TW201320391A - 光電組件 - Google Patents

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Abstract

提供一種光電組件(11)，具有一活性層(10)，此活性層(10)具有多個在橫向中互相隔開的結構元件(6)。該些結構元件(6)分別具有一量子井結構(5)，其包含至少一個由Inx1Aly1Ga1-x1-y1N，其中0≦x1≦1,0≦y1≦1且x1+y1≦1構成的位障層(2)、以及至少一個由Inx2Aly2Ga1-x2-y2N，其中0≦x2≦1,0≦y2≦1且x2+y2≦1構成的量子井層(1)。

Description

光電組件
本發明涉及一種光電組件，其具有活性層，該活性層具有量子井結構，其具氮化物-化合物半導體材料，特別是InGaN。
本專利申請案主張德國專利申請案10 2011 112 706.6之優先權，其已揭示的整個內容在此一併作為參考。
由氮化物-化合物半導體材料構成的量子井結構特別是具有InGaN，且在LEDs或雷射二極體中通常用作活性層，其通常在藍色光譜區中發射光譜。依據該半導體材料之組成，亦可在紫外線、綠色、黃色或紅色光譜區中發射光譜。藉由發光材料來達成的電致發光轉換，可使短波長的輻射轉換成較長的波長。以此方式可產生混合彩色的光，特別是白光。以氮化物-化合物半導體材料為主之LEDs對LED-照明系統是很重要的。
已顯示的事實為：具有以InGaN為主之量子井結構的LEDs之效率在高的電流密度時會下降(所謂的降落-效應)。此效應例如已描述在由E.Kioupakis et al.所發表之文件”Indirect Auger recombination as a cause of efficiency droop in nitride light-emitting diodes”(應用物理信件98，161107(2011))中。已推測出：此種鑽孔(Auger)-形式的重組在以InGaN為主之LEDs中是主要的損耗機制。此種損耗機制發生在電流密度遠小於一般的 操作電流密度時且會使LED的效率下降。已推測出：此種高的鑽孔-形式之損耗是與聲子-輔助的鑽孔-重組有關。此種聲子-輔助的鑽孔-重組特別是發生在以InGaN為主之半導體材料中，其原因是強的電子-聲子-交互作用(高的Huang-Rhys-因素)。
在J.Ristic et al.所發表的文件”On the mechanisms of spontaneous growth of III-nitride nanocolums by plasma-assisted molecular beam epitaxy”,Journal of Crystal Growth 310(2008),4035-4045中，描述了GaN-奈米結構之製造。此外，W.Bergbauer et al.在Journal of Crystal Growth 315(2011),164-167中所發表的文件“N-face GaN nanorods：Continuous-flux MOVPE growth and morphological properties”描述了由GaN構成的奈米結構之製造方法。該文件的內容藉由參考而收納於此處。
本發明的目的是提供一種具有活性層之光電組件，該活性層具有一種以氮化物-化合物半導體材料為主之量子井結構，其中可藉由聲子-輔助的鑽孔-重組使損耗減小。於此，量子井結構之光學特性和電子特性應儘可能小地受到影響。
上述目的藉由具有申請專利範圍第1項特徵的光電組件來達成。本發明有利的佈置和其它形式係申請專利範圍各附屬項的主題。
