WO2013045178A1 - Halbleiterschichtenfolge, optoelektronischer halbleiterchip und verfahren zur herstellung einer halbleiterschichtenfolge - Google Patents

Halbleiterschichtenfolge, optoelektronischer halbleiterchip und verfahren zur herstellung einer halbleiterschichtenfolge Download PDF

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layer sequence
quantum wells
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lattice constant
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Ivar TÅNGRING
Martin Rudolf Behringer
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • a semiconductor layer sequence is specified.
  • a photodiode set up to be used in a photodiode, a light-emitting diode or a laser diode.
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m P or an arsenide compound semiconductor material such as Al n In ] __ n _ m Ga m As, where each 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • the semiconductor layer sequence dopants and have additional constituents.
  • Semiconductor layer sequence comprises these at least one, more preferably at least three quantum wells.
  • Quantum wells are designed to generate electromagnetic radiation.
  • the term quantum well has no significance here with regard to the dimensionality of the quantization. It thus includes structures with quantization in one, two or three spatial directions and any combination of these structures.
  • Semiconductor layer sequence are the at least three
  • each of the quantum wells is arranged in a layer or a layer is formed by the quantum wells, which layers are oriented perpendicular to the growth direction and follow each other along the growth direction. Between adjacent quantum wells or through the
  • Quantum wells formed layers are preferably further layers of the semiconductor layer sequence, so that the
  • Quantum wells or the layers formed by them do not follow each other directly. The following are the
  • Quantum wells is formed, used synonymously. According to at least one embodiment of the
  • Barrier layers At least one of the barrier layers is located between each two adjacent quantum wells. It is possible that there are two adjacent ones
  • Quantum wells each exactly one of the barrier layers is located and that the barrier layers each directly adjacent to one or two of the adjacent quantum wells.
  • the quantum wells have a first average indium content and the barrier layers have a second average indium content.
  • Indium content may mean that the indium content over the corresponding barrier layer or the corresponding
  • Quantum well is averaged, or that the indium content is averaged over all quantum wells and / or across all barrier layers, or that the indium content is averaged over all the same shaped quantum wells and / or barrier layers.
  • the first mean indium content of the quantum wells is greater than the second mean indium content of the barrier layers.
  • the barrier layers have a second average lattice constant and the quantum wells a first average lattice constant.
  • Lattice constants preferably apply the same as for the
  • the first average lattice constant of the quantum wells is greater than the second mean lattice constant of the
  • the semiconductor layer sequence contains at least three quantum wells, which are set up to generate an electromagnetic radiation and which are arranged one above the other along a growth direction of the semiconductor layer sequence. Furthermore, the
  • Semiconductor layer sequence a plurality of barrier layers, each of which at least one between two adjacent
  • Quantum wells is arranged.
  • the quantum wells have a first mean indium content and the barrier layers have a second, smaller mean indium content.
  • a second average lattice constant of the barrier layers is smaller than a first mean lattice constant of
  • a wavelength of a radiation emitted by a light emitting diode changes with a
  • Wavelength change reducible with temperature changes are achieved in particular by different indium contents of the quantum wells and the
  • the barriers for holes caused by the barrier layers are relatively higher in relative terms than for the electrons.
  • the charge carriers, ie the electrons and the holes are distributed unevenly. As the temperature increases, this distribution improves, becoming more uniform
  • semiconductor layer sequence is a reduction in the temperature dependence of the emission wavelength of
  • Semiconductor layer sequence applies to the quantum wells: 0.51 -S y ⁇ 0, 7 or 0, 53 ⁇ y ⁇ 0, 6.
  • Semiconductor layer sequence applies to the barrier layers the following relationship: 0.3 -S y -S 0.49 or 0.4 ⁇ y ⁇ 0.47.
  • Quantum wells 0.45 ⁇ x ⁇ 0.85 or 0.50 -S x -S 0.80.
  • the barrier layers each have a thickness D3 and the quantum wells each have a thickness D2. It is possible that all barrier layers have the same thickness D3 and all quantum wells have the same thickness D2.
  • Semiconductor layer sequence applies to the thickness D3 of one of the barrier layers with respect to the thickness D2 of the associated adjacent quantum well: 0.25 or 0.75 or 0.9 or 1.0 or 1.1 is less than or equal to D3 / D2, and alternatively or additionally 10.0 or 7.5 or 2.0 or 1.5 is greater than or equal to D3 / D2, especially 1.0 -S D3 / D2 ⁇ 2.0.
  • the barrier layers are preferably approximately the same thickness or thicker than the respectively associated, adjacent quantum wells.
  • Semiconductor layer sequence has these at least two
  • Quantum wells which are adapted to generate electromagnetic radiation at mutually different wavelengths.
  • the semiconductor layer sequence has, for example, at least two groups of quantum wells, wherein each of the groups comprises quantum wells which are used to generate a
  • each of the groups is intended to receive radiation
  • wavelength means, in particular, that wavelength in an emission spectrum of the quantum wells, in which a maximum radiation power is emitted, also referred to as peak wavelength.
  • Semiconductor layer sequence emit the quantum wells of a first group at the first wavelength ⁇ and the
  • the difference X2 - XI is preferably 15nm or
  • the first group has a larger number of quantum wells than the second group. It is also possible for the first group of quantum wells to emit a greater radiation power than the second group during normal operation of the semiconductor layer sequence. Notwithstanding this, it is also possible that the second
  • Group emits a greater radiant power or that both groups emit approximately the same radiant power.
  • the groups of quantum wells are arranged successively along the growth direction.
  • the quantum wells of the different groups are not mixed in other words. Between quantum wells of one of the groups there is no quantum well of another group. According to at least one embodiment of the
  • the first group is closer to an n-side of the semiconductor layer sequence than the second group.
  • the n-side is here the side of the
  • Semiconductor layer sequence are the barrier layers and / or the quantum wells within a group in the context of
  • Semiconductor layer sequence has these at least two
  • Barrier layers on which mutually different thicknesses and / or mutually different material compositions.
