 또는 적어도 1㎛의 기하학적 등가 지름을 갖는 제2 발광 물질 입자들을 포함한다. 특히 하나 이상의 이러한 기하학적 등가 지름을 갖는 모든 발광 물질 입자들은 제2 발광 물질 입자들로 지칭된다.
상기 제2 발광 물질 입자들은, 작동 중에 일차 방사선 및/또는 상기 컴포넌트 내에서 발생한 또 다른 방사선을 부분적으로 또는 완전히 변환하도록 설계되어 있다.
상기 제2 발광 물질 입자들은 제1 발광 물질 입자들과 다른 방출 스펙트럼을 가질 수 있다. 예를 들어 상기 제1 및 제2 발광 물질 입자들은, 일차 방사선을 서로 다른 스펙트럼 범위들의 광으로 변환하도록 설계되어 있다.
상기 제2 발광 물질 입자들은 모두 단 하나의 발광 물질로 이루어질 수 있다. 그러나 대안적으로 제2 발광 물질 입자들은 서로 다른 발광 물질들의 발광 물질 입자들로 이루어진 혼합물일 수도 있다. 상기 제2 발광 물질 입자들의 발광 물질 또는 발광 물질들은 바람직하게 상기 제1 발광 물질 입자들의 발광 물질 또는 발광 물질들과 구분된다. 상기 제2 발광 물질 입자들은 예를 들어 석류석 또는 질화물 또는 유기 발광 물질을 포함하거나, 또는 상기 물질들로 이루어져 있다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제2 발광 물질 입자들은 제1 변환 소자의 제1 매트릭스 재료 내에 분포되어 있는데, 특히 균일하게 분포되어 있고, 그리고 매립되어 있다. 다시 말해, 상기 제1 변환 소자는 제1 발광 물질 입자들뿐만 아니라 제2 발광 물질 입자들도 포함한다. 이 경우, 상기 제1 변환 소자 내 제2 발광 물질 입자들의 질량비는 예를 들어 적어도 20％ 또는 적어도 30％ 또는 적어도 40％이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 광전자 컴포넌트는 제2 변환 소자를 포함한다. 상기 제2 변환 소자는 제1 변환 소자와 독립적으로 반도체 칩 상에 제공될 수 있는데, 특히 분사될 수 있다. 상기 제1 변환 소자와 상기 제2 변환 소자 사이에는 경계면이 형성될 수 있다.
상기 제2 변환 소자는 출력면을 부분적으로 또는 완전히 덮을 수 있다. 상기 제2 변환 소자의 최대 두께는, 출력면에 대해 수직 방향으로 측정했을 때, 예를 들어 10㎛(10㎛ 포함) 내지 100㎛이다. 상기 제2 변환 소자의 최소 두께는 예를 들어 적어도 5㎛이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제2 변환 소자는 제2 매트릭스 재료를 포함한다. 상기 제2 매트릭스 재료는 바람직하게 제1 매트릭스 재료와 다르다. 상기 제2 변환 소자 내 제2 매트릭스 재료의 질량비는 예를 들어 적어도 20％ 또는 적어도 30％ 또는 적어도 40％이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제2 발광 물질 입자들은 제2 매트릭스 재료 내에 분포되어 있는데, 특히 균일하게 분포되어 있고, 그리고 매립되어 있다. 예를 들어 이와 같은 경우에 제1 변환 소자는 제조 허용 오차의 범주 내에서 제2 발광 물질 입자들을 포함하지 않는다. 제2 변환 소자는 제조 허용 오차의 범주 내에서 제1 발광 물질 입자들을 포함하지 않을 수 있다. 상기 제2 변환 소자 내 제2 발광 물질 입자들의 질량비는 예를 들어 적어도 20％ 또는 적어도 30％ 또는 적어도 40％이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제2 매트릭스 재료는, 그 탄소의 원자 농도가 제1 매트릭스 재료 내에서보다 더 큰 실리콘으로 형성되어 있다. 예를 들어 상기 제2 매트릭스 재료 내에서 탄소의 원자 농도는 산소의 원자 농도보다 더 크다. 예를 들어 산소의 원자 농도는 탄소의 원자 농도의 최대 80％이다. 상기 제2 매트릭스 재료에서 실록산 단위 RnSiO(4-n)/2의 특히 대부분이 n＝1 또는 n＝2인 단일- 또는 이작용기성이다.