依據至少一實施形式，光電組件具有一活性層，此活性層具有多個在橫向中互相隔開的結構元件。該光電 組件特別是一種發出輻射的光電組件，例如，LED或半導體雷射。各結構元件分別具有一量子井結構，其包含一個或多個由Inx1Aly1Ga1-x1-y1N，其中0≦x1≦1,0≦y1≦1且x1+y1≦1構成的位障層、以及一個或多個由Inx2Aly2Ga1-x2-y2N，其中0≦x2≦1,0≦y2≦1且x2+y2≦1構成的量子井層。至少一個位障層所具有的電子能帶間隙大於至少一個量子井層者。這例如可藉由”該位障層所具有的銦成份小於該量子井層之銦成份”來達成。銦成份較佳是滿足x1<0.7且x2≦0.7。
由於活性層在橫向(即，平行於該活性層之主延伸面之方向)中具有多個互相隔開的結構元件，則可使可能存在的聲子-發射模數下降，於是可使量子井結構中的聲子-輔助之鑽孔-重組現象減輕。藉由此種非發射性的重組現象之減輕，則可有利地使此光電組件之效率較另一種光電組件(其中量子井結構是由連續(即，橫向中不中斷)的位障層和量子井層所形成)的效率還高。
各結構元件相鄰地配置在該活性層之面中。各結構元件可以是三維之構成物，其較佳是至少以區域方式具有圓柱體、長方六面體、棱柱體、棱錐體、平截頭棱錐體之形式。
在一較佳的佈置中，各結構元件至少以區域方式具有一種可適應於氮化物-化合物半導體材料之六角形晶體結構的形式。特別是各結構元件可至少以區域方式具有六角形之棱錐體、六角形之平截頭棱錐體或六角形之棱柱體的形式。
各結構元件較佳是具有20微米或更小的寬度。所謂結構元件之寬度此處是指該結構元件在橫向中的最大尺寸。由於各結構元件之小的寬度，則該活性層在橫向中具有多個中斷區，藉由所述中斷區使半導體材料中的聲子受到抑制。在一有利的佈置中，各結構元件的寬度係介於5奈米(含)和5微米(含)之間。各結構元件的寬度較佳係介於20奈米(含)和1微米(含)之間，特別佳時係介於25奈米(含)和250奈米(含)之間。
在一有利的佈置中，一遮罩層配置於光電組件中，其中各結構元件分別配置於該遮罩層之一開口中。該遮罩層例如可以是SiO2-層或SiN-層。各結構元件例如可藉由下述方式產生：該遮罩層生長在該光電組件之半導體層上且隨後設置多個開口。該遮罩層特別是可以微影方式而被結構化。
然而，該遮罩層中的各開口亦可藉由自我組構而形成，此時例如須使用一種未封閉的薄層作為遮罩層。例如，可使用一種薄的鎳(Ni)-層作為遮罩。
然後，各結構元件以磊晶方式生長在該遮罩層之開口中。各結構元件的幾何形式及相互之間的距離在本實施形式中是藉由該遮罩層中的開口來決定。
除了以遮罩層來製造各結構元件以外，亦可在生長該活性層時調整各種生長條件，以達成奈米結構之三維空間的生長。在此種情況下，奈米結構有利地藉由一種自我組構的過程而生成，其中未使用該遮罩層。各結構的形式在本實施形式中會受到適當地使用由於晶格失配 所感應的應力所影響、或受到生長條件所影響，例如，在生長時由於程序氣體之成份所造成的MOVPE的影響。
在一有利的佈置中，至少一位障層及/或量子井結構之至少一量子井層具有InxAl1-xN，其中0≦x≦0.35。在此種佈置中，該位障層及/或該量子井層因此未包含鎵，其中在三元之InxAl1-xN-半導體材料中之銦-成份x不大於0.35。在此種佈置中，半導體材料中的聲子不只會由於活性層結構化成多個在橫向中相隔開的結構元件而減少，而且會由於位障層及/或量子井層之材料選擇而減少。以此種方式特別是可使含鎵之氮化物-化合物半導體層在垂直方向及橫向中以規則的距離而中斷，這樣可使損耗過程中所加入的聲子之擴散特別有效地下降。
位障層及/或量子井層中之銦-成份x特別佳時滿足0.09≦x≦0.27。已顯示的事實為：特別是在銦-含量之區域中LO-聲子-模數大大地減少。