  • One of these barrier layers is located between two adjacent quantum wells.
  • differently formed barrier layers between the quantum wells is an emission wavelength of the quantum wells adjustable.
  • Semiconductor layer sequence is provided for electrical contacting with an anode.
  • a decrease in the barrier height from the n-side to the p-side can be stepped or done continuously.
  • Barrier height it is possible that quantum wells near the n-side are only filled at a higher temperature, for example, after or during heating of the semiconductor layer sequence after start-up of holes.
  • Barrier layer and ⁇ is the wavelength at whose emission the respective adjacent to the adjacent barrier layer quantum well is established.
  • the quotient ⁇ ⁇ / ⁇ refers to pairs of barrier layers and
  • one of the wavelengths of this radiation is at least 550 nm or at least 595 nm or at least 600 nm and / or the wavelength is at most 1100 nm or at most 700 nm or at most 625 nm or at most 620 nm lies.
  • the quantum wells are clamped compressively. This leads to a change in the band structure especially in the conduction band and to a larger one
  • the semiconductor chip has a
  • the semiconductor chip includes a
  • the substrate may be a growth substrate on which the semiconductor layer sequence is epitaxially generated or a carrier substrate that is different from the growth substrate.
  • the second average lattice constant of the barrier layers is smaller than an average substrate lattice constant of
  • the substrate lattice constant is between the first lattice constant of the quantum wells and the second one
  • a semiconductor layer sequence can be produced, as in conjunction with one or more of the abovementioned embodiments described.
  • Features of the semiconductor layer sequence and of the semiconductor chip are therefore also disclosed for the method described here and vice versa.
  • the method has at least the following steps:
  • the quantum wells have a first middle
  • the barrier layers exhibit a second average lattice constant that is less than a substrate lattice constant of the growth substrate, wherein the quantum wells have a first average lattice constant that is greater than the substrate lattice constant.
  • the semiconductor layer sequence can be directly on the
  • Growth substrate to be grown it is possible for an intermediate layer, such as a buffer layer, to be disposed on the growth substrate and for a lattice constant of the buffer layer to be interposed between the lattice constants
  • the growth substrate may be a GaAs substrate or a GaP substrate. Below is a described here
  • Figures 1 and 2 are schematic sectional views of
  • Figures 3 and 4 are schematic representations of a
  • Figure 1 is an embodiment of a
  • the semiconductor layer sequence 1 is applied to a substrate 5.
  • the semiconductor layer sequence 1 is epitaxially grown on the substrate 5, the substrate 5 then being a growth substrate.
  • a growth direction G of the semiconductor layer sequence 1 points in a direction away from the substrate 5.
  • the substrate 5 may be a carrier substrate which does not become active until after the growth of the semiconductor layer sequence 1
  • n-side n of the semiconductor layer sequence 1 faces the substrate 5
  • a p-side of the semiconductor layer sequence 1 is facing away from the substrate 5.
  • the n-side n and the p-side p may be interchanged with each other.
  • the semiconductor layer sequence 1 has a plurality of quantum wells 2 and a plurality of barrier layers 3. Between two
  • At least one of the barrier layers 3 is located adjacent quantum wells 2.
  • the barrier layers 3 and the quantum wells 2 follow one another alternately along the growth direction G. All quantum wells 2 as well as all
  • Barrier stories 3 can be part of the
  • Barrier layers 3 have a thickness D3.
  • Quantum wells 2 have a thickness D2.
  • the thickness D3 of Quantum wells 2 have a thickness D2.
  • Barrier layers 3 is preferably larger or approximately equal to the thickness D2 of the quantum wells.
  • the thickness D2 of the quantum wells is preferably larger or approximately equal to the thickness D2 of the quantum wells.
  • Quantum wells 2 lies, as in all others
  • Embodiments also, preferably between inclusive
  • the semiconductor layer sequence 1 has a
  • the intermediate layer 4 is, for example, a buffer layer and / or a current spreading layer.
  • the semiconductor layer sequence 1 may optionally include a cover layer 6.
  • the cover layer is, for example, the cover layer
  • the cover layer 6 and the intermediate layer 4 can each be composed of several individual layers.
  • An indium content of the barrier layers 3 is smaller than an indium content of the quantum wells 2
  • Barrier layers 3 and the quantum wells 2 from each other different lattice constants, in particular along lateral directions perpendicular to the growth direction G. Therefore, the barrier layers 3 and the quantum wells are 2
  • the semiconductor layer sequence 1 preferably has at least three or at least five or at least ten quantum wells 2.
  • the semiconductor layer sequence 1 has at most a total of 50 or at most 100 or at most 200 quantum wells 2.
  • a barrier energy E-Q remains constant or higher relative to an emission energy of the adjacent quantum well 2, along the
  • Semiconductor layer sequence 1 has a plurality of Quantum wells 2a, 2b on.
  • the identically constructed quantum wells 2a are arranged in a first group and the mutually identical quantum wells 2b are combined into a second group.
  • the first group preferably has more quantum wells 2a than the second group comprises quantum wells 2b.
  • the second group follows along the
  • Barrier layers 3a, 3b of the two groups can also be constructed identically within the groups, in terms of thickness and material composition.
  • the quantum wells 2a are adapted to be at
  • Emission wavelengths of the two groups is, for example, between 3 nm and 6 nm inclusive.
  • barrier layers 3a of the first group are structured differently than the barrier layers 3b of the second group.
  • all the barrier layers 3a, 3b may be formed the same.
  • the quantum wells 2a, 2b of the two groups do not differ in their construction, but that a shift of the emission wavelengths of the two groups is achieved in that the barrier layers 3a, 3b of the groups are constructed differently.
  • the semiconductor layer sequence 1 is based in particular on AlGalnP.
  • the substrate 5 may be a GaAs substrate.