바람직하게 상기 제1 매트릭스 재료는 상기 제2 매트릭스 재료보다 더 높은 산소 함량 및 더 낮은 탄소 함량을 갖는 폴리실록산이다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 변환 소자 및 제2 변환 소자는 출력면을 적어도 부분적으로 덮고, 이때 상기 제1 변환 소자는 상기 출력면과 상기 제2 변환 소자 사이에 배치되어 있다.
이와 같은 경우에 상기 제1 변환 소자의 양자점들은 반도체 칩 가까이에 있고, 그 결과 변환에 의해 발생한 열이 상기 양자점들로부터 효율적으로 소산될 수 있다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 변환 소자 및 제2 변환 소자는 출력면을 적어도 부분적으로 덮고, 이때 상기 제2 변환 소자는 상기 출력면과 상기 제1 변환 소자 사이에 배치되어 있다.
이와 같은 경우에 더 적은 양자점들이 반도체 칩의 일차 방사선에 노출되어 있거나, 또는 어떠한 양자점들도 반도체 칩의 일차 방사선에 노출되어 있지 않다. 예를 들어 상기 제2 변환 소자는 일차 방사선을 부분적으로 또는 완전히 변환함으로써, 그 결과 제1 발광 물질 입자들은 단지 변환된 방사선 또는 일차 방사선의 작은 부분만을 변환하면 된다. 특히 상기 일차 방사선이 청색 광 또는 UV-광인 경우, 이와 같은 일차 방사선에 의한 양자점들의 직접적인 조사가 상기 양자점들의 분해를 야기할 수 있다.
하나 이상의 실시 형태에 따르면, 제1 발광 물질 입자들은 다음 재료들 CdS, CdSe, ZnS, ZnSe, InP 중 하나의 재료를 포함하거나, 상기 재료로 이루어져 있다. 이와 같은 재료들은 양자점들의 발광 물질을 형성할 수 있다.
후속하여 본원에서 기술되는 광전자 컴포넌트가 도면들의 인용하에 실시예들에 의해 더 상세하게 설명된다. 이 경우, 동일한 도면 부호들은 개별 도면들 내에서 동일한 소자들을 지시한다. 그러나 이때 척도는 나타나 있지 않으며, 오히려 개별 소자들은 더 우수한 이해를 위해 과도하게 크게 도시될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 광전자 컴포넌트의 다양한 실시예들을 횡단면도로 보여준다.
도 1에는 광전자 컴포넌트(100)의 제1 실시예가 횡단면도로 도시되어 있다. 상기 광전자 컴포넌트(100)는 캐리어(3), 예컨대 세라믹 캐리어 또는 금속 캐리어를 포함한다. 상기 캐리어(3) 상에는 광전자 반도체 칩(1)이 배치되어 있다. 상기 광전자 반도체 칩(1)은 예를 들어 상기 캐리어(3)와, 예컨대 접촉 와이어(도시되지 않음)를 통해 전기 전도 가능하게 연결되어 있다. 가로 방향, 상기 반도체 칩(1) 또는 상기 캐리어(3)의 주 연장 평면에 대해 평행한 방향으로 상기 반도체 칩(1)은 반사성 재료(4)에 의해 둘러싸여 있다. 상기 반사성 재료(4)로는 예를 들어 TiO2-입자들이 매립된 실리콘 또는 PPA 또는 PCT와 같이, TiO2 또는 SiO2에 의해 채워진 열가소성 플라스틱이 고려된다.
상기 반도체 칩(1)은 예를 들어 GaN-기반의 반도체 칩이고, 의도한 모드에서 청색 스펙트럼 범위 및/또는 UV-범위 내 전자기 일차 방사선을 방출한다. 예를 들어 상기 반도체 칩(1)은 작동 중에 상기 반도체 칩(1)으로부터 방출된 방사선의 적어도 50％를 상기 캐리어(3)에 마주 놓인 출력면(10)을 통해 방출한다. 상기 반도체 칩(1)을 가로 방향으로 둘러싸는 상기 반사성 캐스팅 컴파운드(casting compound)(4)는, 상기 컴포넌트(100)로부터 측면으로 방출되는 방사선의 비율을 줄인다.