在另一有利的佈置中，量子井結構中包含多個由InxAl1-xN，其中0≦x≦0.6構成的中介層。此種佈置中，位障層例如可具有InyGa1-yN，其中0≦y<1且量子井層可具有InzGa1-zN，其中0<z≦1且z>y。位障層和量子井層在此種佈置中於垂直方向中被二個中介層所中斷。
中介層中之銦-成份較佳是x≦0.35，特別佳時0.09≦x≦0.27。聲子-光譜特別是會受到中介層之材料Al1-xInxN之銦-成份x之變化的影響。較佳是0≦x≦0.35。
特別佳時中介層之銦-成份x是0.09≦x≦0.27。已 顯示的事實是：特別是在銦-含量之此範圍中LO-聲子-模數大大地減少。藉由至少一由Al1-xInxN，其中0.09≦x≦0.27構成的中介層之埋置，則可使量子井結構中聲子-輔助之重組現象特別有效地減輕。例如，可以為x=0.18。
在一較佳的佈置中，中介層具有一種小於1.5奈米的厚度。以此方式，則可有利地使量子井結構之區域中的聲子光譜改變，使非發射性的重組現象減輕，然而，另一方面該量子井結構之光學特性和電子特性只微不足道地改變。
在一佈置中，至少一中介層配置在位障層和量子井層之間。在多重式量子井結構的情況下，各中介層例如可分別添加至邊界面上，該邊界面上在生長方向中一量子井層緊鄰在位障層上。或是，該中介層亦可各別地添加在邊界面上，該邊界面上在生長方向中一位障層緊鄰在量子井層上。
特別是對該至少一中介層之銦含量x作調整，使得該中介層之電子能帶間隙等於相鄰的位障層之電子能帶間隙。在另一有利的佈置中，對該至少一中介層之銦含量x作調整，使得該中介層之電子能帶間隙等於相鄰的量子井層之電子能帶間隙。藉由中介層之電子能帶間隙相對於該位障層或量子井層之調整，則可有利地使該至少一中介層只微不足道地對該量子井結構之電性造成影響。
在一有利的佈置中，該量子井結構具有多重式量子 井結構，其具有分別由三層構成的多個周期(period)，其中該三層是位障層、中介層和量子井層。
在另一佈置中，量子井結構是多重式量子井結構，其具有分別由四層構成的多個周期，其中該四層是中介層、位障層、另一中介層及量子井層。在此種佈置中，該位障層在二側是由該些中介層所包圍著。該另一中介層具有與前述之中介層相同的特性和有利的佈置。
在另一佈置中，量子井結構是多重式量子井結構，其中以第一周期長度多次重覆該位障層和該量子井層。在量子井結構中有利地埋置著多個中介層，其有利地以第二周期長度多次重覆著，其中第一周期-長度不等於第二周期長度。在此種情況下，各中介層因此不是分別準確地配置在位障層和量子井層之間的邊界面上而是以第二周期長度分佈在量子井結構中，量子井結構之該第二周期長度不等於第一周期長度。
在此種佈置中，第二周期長度較佳是小於第一周期長度。以此方式可確保：在由一位障層和一量子井層構成的每一層對(pair)中分別埋置著至少一中介層。第一周期長度(即，量子井結構之周期長度)較佳是介於2奈米(含)和20奈米(含)之間。多個中介層以第二周期長度重複著，該第二周期長度較佳是介於0.7奈米(含)和4奈米(含)之間。
各中介層未必以周期方式配置著而是例如亦可非周期地以多種距離分佈在量子井結構中，該多種距離較佳是位於0.7奈米(含)和4奈米(含)之間的範圍中。
量子井結構中至少一位障層之厚度較佳是介於0.7奈米和3奈米之間。量子井結構中至少一量子井層所具有的厚度較佳是介於1奈米和20奈米之間，特別佳時是介於1.5奈米和12奈米之間。
在一較佳的佈置中，各結構元件分別具有一種層堆疊，其包含量子井結構，其中該層堆疊的各層上下地配置著，使各層在橫向中不重疊。換言之，結構元件中的各層須上下地配置著，使每一層(其配置在其下方之層的上方)覆蓋著板面，但此板面不是下方之層之側面。這例如以「用於形成各結構元件之層堆疊生長在一遮罩層的開口中」來達成，其中該遮罩層所具有的厚度大於該層堆疊者。特別是用於生長各結構元件之該遮罩層仍保留在已製成的光電組件中且以此方式使橫向中互相隔開的各結構元件在電性上互相隔離。