  • the barrier layers 3 may differ from each other in terms of their thicknesses as well as their proportions of Ga, Al and In. Within the Semiconductor layer sequence 1 varies an In content of the
  • Quantum wells 2 preferably by at most 5 percentage points, in particular by at most 2.5 percentage points. In other words, the In content of all quantum wells 2 is then at a mean In content of the quantum wells 2 with a
  • Quantum wells 2a, 2b and the barrier layers 3a, 3b an overall smaller shift in the wavelength at
  • the emission wavelength ⁇ has respect to FIG Growth direction G on a step-shaped course.
  • Such a wavelength characteristic is with a
  • Semiconductor layer sequence 1 for example, according to FIG 2 achievable. Unlike in FIGS. 2 and 3A, more than two stages may also be formed in the wavelength profile and the semiconductor layer sequence 1 may then have more than two groups of quantum wells 2a, 2b.
  • FIG. 4 schematically shows a change ⁇ of FIG
  • centroid wavelength here denotes a centroid wavelength
  • the invention described here is not by the

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform ist die Halbleiterschichtenfolge (1) für einen optoelektronischen Halbleiterchip (10) vorgesehen. Die Halbleiterschichtenfolge (1) beinhaltet mindestens drei Quantentöpfe (2), die zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet sind. Weiterhin umfasst die Halbleiterschichtenfolge (1) mehrere Barriereschichten (3), von denen jeweils mindestens eine zwischen zwei benachbarten Quantentöpfen (2) angeordnet ist. Die Quantentöpfe (2) weisen einen ersten mittleren Indiumgehalt und die Barriereschichten (3) einen zweiten, kleineren mittleren Indiumgehalt auf. Eine zweite mittlere Gitterkonstante der Barriereschichten (3) ist dabei kleiner als eine erste mittlere Gitterkonstante der Quantentöpfe (2).

Description

Beschreibung
Halbleiterschichtenfolge, optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge
Es wird eine Halbleiterschichtenfolge angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung einer solchen
Halbleiterschichtenfolge sowie ein optoelektronischer
Halbleiterchip, aufweisend eine derartige
Halbleiterschichtenfolge, angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine
Halbleiterschichtenfolge sowie einen optoelektronischen
Halbleiterchip mit einer solchen Halbleiterschichtenfolge anzugeben, wobei die Halbleiterschichtenfolge eine hohe
Emissionswellenlängenstabilität bezüglich
Temperaturänderungen aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge ist diese für einen
optoelektronischen Halbleiterchip vorgesehen. Die
Halbleiterschichtenfolge ist dann bevorzugt dazu
eingerichtet, in einer Fotodiode, einer Leuchtdiode oder einer Laserdiode eingesetzt zu werden.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamAs, wobei jeweils 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m ^ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge umfasst diese mindestens einen, besonders bevorzugt mindestens drei Quantentöpfe. Die
Quantentöpfe sind zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet. Die Bezeichnung Quantentopf entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Strukturen mit einer Quantisierung in ein, zwei oder drei Raumrichtungen und jede Kombination dieser Strukturen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge sind die mindestens drei
Quantentöpfe entlang einer Wachstumsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge übereinander angeordnet. Mit anderen Worten ist jeder der Quantentöpfe in einer Schicht angeordnet oder eine Schicht ist durch die Quantentöpfe gebildet, wobei diese Schichten senkrecht zur Wachstumsrichtung orientiert sind und entlang der Wachstumsrichtung aufeinander folgen. Zwischen benachbarten Quantentöpfen oder durch die
Quantentöpfe gebildete Schichten liegen bevorzugt weitere Schichten der Halbleiterschichtenfolge, so dass die
Quantentöpfe oder die durch sie gebildeten Schichten nicht unmittelbar aufeinander folgen. Im Folgenden werden die
Begriffe Quantentöpfe und die Schicht, die durch die
Quantentöpfe gebildet ist, synonym verwendet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge umfasst diese mehrere
Barriereschichten. Zwischen zwei benachbarten Quantentöpfen befindet sich jeweils mindestens eine der Barriereschichten. Es ist möglich, dass sich zwischen zwei benachbarten
Quantentöpfen jeweils genau eine der Barriereschichten befindet und dass die Barriereschichten je unmittelbar an einen oder an zwei der benachbarten Quantentöpfe angrenzen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge weisen die Quantentöpfe einen ersten mittleren Indiumgehalt auf und die Barriereschichten weisen einen zweiten mittleren Indiumgehalt auf. Mittlerer
Indiumgehalt kann bedeuten, dass der Indiumgehalt über die entsprechende Barriereschicht oder den entsprechenden
Quantentopf gemittelt ist, oder auch dass der Indiumgehalt über alle Quantentöpfe und/oder über alle Barriereschichten gemittelt ist, oder dass der Indiumgehalt über alle gleich geformten Quantentöpfe und/oder Barriereschichten gemittelt ist. Der erste mittlere Indiumgehalt der Quantentöpfe ist hierbei größer als der zweite mittlere Indiumgehalt der Barriereschichten .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge weisen die Barriereschichten eine zweite mittlere Gitterkonstante auf und die Quantentöpfe eine erste mittlere Gitterkonstante. Für die Mittelung der
Gitterkonstanten gilt bevorzugt dasselbe wie für die
Mittelung über den Indiumgehalt, wie oben beschrieben. Die erste mittlere Gitterkonstante der Quantentöpfe ist hierbei größer als die zweite mittlere Gitterkonstante der
Barriereschichten. Mit anderen Worten ist eine Verspannung zwischen den Quantentöpfen und den Barriereschichten
eingestellt .