상기 반도체 칩(1) 상에는 제1 변환 소자(21)가 제공되어 있다. 상기 제1 변환 소자(21)는 예를 들어 분사 공정(spraying) 또는 분배 공정(dispensing) 또는 제트 공정(jetting)을 통해 제공될 수 있다. 상기 제1 변환 소자(21)는, 그 내부에 제1 발광 물질 입자들(210)이 매립 및 분포되어 있는 제1 매트릭스 재료(211)를 포함한다. 상기 제1 발광 물질 입자들(210)로는, 예를 들어 반도체 재료로 이루어진 양자점들이 고려된다. 상기 제1 매트릭스 재료(211)로는, 산소의 원자 농도가 탄소의 원자 농도보다 더 큰 폴리실록산이 고려된다. 특히 상기 제1 매트릭스 재료로는, 실록산 단위의 대부분이 삼- 또는 사작용기성인 강하게 교차 결합된 폴리실록산이 고려된다. 상기 강하게 교차 결합된 폴리실록산에 의해 상기 양자점들은 통상적인 실리콘들에서보다 침투하는 습기에 대해 더 우수하게 보호된다. 본원에서 상기 제1 발광 물질 입자들(210) 및 상기 제1 매트릭스 재료(211)는 상기 제1 변환 소자(21)의 질량의 예를 들어 적어도 80％를 차지한다.
상기 제1 변환 소자(21) 상에는 제2 변환 소자(22)가 제공되어 있다. 상기 제2 변환 소자(22)는 제2 발광 물질 입자들(220)이 분포 및 매립된 제2 매트릭스 재료(221)를 포함한다. 상기 제2 발광 물질 입자들(220)로는 예를 들어 석류석- 또는 질화물-기반의 발광 물질 입자들이 고려된다. 각각의 제2 발광 물질 입자(220)의 기하학적 등가 지름은 예를 들어 적어도 100㎚이다.
상기 제2 매트릭스 재료(221)로는, 탄소의 원자 농도가 산소의 원자 농도보다 더 큰 실리콘이 고려된다. 특히 상기 실리콘 내 실록산 단위의 대부분이 단일- 또는 이작용기성이다. 상기 제2 매트릭스 재료는 특히 상기 제1 매트릭스 재료보다 덜 강하게 교차 결합된 폴리실록산이다.
도 1에 도시된 구조에 의해 상기 제1 발광 물질 입자들(210)은 반도체 칩(1) 가까이에 배치되어 있고, 그 결과 변환 시에 발생하는 열이 상기 제1 발광 물질 입자들(210)로부터 신속하게 소산될 수 있다.
상기 제1 발광 물질 입자들(210)은 예를 들어, 일차 방사선을 녹색 및/또는 황색 광으로 변환하도록 설계되어 있다. 상기 제2 발광 물질 입자들(220)은 예를 들어, 일차 방사선 및/또는 상기 제1 발광 물질 입자들(210)에 의해 방출된 방사선을 적색 및/또는 주황색 광으로 변환하도록 설계되어 있다.
도 2의 제2 실시예에서는 변환 소자들(21, 22)의 순서가 반대이다. 제2 매트릭스 재료(221) 및 상기 제2 매트릭스 재료 내에 제공된 제2 발광 물질 입자들(220)을 구비한 제2 변환 소자(22)가 제1 변환 소자(21)와 반도체 칩(1) 사이에 배치되어 있다. 예를 들어 상기 제2 발광 물질 입자들(220)은, 일차 방사선을 녹색 및/또는 황색 광으로 변환하도록 설계되어 있다. 상기 제1 변환 소자(21)의 제1 발광 물질 입자들(210)은 예를 들어, 일차 방사선 및/또는 상기 제2 발광 물질 입자들(220)에 의해 방출된 방사선을 적색 및/또는 주황색 광으로 변환하도록 설계되어 있다.
도 2에서 양자점들(210)은 반도체 칩(1)으로부터 더 멀리 떨어져서 배치되어 있지만, 앞에 배치된 제2 변환 소자(22)로 인해 상기 양자점들(210) 상에 더 적은 일차 방사선이 입사하고, 이는 상기 양자점들의 수명에 마찬가지로 긍정적으로 작용한다.
도 3에는 반도체 칩(1) 상에 단지 제1 변환 소자(21)만이 제공되어 있다. 제1 발광 물질 입자들(210) 및 제2 발광 물질 입자들(220) 모두가 상기 제1 변환 소자(21)의 제1 매트릭스 재료(211) 내에 분포되어 있는데, 예를 들어 균일하게 분포되어 있다.
본 특허 출원서는 독일 특허 출원서 10 2018 106 465.9호의 우선권을 청구하며, 그에 따라 상기 출원서의 공개 내용은 인용의 방식으로 본 특허 출원서에 수용된다.