在一較佳的佈置中，在橫向中互相隔開的各結構元件之間配置一電性隔離層。藉由該電性隔離層，則特別是可防止量子井結構之側面上的短路。該電性隔離層特別是可為一種用於生長各結構元件之遮罩層。
在另一有利的佈置中，各結構元件分別具有一種層堆疊，其包含量子井結構，該層堆疊之各層須上下配置著，使該層堆疊之一層(其配置在其下方之層的上方)分別完全覆蓋其下方之層(包括側緣)。換言之，本實施形式中各結構元件具有核心-殼-結構。本實施形式中，由於量子井結構之上下配置之各層分別完全地達成覆蓋，則可有利地不需在各結構元件之間配置電性隔離層，這 樣亦可防止各結構元件之側緣上的短路。
在另一有利的佈置中，一種半導體層及/或一由透明導電氧化物構成的層生長在活性層上，其中該半導體層及/或該由透明導電氧化物構成的層形成一共同的電性接觸區以用於多個結構元件。活性層之多個結構元件因此可共同地達成電性接觸。該多個結構元件之第二電性接觸區例如可藉由配置在該活性層下方之半導體層來形成，該半導體層例如可經由基板之背面而達成電性連接。
本發明以下將依據與圖1至圖6相關的各實施例來詳述。
各圖式中相同-或作用相同的各組件分別設有相同的參考符號。所示的各元件和各元件之間的比例未必依比例繪出。
圖1所示的光電組件11之實施例是一種LED，其具有發出輻射用的活性層10。光電組件11之此活性層10是用於發出輻射，特別是紫外線、藍色或綠色光譜區中的輻射。
活性層10配置在第一外罩層8和第二外罩層12之間。第一外罩層8可以是半導體層或半導體層序列，其較佳是以磊晶方式生長在基板7上。光電組件11例如可具有由GaN、藍寶石或Si構成的基板7。
第二外罩層12配置在活性層10上方且較佳是具有透明導電氧化物(TCO)。第二外罩層12特別是可為一由銦-錫-氧化物(ITO)構成的層。第二外罩層12之與基板7 相對向的表面用作該LED的輻射發出面。為了達成電性接觸，例如在基板7的背面上設有第一電性接觸區13且在第二外罩層12之表面上設有第二電性接觸區14。
或是，第二外罩層12亦可以是半導體層。在此種情況下，外罩層8、12有利地具有不同的導電型。例如，第一外罩層8可以是n-摻雜且第二外罩層12是p-摻雜。第一外罩層8和第二外罩層12分別由多個部份層構成，各個部份層未分別示出以使圖式簡化。
光電組件11未必具有以上所述的構造。例如，光電組件11亦可為所謂的薄膜-LED，其中用於生長半導體層序列之生長基板7由該半導體層序列剝離且該半導體層序列在一與原來的生長基板相對向的側面上與一載體相連接。在此種薄膜-LED中，面向該載體之第一外罩層通常是p-摻雜之層，且面向該輻射發出面之第二外罩層是n-摻雜之層。
光電組件11之半導體層序列係以氮化物-化合物半導體為主。“以氮化物-化合物半導體為主”在此處之意義是指，半導體層序列或其至少一層包含III-氮化物-化合物半導體材料，較佳是InxAlyGa1-x-yN，其中0≦x≦1,0≦y≦1且x+y≦1。因此，此材料未必含有上述形式之以數學所表示之準確的組成。反之，此材料可具有一種或多種摻雜物質以及其它成份，這些成份基本上不會改變InxAlyGa1-x-yN-材料之物理特性。然而，為了簡單之故，上述形式只含有晶格(In,Al,Ga,N)之主要成份，這些主要成份之一部份亦可由少量的 其它物質來取代。