In mindestens einer Ausführungsform ist die
Halbleiterschichtenfolge für einen optoelektronischen
Halbleiterchip vorgesehen. Die Halbleiterschichtenfolge beinhaltet mindestens drei Quantentöpfe, die zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet sind und die entlang einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge übereinander angeordnet sind. Weiterhin umfasst die
Halbleiterschichtenfolge mehrere Barriereschichten, von denen jeweils mindestens eine zwischen zwei benachbarten
Quantentöpfen angeordnet ist. Die Quantentöpfe weisen einen ersten mittleren Indiumgehalt und die Barriereschichten einen zweiten, kleineren mittleren Indiumgehalt auf. Eine zweite mittlere Gitterkonstante der Barriereschichten ist dabei kleiner als eine erste mittlere Gitterkonstante der
Quantentöpfe . Eine Wellenlänge einer von einer beispielsweise Leuchtdiode emittierten Strahlung ändert sich mit einer
Temperaturänderung der Leuchtdiode. Beispielsweise im
Spektralbereich um 615 nm beträgt diese Änderung in etwa 0,1 nm/K. Werden Leuchtdioden unterschiedlicher Farben in Kombination miteinander eingesetzt, so kann sich bei
Temperaturänderungen eine von den Leuchtdioden erzeugte
Mischfarbe ändern. Dies ist in vielen Anwendungen
unerwünscht . Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems besteht darin, Temperaturänderungen der Leuchtdioden zu vermeiden,
beispielsweise durch ein vergleichsweise aufwändiges Kühlen oder Heizen der Leuchtdioden. Hierzu können Sensoren und/oder Regelkreise für die Temperatur der Leuchtdiode und/oder für eine von der Leuchtdiode emittierte Farbe oder Mischfarbe zum Einsatz kommen. Durch ein gezieltes Einstellen von Verspannungen zwischen den Quantentöpfen und den Barriereschichten ist die
Wellenlängenänderung bei Temperaturänderungen reduzierbar. Diese Verspannungen werden erreicht insbesondere durch unterschiedliche Indiumgehalte der Quantentöpfe und der
Barriereschichten. Mit den unterschiedlichen Indiumgehalten sind verschiedene Gitterkonstanten verbunden.
Insbesondere bei unverspanntem InGaAlP sind die durch die Barriereschichten verursachten Barrieren für Löcher relativ gesehen deutlich höher als für die Elektronen. Ebenso sind die Ladungsträger, also die Elektronen und die Löcher, ungleichmäßig verteilt. Mit steigender Temperatur verbessert sich diese Verteilung, wird also gleichmäßiger, was
allerdings auch zu einer größeren Emissionswellenlänge, verbunden mit einer niedrigeren Rekombinationsenergie, führt.
Hierdurch wird eine größere Wellenlängenänderung bei
Temperaturänderung hervorgerufen, als durch das
Kristallgitter des Halbleitermaterials an sich gegeben. Ein Wachsen einer unverspannten Halbleiterschichtenfolge ist in der Regel einfacher als das Wachsen einer verspannten
Halbleiterschichtenfolge. Durch das in der Regel
kompliziertere Wachsen der verspannten
Halbleiterschichtenfolge ist jedoch eine Reduzierung der Temperaturabhängigkeit der Emissionswellenlänge der
Halbleiterschichtenfolge erzielbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge basiert diese auf (AlxGa]_-x) i-ylnyP . Hierbei gilt 0 < x < 1. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge gilt für die Quantentöpfe: 0,51 -S y < 0, 7 oder 0, 53 < y < 0, 6.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge gilt für die Barriereschichten der folgende Zusammenhang: 0,3 -S y -S 0,49 oder 0,4 < y < 0,47.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge unterscheidet sich der mittlere Indiumgehalt der Barriereschichten von dem mittleren
Indiumgehalt der Quantentöpfe um mindestens 5 Prozentpunkte oder um mindestens 10 Prozentpunkte oder um mindestens 15 Prozentpunkte. Mit anderen Worten gilt dann: Ay > 0,05 oder Ay > 0,10 oder Ay > 0,15, wobei Ay = yQuantentöpfe "
YBarriereschichten ·
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge gilt für die gesamte
Halbleiterschichtenfolge und/oder für die Barriereschichten und/oder für die Quantentöpfe: 0,45 ^ x ^ 0,85 oder 0,50 -S x -S 0,80. Für die Quantentöpfe kann insbesondere gelten:
0 < x < 0,4, und für die Barriereschichten kann gelten:
0,4 < x < 1. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge weisen die Barriereschichten jeweils eine Dicke D3 und die Quantentöpfe jeweils eine Dicke D2 auf. Es ist möglich, dass alle Barriereschichten die gleiche Dicke D3 und alle Quantentöpfe die gleiche Dicke D2 aufweisen.
Ebenso ist es möglich, dass Gruppen von Barriereschichten und/oder Gruppen von Quantentöpfen jeweils die gleichen
Dicken D2 und D3 aufweisen oder dass die Quantentöpfe
und/oder die Barriereschichten paarweise voneinander
verschiedene Dicken aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge gilt für die Dicke D3 einer der Barriereschichten hinsichtlich der Dicke D2 des zugehörigen, benachbarten Quantentopfes: 0,25 oder 0,75 oder 0,9 oder 1,0 oder 1,1 ist kleiner oder gleich D3/D2, und alternativ oder zusätzlich 10,0 oder 7,5 oder 2,0 oder 1,5 ist größer oder gleich D3/D2, insbesondere 1,0 -S D3/D2 < 2,0. Mit anderen Worten sind die Barriereschichten bevorzugt ungefähr gleich dick oder dicker als die jeweils zugehörigen, benachbarten Quantentöpfe .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge weist diese mindestens zwei
Quantentöpfe auf, die dazu eingerichtet sind, bei voneinander verschiedenen Wellenlängen elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Die Halbleiterschichtenfolge weist beispielsweise mindestens zwei Gruppen von Quantentöpfen auf, wobei jede der Gruppen Quantentöpfe umfasst, die zur Erzeugung einer
bestimmten Wellenlänge eingerichtet sind. Mit anderen Worten ist jede der Gruppen dazu vorgesehen, Strahlung einer
bestimmten Wellenlänge zu erzeugen. Alternativ ist es möglich, dass die Quantentöpfe entlang der Wachstumsrichtung hinsichtlich ihrer Emissionswellenlänge einen
kontinuierlichen oder nahezu kontinuierlichen Verlauf aufweisen . Der Begriff Wellenlänge meint hierbei insbesondere diejenige Wellenlänge in einem Emissionsspektrum der Quantentöpfe, bei der eine maximale Strahlungsleistung emittiert wird, englisch auch als Peak Wavelength bezeichnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge emittieren die Quantentöpfe einer ersten Gruppe bei der ersten Wellenlänge λΐ und die
Quantentöpfe einer zweiten Gruppe bei der zweiten Wellenlänge X2. Hierbei gilt bevorzugt, dass λΐ < X2 ist. Ferner gilt bevorzugt, dass die Differenz X2 - XI > 2 nm oder > 3 nm ist. Ferner ist die Differenz X2 - XI bevorzugt ^ 15 nm oder