본 발명은 상기 실시예들을 참조한 설명에 의해 제한되어 있지 않다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각각의 조합을 포함하고, 비록 이와 같은 특징들 또는 이와 같은 조합 자체가 특허 청구범위 또는 실시예들에 명시적으로 제시되어 있지 않더라도, 특히 특징들의 각각의 조합이 특허 청구범위 내에 포함되어 있는 것으로 간주한다.
1 광전자 반도체 칩
3 캐리어
4 반사성 재료
10 출력면
21 제1 변환 소자
22 제2 변환 소자
100 광전자 컴포넌트
210 제1 발광 물질 입자
211 제1 매트릭스 재료
220 제2 발광 물질 입자
221 제2 매트릭스 재료

Claims (10)

  1. 광전자 컴포넌트(100)에 있어서,
    - 의도한 모드에서, 반도체 칩(1)의 출력면(10)을 통해 상기 반도체 칩(1)으로부터 방출되는 일차 방사선을 발생하는 광전자 반도체 칩(1);
    - 상기 출력면(10) 상에 제1 변환 소자(21)를 포함하고;
    - 상기 제1 변환 소자(21)는 제1 매트릭스 재료(211) 및 양자점들 형태의 제1 발광 물질 입자들(210)을 포함하고,
    - 상기 제1 발광 물질 입자들(210)은 상기 제1 매트릭스 재료(211) 내에 분포 및 매립되어 있으며,
    - 상기 제1 매트릭스 재료(211)는, 탄소의 원자 농도가 산소의 원자 농도보다 더 작은 폴리실록산에 의해 형성되어 있는,
    광전자 컴포넌트.
  2. 제1 항에 있어서,
    - 상기 제1 매트릭스 재료(211) 내 실리콘 함량은 20(20 포함) 내지 40 원자퍼센트이고,
    - 상기 제1 매트릭스 재료(211) 내 탄소 함량은 최대 10 원자퍼센트이며,
    - 상기 제1 매트릭스 재료(211) 내 산소 함량은 30(30 포함) 내지 70 원자퍼센트이고,
    - 상기 원자퍼센트-지표들은, 탄소, 실리콘 및 산소가 총 100 원자퍼센트를 나타내도록 규정되어 있는,
    광전자 컴포넌트.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 변환 소자(21) 내 제1 매트릭스 재료(211)의 질량비는 적어도 20％인,
    광전자 컴포넌트.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 변환 소자(21) 내 제1 발광 물질 입자들(210)의 질량비는 적어도 20％인,
    광전자 컴포넌트.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가로 적어도 100㎚의 기하학적 등가 지름을 갖는 제2 발광 물질 입자들(220)을 포함하는,
    광전자 컴포넌트.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 발광 물질 입자들(220)은 상기 제1 변환 소자(21)의 제1 매트릭스 재료(211) 내에 분포 및 매립되어 있는,
    광전자 컴포넌트.
  7. 제5 항에 있어서,
    추가로 제2 변환 소자(22)를 포함하고,
    - 상기 제2 변환 소자(22)는 제2 매트릭스 재료(221)를 포함하고,
    - 상기 제2 발광 물질 입자들(220)은 상기 제2 매트릭스 재료(211) 내에 분포 및 매립되어 있으며,
    - 상기 제2 매트릭스 재료(221)는, 그 탄소의 원자 농도가 상기 제1 매트릭스 재료(211) 내에서보다 더 큰 실리콘으로 형성되어 있는,
    광전자 컴포넌트.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 변환 소자(21) 및 상기 제2 변환 소자(22)는 상기 출력면(10)을 적어도 부분적으로 덮고, 상기 제1 변환 소자(21)는 상기 출력면(10)과 상기 제2 변환 소자(22) 사이에 배치되어 있는,
    광전자 컴포넌트.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 변환 소자(21) 및 상기 제2 변환 소자(22)는 상기 출력면(10)을 적어도 부분적으로 덮고, 상기 제2 변환 소자(22)는 상기 출력면(10)과 상기 제1 변환 소자(21) 사이에 배치되어 있는,
    광전자 컴포넌트.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 발광 물질 입자들(210)은 다음 재료들 CdS, CdSe, ZnS, ZnSe, InP 중 하나의 재료를 포함하거나, 상기 재료로 이루어져 있는,
    광전자 컴포넌트.
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