光電組件11之活性層10有利地包含多個在橫向中互相隔開的結構元件6，其分別具有一個量子井結構5。各結構元件6分別具有量子井結構5，其包括至少一由Inx1Aly1Ga1-x1-y1N，其中0≦x1≦1,0≦y1≦1且x1+y1≦1構成的位障層2和至少一由Inx2Aly2Ga1-x2-y2N，其中0≦x2≦1,0≦y2≦1且x2+y2≦1構成的量子井層1。該至少一位障層2例如由於較少的銦成份而具有較該至少一量子井層1者還大的電子能帶間隙。該銦成份較佳是x1<0.7且x2≦0.7。
活性層10之在橫向中互相隔開的多個結構元件6例如形成為圓柱體之形式。或是，各結構元件6例如可具有長方六面體、棱柱體、棱錐體或平截頭棱錐體之形式。每一結構元件6具有一個層堆疊，其包含量子井結構5，該層堆疊之各層須上下配置著，使各層在橫向中未重疊。即，各層分別覆蓋著板面，但未覆蓋下方之層的側面。
各結構元件6例如藉由「交替地將量子井層1和位障層2(此二個層1、2形成量子井結構5)生長在遮罩層9之開口中」而製成。該遮罩層9例如在生長該量子井結構5之前生長在一配置在活性層10下方之第一外罩層8上且設有多個開口。遮罩層9中開口的製造例如可藉由微影術來達成。該遮罩層9較佳是一種電性隔離層，特別是一種由氧化矽或氮化矽構成的層。
已顯示的事實是：藉由活性層10被結構化成多個在 橫向中互相隔開的結構元件6，可使該光電組件11之效率獲得改善。特別是藉由該活性層10之結構化，則可使半導體材料中聲子的物態密度減少，這樣可使非發射性的聲子-輔助的鑽孔-重組現象減輕。
本實施例中，遮罩層9有利地具有一種較生長在該遮罩層9之開口中的量子井結構5還高的高度。橫向中互相隔開的多個結構元件6之間因此配置著電性隔離之遮罩層9之多個區。這樣所顯示的優點在於：該多個結構元件6之共用的電性接觸區可藉由整面施加在已結構化的活性層10上的第二外罩層12而製成。由於特別是各結構元件6之側緣係由電性隔離之遮罩層9所覆蓋，則第二外罩層12分別只與多個量子井結構5之最上方之半導體層相鄰接。在相對向的側面上，藉由第一外罩層8來與各量子井結構5相接觸。
各結構元件6較佳是具有一種20微米或更小的寬度b。特別是各結構元件可具有一種介於5奈米(含)和5微米(含)之間的寬度。此寬度b較佳是介於20奈米(含)和1微米(含)之間，特別佳時是介於25奈米(含)和250奈米(含)之間。
活性層10之結構元件6以放大方式顯示在圖2中。結構元件6包含量子井結構5，其具有交替配置的量子井層1和位障層2。本實施例中，量子井結構5是一種多重式量子井結構，其包含4個分別由量子井層1和位障層2構成的周期4。或是，量子井結構5亦可具有其它數目的周期，例如，周期數目在1和100之間。特別 是量子井結構5亦可以是只具有一周期的單一量子井結構。周期4之數目較佳是介於4(含)和7(含)之間。量子井結構5之每一周期4所具有的厚度例如介於4奈米(含)和10奈米(含)之間。
已有利地顯示的事實為：半導體材料中已藉由活性層10之結構化而下降的聲子-物態密度因此仍可進一步下降，使得位障層2及/或量子井層1具有InxAl1-xN，其中0≦x≦0.35。在此種有利的佈置中，位障層2及/或量子井層1特別是未具有鎵。特別佳時0.09≦x≦0.27。
活性層10之一結構元件6之另一佈置顯示在圖3中。此種佈置中，各個位障層2及各量子井層1之間分別包含一種由InxAl1-xN，其中0≦x≦0.35構成的中介層3。各中介層3較佳是具有小於1.5奈米的厚度，特別佳時該厚度小於1奈米。本實施例中，各中介層3配置在位障層2和量子井層1之間的全部邊界面上。量子井結構的每一周期4因此是由4個層構成。
然而，另一方式為，各中介層亦可只分別配置在邊界面上，該邊界面上在生長方向中一位障層2緊鄰在量子井層1上。此外，各中介層3亦可只分別配置在邊界面上，該邊界面上在生長方向中一量子井層1緊鄰在位障層2上。此種佈置中，量子井結構5之周期4分別由3個層構成。