< 10 nm oder < 8 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge weist die erste Gruppe eine größere Anzahl von Quantentöpfen auf als die zweite Gruppe. Es ist zudem möglich, dass die erste Gruppe von Quantentöpfen im bestimmungsgemäßen Betrieb der Halbleiterschichtenfolge eine größere Strahlungsleistung emittiert als die zweite Gruppe. Abweichend hiervon ist es auch möglich, dass die zweite
Gruppe eine größere Strahlungsleistung emittiert oder dass beide Gruppen näherungsweise die gleiche Strahlungsleistung emittieren .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge sind die Gruppen von Quantentöpfen entlang der Wachstumsrichtung aufeinander folgend angeordnet. Die Quantentöpfe der verschiedenen Gruppen sind mit anderen Worten nicht durchmischt. Zwischen Quantentöpfen einer der Gruppen befindet sich dann kein Quantentopf einer anderen Gruppe . Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge befindet sich die erste Gruppe näher an einer n-Seite der Halbleiterschichtenfolge als die zweite Gruppe. Die n-Seite ist hierbei diejenige Seite der
Halbleiterschichtenfolge, die im bestimmungsgemäßen Gebrauch mit einer Kathode verbunden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge sind die Barriereschichten und/oder die Quantentöpfe innerhalb einer Gruppe im Rahmen der
Herstellungstoleranzen gleich ausgebildet. Es sind also dann innerhalb einer Gruppe keine gezielt voneinander
verschiedenen Barriereschichten und/oder voneinander
verschiedenen Quantentöpfe erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge weist diese mindestens zwei
Barriereschichten auf, die voneinander verschiedene Dicken und/oder voneinander verschiedene Materialzusammensetzungen haben. Von diesen Barriereschichten befindet sich je eine zwischen zwei benachbarten Quantentöpfen. Durch
unterschiedlich ausgebildete Barriereschichten zwischen den Quantentöpfen ist eine Emissionswellenlänge der Quantentöpfe einstellbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge weisen die Barriereschichten, die sich näher an der n-Seite befinden, eine größere
Barrierenhöhe auf als die Barriereschichten an einer p-Seite, die im bestimmungsgemäßen Gebrauch der
Halbleiterschichtenfolge zur elektrischen Kontaktierung mit einer Anode vorgesehen ist. Eine Abnahme der Barrierenhöhe von der n-Seite hin zur p-Seite kann stufenförmig oder kontinuierlich erfolgen. Durch eine derart ansteigende
Barrierenhöhe ist es möglich, dass Quantentöpfe nahe der n- Seite erst bei einer höheren Temperatur, zum Beispiel nach oder während einem Aufheizen der Halbleiterschichtenfolge nach Inbetriebnahme, von Löchern gefüllt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge wächst entlang der Wachstumsrichtung und in Richtung weg von der n-Seite ein Quotient Εβ/λ monoton an. Eß ist hierbei die Barrierenhöhe der jeweiligen
Barriereschicht und λ ist die Wellenlänge, zu deren Emission der zu der benachbarten Barriereschicht jeweils zugehörige Quantentopf eingerichtet ist. Mit anderen Worten bezieht sich der Quotient Εβ/λ auf Paare von Barriereschichten und
zugehörigen Quantentöpfen. Ein Wert dieses aus den Paaren aus Barriereschicht und benachbartem Quantentopf ermittelten Produkts wird also in Richtung weg von der n-Seite größer oder bleibt abschnittsweise gleich. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Halbleiterschichtenfolge dazu eingerichtet, im
bestimmungsgemäßen Gebrauch eine elektromagnetische Strahlung zu emittieren, wobei eine Wellenlänge dieser Strahlung bei mindestens 550 nm oder mindestens 595 nm oder mindestens 600 nm liegt und/oder die Wellenlänge bei höchstens 1100 nm oder bei höchstens 700 nm oder bei höchstens 625 nm oder bei höchstens 620 nm liegt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Halbleiterschichtenfolge sind die Quantentöpfe kompressiv verspannt. Dies führt zu einer Veränderung der Bandstruktur vor allen Dingen im Leitungsband und zu einem größeren
Bandoffset im Leitungsband. Die Transporteigenschaften der Ladungsträger, also der Löcher und der Elektronen, gleichen sich dabei zum Teil aus.
Es wird darüber hinaus ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Der Halbleiterchip weist eine
Halbleiterschichtenfolge auf, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen
beschrieben. Merkmale der Halbleiterschichtenfolge sind daher auch für den Halbleiterchip offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge auf, wie in Verbindung mit den oben genannten Ausführungsformen
beschrieben. Ferner beinhaltet der Halbleiterchip ein
Substrat, auf dem die Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Bei dem Substrat kann es sich um ein Aufwachssubstrat , auf dem die Halbleiterschichtenfolge epitaktisch erzeugt ist, oder um ein Trägersubstrat, das von dem Aufwachssubstrat verschieden ist, handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist die zweite mittlere Gitterkonstante der Barriereschichten kleiner als eine mittlere Substratgitterkonstante des
Substrats. Ferner ist die mittlere Gitterkonstante der
Quantentöpfe größer als die Substratgitterkonstante. Mit anderen Worten liegt die Substratgitterkonstante zwischen der ersten Gitterkonstante der Quantentöpfe und der zweiten
Gitterkonstante der Barriereschichten. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer
Halbleiterschichtenfolge angegeben. Mit dem Verfahren ist eine Halbleiterschichtenfolge herstellbar, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale der Halbleiterschichtenfolge und des Halbleiterchips sind daher auch für das hier beschriebene Verfahren offenbart und umgekehrt. In mindestens einer Ausführungsform weist das Verfahren mindestens die folgenden Schritte auf:
- Bereitstellen eines Aufwachssubstrates ,
- epitaktisches, abwechselndes Aufwachsen von mindestens drei Quantentöpfen und von mehreren Barriereschichten, wobei die Quantentöpfe zur Erzeugung einer elektromagnetischen
Strahlung vorgesehen sind und zwischen zwei benachbarten Quantentöpfen mindestens eine der Barriereschichten gewachsen wird . Hierbei weisen die Quantentöpfe einen ersten mittleren
Indiumgehalt und die Barriereschichten einen zweiten,
kleineren mittleren Indiumgehalt auf. Die Barriereschichten zeigen eine zweite mittlere Gitterkonstante auf, die kleiner ist als eine Substratgitterkonstante des Aufwachssubstrats , wobei die Quantentöpfe eine erste mittlere Gitterkonstante aufweisen, die größer ist als die Substratgitterkonstante.
Die Halbleiterschichtenfolge kann unmittelbar auf dem
Aufwachssubstrat gewachsen werden. Alternativ ist es möglich, dass auf dem Aufwachssubstrat eine Zwischenschicht, etwa eine Pufferschicht, angebracht ist und dass eine Gitterkonstante der Pufferschicht zwischen den Gitterkonstanten der
Quantentöpfe und der Barriereschichten liegt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei dem Aufwachssubstrat um ein GaAs-Substrat oder um ein GaP-Substrat . Nachfolgend wird eine hier beschriebene
Halbleiterschichtenfolge unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
Figuren 1 und 2 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Halbleiterschichtenfolgen und Halbleiterchips, und Figuren 3 und 4 schematische Darstellungen eines
Wellenlängengangs mit der Wachstumsrichtung oder mit der Temperatur von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterschichtenfolgen. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines
optoelektronischen Halbleiterchips 10 mit einer
Halbleiterschichtenfolge 1 in einer schematischen
Schnittdarstellung gezeigt. Die Halbleiterschichtenfolge 1 ist auf einem Substrat 5 aufgebracht. Beispielsweise ist die Halbleiterschichtenfolge 1 epitaktisch auf dem Substrat 5 aufgewachsen, wobei das Substrat 5 dann ein Aufwachssubstrat ist. Eine Wachstumsrichtung G der Halbleiterschichtenfolge 1 weist in eine Richtung weg von dem Substrat 5. Alternativ kann es sich bei dem Substrat 5 um ein Trägersubstrat handeln, das erst nach dem Wachsen der
Halbleiterschichtenfolge 1 an dieser angebracht ist. Eine n- Seite n der Halbleiterschichtenfolge 1 ist dem Substrat 5 zugewandt, eine p-Seite der Halbleiterschichtenfolge 1 ist dem Substrat 5 abgewandt. Die n-Seite n und die p-Seite p können alternativ auch miteinander vertauscht sein.
Die Halbleiterschichtenfolge 1 weist mehrere Quantentöpfe 2 sowie mehrere Barriereschichten 3 auf. Zwischen zwei
benachbarten Quantentöpfen 2 befindet sich jeweils mindestens eine der Barriereschichten 3. Die Barriereschichten 3 sowie die Quantentöpfe 2 folgen entlang der Wachstumsrichtung G abwechselnd aufeinander. Alle Quantentöpfe 2 sowie alle
Barriereschichten 3 können im Rahmen der
Herstellungstoleranzen gleich ausgebildet sein. Die
Barriereschichten 3 weisen eine Dicke D3 auf. Die
Quantentöpfe 2 haben eine Dicke D2. Die Dicke D3 der
Barriereschichten 3 ist bevorzugt größer oder auch ungefähr gleich der Dicke D2 der Quantentöpfe. Die Dicke D2 der
Quantentöpfe 2 liegt, wie in allen anderen
Ausführungsbeispielen auch, bevorzugt zwischen einschließlich
5 nm und 7 nm oder zwischen einschließlich 3 nm und 9 nm. Optional weist die Halbleiterschichtenfolge 1 eine
Zwischenschicht 4 auf, die sich an der n-Seite n befindet. Bei der Zwischenschicht 4 handelt es sich beispielsweise um eine Pufferschicht und/oder um eine StromaufWeitungsschicht . Ferner kann die Halbleiterschichtenfolge 1 optional eine Deckschicht 6 beinhalten. Beispielsweise ist die Deckschicht
6 eine StromaufWeitungsschicht und/oder eine Mantelschicht. Die Deckschicht 6 sowie die Zwischenschicht 4 können jeweils aus mehreren einzelnen Schichten zusammengesetzt sein. Ein Indiumgehalt der Barriereschichten 3 ist kleiner als ein Indiumgehalt der Quantentöpfe 2. Hierdurch weisen die
Barriereschichten 3 sowie die Quantentöpfe 2 voneinander verschiedene Gitterkonstanten auf, insbesondere entlang lateraler Richtungen senkrecht zur Wachstumsrichtung G. Daher sind die Barriereschichten 3 und die Quantentöpfe 2
gegeneinander verspannt. Durch diese Verspannung ist eine Temperaturabhängigkeit einer von der Halbleiterschichtenfolge 1 im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung verringert, im Vergleich zu unverspannten Quantentopfstrukturen . Durch die Verspannung der Quantentöpfe ist eine Beweglichkeit der Löcher erhöht. Hierdurch wird, bei niedrigen Temperaturen, der sich am nächsten an der p-Seite befindliche Quantentopf
vergleichweise gering mit Löchern gefüllt. Da sich mit zunehmender Temperatur die Löcher gleichmäßiger verteilen, ändert sich die emittierte Wellenlänge daher weniger als bei unverspannten Quantentopfstrukturen .