各中介層3在量子井結構5中配置在量子井層1和位障層2之間，藉由該些中介層3，可有利地使輻射產 生之效率提高。這特別是與「量子井結構5中電荷載體之非發射性的重組現象減輕」有關，其中該重組是聲子-輔助之鑽孔-重組。特別是已顯示：由於由InxAl1-xN構成的中介層3之添加，則量子井結構5中LO-聲子的物態密度將下降。此種有利的效應在中介層3之銦-成份x介於0.09(含)和0.27(含)之間時特別明顯。例如，中介層可具有In0.18Al0.82N。
當光電組件11以高的電流強度來操作時，特別是可藉由中介層3之添加而使量子井結構5之量子效率提高。此外，已顯示：藉由中介層3之添加，可使半導體材料中的應力下降。這樣可使晶體品質獲得改良，藉此使量子效率特別是在較小的電流強度時亦可提高。
中介層3之晶格常數可藉由銦-成份x之改變而改變，使晶格可適應於(adapted to)相鄰的量子井層1或鄰接之位障層2。藉由中介層3之銦-成份x之適當的調整，則另外可有利地使中介層3之電子能帶間隙適應於相鄰的位障層2或量子井層1。
圖4中顯示活性層之結構元件6之另一實施例。在多重式量子井結構5中埋置著多個由Al1-xInxN，其中0≦x≦0.6構成的中介層3。與圖3之實施例不同，各中介層3以一種周期序列而埋置於量子井結構5中，其中各中介層3之配置的周期長度d2不等於量子井結構5之周期長度d1。換言之，量子井層1和位障層2所形成的序列具有第一周期長度d1且多個中介層3所形成的序列具有第二周期長度d2，其中d1≠d2。
結果，各中介層3未必分別配置在量子井層1和位障層2之間的邊界面上。反之，各中介層3亦可埋置於量子井層1或位障層2中。在此種情況下，中介層3因此亦由各別的量子井層1或位障層2之第一部份層和第二部份層所包圍著。例如，生長方向中最下方的周期4之第一量子井層1具有第一部份層1a和第二部份層1b，其中一中介層3配置於第一部份層1a和第二部份層1b之間。此外，一個或甚至二個中介層埋置於其它之一些量子井層1和多個位障層2之間。量子井結構5之在生長方向中最上方的周期4例如具有一位障層2，其具有第一部份層2a和第二部份層2b，其中一中介層3配置在第一部份層2a和第二部份層2b之間。
此外，本實施形式中亦可存在以下情況：中介層3之至少一部份配置在量子井層1和位障層2之間的邊界面上。例如，生長方向中最下方的周期4之位障層2在二側鄰接於一中介層3。
本實施例中，各中介層3較薄時是有利的。各中介層3之厚度較佳是小於1奈米，特別佳時小於0.5奈米。
中介層3之周期長度d2較佳是介於2奈米和4奈米之間。中介層3之周期長度d2小於多重式量子井結構5之周期長度d1。以此方式可確保：量子井結構5之每一周期4中埋置著至少一中介層3。量子井結構5之周期例如可介於4奈米和10奈米之間。
在一特別佳之佈置中，多個中介層3之銦-含量x分別受到調整，使中介層3之電子能帶間隙可適應於量子 井層1或位障層2之材料，其中埋置著各別之中介層3。在一配置在量子井層1和位障層2之間的邊界面上之中介層3之情況下，該中介層3之銦-含量x較佳是受到調整，使得該中介層3之電子能帶間隙等於相鄰之量子井層1或相鄰之位障層2者。以此方式，可有利地使量子井結構5之電子特性不會大大地受到中介層3之埋置所影響。以此方式，可有利地使半導體材料中不期望的聲子減少，但同時使光電組件11之其它電子特性和光學特性只不明顯地改變，所述聲子可藉由非發射性的重組而使光電組件11之效率下降。
圖5A所示之光電組件11之第二實施例不同於第一實施例之處在於：活性層10之結構元件6之佈置方式。就像第一實施例一樣，活性層10具有多個相鄰配置的結構元件6，其中各結構元件6分別具有量子井結構5。