Die Halbleiterschichtenfolge 1 weist, wie in allen anderen Ausführungsbeispielen auch, bevorzugt mindestens drei oder mindestens fünf oder mindestens zehn Quantentöpfe 2 auf.
Weiterhin bevorzugt weist die Halbleiterschichtenfolge 1 höchstens insgesamt 50 oder höchstens 100 oder höchstens 200 Quantentöpfe 2 auf.
Eine Materialzusammensetzung der Barriereschichten 3
bevorzugt so angepasst, dass eine Barrierenenergie E-Q relativ zu einer Emissionsenergie des benachbarten Quantentopfs 2 konstant bleibt oder höher wird, entlang der
Wachstumsrichtung G. In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Halbleiterchips 1 mit der
Halbleiterschichtenfolge 1 dargestellt. Die
Halbleiterschichtenfolge 1 weist eine Vielzahl von Quantentöpfen 2a, 2b auf. Die gleich aufgebauten Quantentöpfe 2a sind in einer ersten Gruppe angeordnet und die zueinander gleich aufgebauten Quantentöpfe 2b sind zu einer zweiten Gruppe zusammengefasste . Die erste Gruppe weist bevorzugt mehr Quantentöpfe 2a auf als die zweite Gruppe Quantentöpfe 2b umfasst. Die zweite Gruppe folgt entlang der
Wachstumsrichtung G auf die erste Gruppe. Die
Barriereschichten 3a, 3b der beiden Gruppen können jeweils innerhalb der Gruppen ebenfalls gleich aufgebaut sein, hinsichtlich Dicke und Materialzusammensetzung.
Die Quantentöpfe 2a sind dazu eingerichtet, bei einer
kleineren Wellenlänge im Betrieb des Halbleiterchips 10 Strahlung zu emittieren als die Quantentöpfe 2b der zweiten Gruppe. Ein Wellenlängenunterschied zwischen
Emissionswellenlängen der beiden Gruppen liegt beispielsweise zwischen einschließlich 3 nm und 6 nm.
Es ist möglich, dass die Barriereschichten 3a der ersten Gruppe anders aufgebaut sind als die Barriereschichten 3b der zweiten Gruppe. Alternativ können alle Barriereschichten 3a, 3b gleich geformt sein. Weiterhin alternativ ist es möglich, dass sich die Quantentöpfe 2a, 2b der beiden Gruppen in ihrem Aufbau nicht voneinander unterscheiden, sondern dass eine Verschiebung der Emissionswellenlängen der beiden Gruppen dadurch erzielt ist, dass die Barriereschichten 3a, 3b der Gruppen verschieden voneinander aufgebaut sind.
Die Halbleiterschichtenfolge 1 basiert insbesondere auf AlGalnP. Bei dem Substrat 5 kann es sich um ein GaAs-Substrat handeln. Die Barriereschichten 3 können sich hinsichtlich ihrer Dicken als auch ihrer Anteile am Ga, AI sowie In voneinander unterscheiden. Innerhalb der Halbleiterschichtenfolge 1 variiert ein In-Gehalt der
Quantentöpfe 2 bevorzugt um höchstens 5 Prozentpunkte, insbesondere um höchstens 2,5 Prozentpunkte. Mit anderen Worten liegt der In-Gehalt aller Quantentöpfe 2 dann bei einen mittleren In-Gehalt der Quantentöpfe 2 mit einer
Toleranz von ± 2,5 Prozentpunkte oder ± 1,25 Prozentpunkte.
Mit steigender Temperatur des Halbleiterchips 10 erhöht sich ein Anteil von Löchern an der n-Seite n. Hierdurch findet ein höherer Anteil einer Ladungsträgerrekombination an der n- Seite n statt. Dies führt zu einer kürzeren
Emissionswellenlänge der Halbleiterschichtenfolge 1.
Hierdurch ist, zusätzlich zur Verspannung zwischen den
Quantentöpfen 2a, 2b und den Barriereschichten 3a, 3b, eine insgesamt kleinere Verschiebung der Wellenlänge bei
Temperaturänderungen erzielbar.
Durch die verspannten insbesondere auf InGaAlP-basierenden Quantentöpfe 2a, 2b und die gegenverspannten InGaAlP- Barriereschichten 3a, 3b wird eine Beweglichkeit der
Elektronen geringer, Löcher zeigen eine größere Beweglichkeit auf. Bei unverspannten Quantentopfstrukturen hingegen bleiben die Löcher dagegen fast komplett auf der p-Seite. Daher muss eine Halbleiterstruktur mit unverspannten Quantentöpfen und/oder Barriereschichten dann Barriereschichten mit
kleineren Bandlücken oder eine geringere Anzahl von
Quantentöpfen aufweisen, um eine gleichmäßige Verteilung der Löcher zu erzielen. In Figur 3 sind schematische Verläufe einer
Emissionswellenlänge λ der Halbleiterschichtenfolge 1 gegenüber der Wachstumsrichtung G dargestellt. Gemäß Figur 3A weist die Emissionswellenlänge λ bezüglich der Wachstumsrichtung G einen stufenförmigen Verlauf auf. Ein derartiger Wellenlängenverlauf ist mit einer
Halbleiterschichtenfolge 1 beispielsweise gemäß Figur 2 erzielbar. Anders als in den Figuren 2 und 3A dargestellt können auch mehr als zwei Stufen im Wellenlängenverlauf ausgebildet sein und die Halbleiterschichtenfolge 1 dann mehr als zwei Gruppen von Quantentöpfen 2a, 2b aufweisen.
In Figur 3B ist dargestellt, dass die Emissionswellenlänge λ sich linear entlang der Wachstumsrichtung G ändert. Linear schließt hierbei nicht aus, dass der Verlauf nur
näherungsweise linear ist und mit vielen kleinen Stufen verläuft, wobei ein Sprung bezüglich der Wellenlänge λ zwischen benachbarten Stufen dann bevorzugt kleiner als 0,5 nm ist. Ein solcher näherungsweise linearer Verlauf ist in Figur 3B als Strich-Linie gezeichnet.