活性層10之各別的結構元件6放大地顯示在圖5B中。量子井結構5具有多個交替配置的量子井層1和位障層2。與第一實施例不同，須配置該層堆疊中的各層1、2(其形成該量子井結構)，使層堆疊之一層(其配置在下方之層的上方)分別完全覆蓋下方之層(包括其側緣)。換言之，該結構元件6具有一種核心-殼-結構。本實施例中，核心層16形成該結構元件16之核心且具有平截頭棱錐體之形式。然而，該核心層16亦可具有另一形式。該核心層16例如可具有GaN。該核心層16特別是可由量子井結構之位障層2之材料來形成。
緊鄰的量子井層1完全覆蓋該核心層16(包括其側 緣)。以相同方式，隨後交替配置的量子井層1和位障層2分別完全覆蓋下方之層(包括其側緣)。
在此種佈置中，特別是不需使該遮罩層9所具有的高度大於量子井結構5的高度。第二外罩層12(特別是透明導電氧化物，例如，ITO)在本佈置中可整面施加在多個結構元件6上，這樣不會在量子井結構5之側緣上發生短路的危險。這與「量子井結構5之最上層完全覆蓋下方之層」有關。第二外罩層12因此只有在各結構元件6之間未配置電性隔離層時才與量子井結構5之最上方之層形成電性接觸。
第二實施例中，量子井結構5就像第一實施例中一樣在位障層2和量子井層1之間設有中介層或例如設有周期地分佈在量子井結構5中之中介層(未顯示)。光電組件11之第二實施例之其它有利的佈置對應於先前所述之第一實施例。
圖6A中顯示光電組件11之第三實施例，其與先前之各實施例之不同處為該活性層10之結構元件6之佈置方式。各別之結構元件6之已放大的視圖顯示在圖6B中。
各結構元件6分別具有一核心層16，其基本上例如具有圓柱體或六角形之棱柱體之形式。一種基本上為六角形之形式特別是可藉由氮化物-化合物半導體材料之六角形之晶體結構來決定。結構元件6之由交替配置的量子井層1和位障層2所形成的量子井結構5分別生長在核心層16之多個側面上。量子井層1和位障層2之主 面在此種佈置中基本上垂直於基板7而配置著。
結構元件6之板面是由電性隔離層15覆蓋著。藉由電性隔離層15，特別是可使量子井層1和位障層2之在水平方向中延伸之側面在電性上被第二外罩層12所隔離。各結構元件6在外罩面上(但不是在板面上)可由第二外罩層12來達成電性接觸，該第二外罩層12例如具有透明導電氧化物。
光電組件11之第三實施例之其它有利的佈置可由先前所述之各實施例之描述而得知。
本發明當然不限於依據各實施例中所作的描述。反之，本發明包含每一新的特徵和各特徵的每一種組合，特別是包含各申請專利範圍-或不同實施例之各別特徵之每一種組合，當相關的特徵或相關的組合本身未明顯地顯示在各申請專利範圍中或各實施例中時亦屬本發明。
1‧‧‧量子井層
2‧‧‧位障層
3‧‧‧中介層
4‧‧‧周期
5‧‧‧量子井結構
6‧‧‧結構元件
7‧‧‧基板
8‧‧‧第一外罩層
9‧‧‧遮罩層
10‧‧‧活性層
11‧‧‧光電組件
12‧‧‧第二外罩層
13‧‧‧第一電性接觸區
14‧‧‧第二電性接觸區
15‧‧‧電性隔離層
16‧‧‧結構元件之核心
圖1是第一實施例之光電組件的橫切面圖。
圖2是第一實施例之光電組件中一結構元件之實施例的圖解。
圖3是第一實施例之光電組件中一結構元件之另一實施例的圖解。
圖4是第一實施例之光電組件中一結構元件之另一實施例的圖解。
圖5A是第二實施例之光電組件的橫切面圖。
圖5B是第二實施例之光電組件中一結構元件之實 施例的圖解。
圖6A是第三實施例之光電組件的橫切面圖。
圖6B是第三實施例之光電組件中一結構元件之實施例的圖解。
1‧‧‧量子井層
2‧‧‧位障層
5‧‧‧量子井結構
6‧‧‧結構元件
7‧‧‧基板
8‧‧‧第一外罩層
9‧‧‧遮罩層
10‧‧‧活性層
11‧‧‧光電組件
12‧‧‧第二外罩層
13‧‧‧第一電性接觸區
14‧‧‧第二電性接觸區

Claims (15)

  1. 一種光電組件(11)，具有一活性層(10)，此活性層(10)具有多個在橫向中互相隔開的結構元件(6)，該些結構元件(6)分別具有一量子井結構(5)，其包含至少一個由Inx1Aly1Ga1-x1-y1N，其中0≦x1≦1,0≦y1≦1且x1+y1≦1構成的位障層(2)、以及至少一個由Inx2Aly2Ga1-x2-y2N，其中0≦x2≦1,0≦y2≦1且x2+y2≦1構成的量子井層(1)。
  2. 如申請專利範圍第1項之光電組件，其中在該量子井結構(5)中包含多個由InxAl1-xN，其中0≦x≦0.6構成的中介層(3)。
  3. 如申請專利範圍第2項之光電組件，其中所述中介層(3)之銦成份x滿足：0.09≦x≦0.27。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之光電組件，其中所述中介層(3)具有小於1.5奈米之厚度。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之光電組件，其中所述結構元件(6)至少以區域方式具有圓柱體、長方六面體、棱柱體、棱錐體、或平截頭棱錐體之形式。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之光電組件，其中所述結構元件(6)至少以區域方式具有六角形之棱錐體、六角形之平截頭棱錐體或六角形之棱柱體的形式。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之光電組件，其中所述結構元件(6)具有20微米或更小的寬度。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之光電組件，其 中所述結構元件(6)具有一種介於5奈米(含)和5微米(含)之間的寬度。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之光電組件，其中在該光電組件(11)中配置一遮罩層(9)，且該些結構元件(6)分別配置在該遮罩層(9)之開口中。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之光電組件，其中該至少一位障層(2)及/或該至少一量子井層(1)具有InxAl1-xN，其中0≦x≦0.35。
  11. 如申請專利範圍第10項之光電組件，其中該位障層(2)及/或該量子井層(1)之銦成份x滿足：0.09≦x≦0.27。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項之光電組件，其中該些結構元件(6)分別具有一個層堆疊，其包含該量子井結構(5)，其中該層堆疊之各層上下配置著，使所述各層在橫向中未重疊。
  13. 如申請專利範圍第12項之光電組件，其中在橫向中互相隔開的該些結構元件(6)之間配置電性隔離層(9)。
  14. 如申請專利範圍第1至11項中任一項之光電組件，其中該些結構元件(6)分別具有一個層堆疊，其包含該量子井結構(5)，其中該層堆疊之各層上下配置著，使該層堆疊之一層(其配置在下方之一層之上方)分別完全覆蓋下方之該層(包括其側緣)。
  15. 如申請專利範圍第1至14項中任一項之光電組件，其中一由透明導電氧化物構成之層(12)施加在該活性 層(10)上，其中由透明導電氧化物構成之該層(12)具備用於該些結構元件(6)之共用之電性接觸區。
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