In Figur 4 ist schematisch eine Änderung Δλ der
Emissionswellenlänge in Nanometer gegenüber einer Temperatur T in Grad Celsius gezeigt. Die Emissionswellenlänge
bezeichnet hierbei eine Centroid-Wellenlänge oder
Schwerpunktwellenlänge. Im Vergleich zu herkömmlichen
Halbleiterbauteilen, siehe die Strich-Linien in Figur 4, ist ein Verlauf der Wellenlängenabhängigkeit bei einer
Halbleiterschichtenfolge 1, beispielsweise wie in Figur 1 illustriert, flacher. In Figur 4 ist der Verlauf der
Wellenlänge des Ausführungsbeispiels als durchgezogene Linie dargestellt und mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2011 115 312.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Halbleiterschichtenfolge (1) für einen
optoelektronischen Halbleiterchip (10) mit
- mindestens drei Quantentöpfen (2), die zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet sind und die entlang einer Wachstumsrichtung (G) der
Halbleiterschichtenfolge (1) übereinander angeordnet sind,
- mehreren Barriereschichten (3), von denen jeweils mindestens eine zwischen zwei benachbarten
Quantentöpfen (2) angeordnet ist,
wobei
- die Quantentöpfe (2) einen ersten mittleren
Indiumgehalt und die Barriereschichten einen zweiten, kleineren mittleren Indiumgehalt aufweisen, und
- eine zweite mittlere Gitterkonstante der
Barriereschichten (3) kleiner ist als eine erste mittlere Gitterkonstante der Quantentöpfe (2) .
Halbleiterschichtenfolge (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
die auf (AlxGa]_-x) ]__yInyP basiert mit 0 < x < 1, wobei für die Quantentöpfe
(2) gilt: 0,51 ^ y ^ 0,7, und für die Barriereschichten (3) gilt: 0,
3 ^ y ^ 0,49
Halbleiterschichtenfolge (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem für die Quantentöpfe gilt: 0,53 ^ y ^ 0,6, und für die Barriereschichten (3) gilt: 0,
4 < y < 0,47
Halbleiterschichtenfolge (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem für eine Dicke D3 einer der Barriereschichten (3) hinsichtlich einer Dicke D2 des zugehörigen
Quantentopfes (2) gilt: 0,75 < D3/D2 < 7,5.
5. Halbleiterschichtenfolge (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei der mindestens zwei der Quantentöpfe (2) dazu eingerichtet sind, bei voneinander verschiedenen
Wellenlängen (λ) Strahlung zu emittieren.
6. Halbleiterschichtenfolge (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
die mehrere Quantentöpfe (2a) einer ersten Gruppe aufweist, die dazu eingerichtet sind, bei einer ersten Wellenlänge λ 1 zu emittieren,
und die ferner mehrere Quantentöpfe (2b) einer zweiten Gruppe aufweist, die dazu eingerichtet sind, bei einer zweiten Wellenlänge λ 2 zu emittieren,
wobei λ 1 < λ 2 sowie 2 nm < λ2 - λΐ -S 15 nm und die erste Gruppe eine größere Anzahl von Quantentöpfen (2a, 2b) umfasst als die zweite Gruppe,
und wobei die Gruppen entlang der Wachstumsrichtung (G) aufeinander folgen und die erste Gruppe sich näher an einer n-Seite (n) der Halbleiterschichtenfolge (1) befindet als die zweite Gruppe.
7. Halbleiterschichtenfolge (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei der die Barriereschichten (3) innerhalb zumindest einer der Gruppen von Quantentöpfen (2a, 2b) gleich ausgebildet sind.
8. Halbleiterschichtenfolge (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, bei der mindestens zwei der Barriereschichten (3) , die sich je zwischen zwei benachbarten Quantentöpfen (2) befinden, voneinander verschiedene Dicken und/oder voneinander verschiedene Materialzusammensetzungen aufweisen .
Halbleiterschichtenfolge (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Barriereschichten (3n) , die sich näher an der n-Seite (n) der Halbleiterschichtenfolge (1) befinden, eine größere Barrierenhöhe aufweisen als die Barriereschichten (3) an einer p-Seite (p) der
Halbleiterschichtenfolge (1) .
Halbleiterschichtenfolge (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei der entlang der Wachstumsrichtung (G) und in
Richtung weg von der n-Seite (n) ein Quotient Εβ/λ aus den Barrierenhöhen E-Q der Barrierenschichten (3) und den Wellenlängen λ, zu deren Emission die jeweils zugehörigen Quantentöpfe (2) eingerichtet sind, monoton wächst .
Halbleiterschichtenfolge (1) nach mindestens den
Ansprüchen 3, 4 und 7,
die dazu eingerichtet ist, bei einer Wellenlänge zwischen einschließlich 595 nm und 625 nm Strahlung zu erzeugen .
Optoelektronischer Halbleitchip (10) mit
- einer Halbleiterschichtenfolge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und
- einem Substrat (5) , auf dem die
Halbleiterschichtenfolge (1) angeordnet ist, wobei die zweite mittlere Gitterkonstante der
Barriereschichten (3) kleiner ist als eine mittlere Substratgitterkonstante des Substrates (5) und die erste mittlere Gitterkonstante der Quantentöpfe (2) größer ist als die Substratgitterkonstante.
Verfahren zur Herstellung einer
Halbleiterschichtenfolge (1) für einen
optoelektronischen Halbeiterchip (10) mit den
Schritten :
- Bereitstellen eines Aufwachssubstrates (5) , und
- epitaktisches, abwechselndes Aufwachsen von
mindestens drei Quantentöpfen (2) und von mehreren Barriereschichten (3), wobei die Quantentöpfe (2) zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung
vorgesehen sind und zwischen zwei benachbarten
Quantentöpfen (2) mindestens eine der Barriereschichten (3) gewachsen wird,
wobei
- die Quantentöpfe (2) einen ersten mittleren
Indiumgehalt und die Barriereschichten einen zweiten, kleineren mittleren Indiumgehalt aufweisen,
- die Barriereschichten (3) mit einer zweiten mittleren Gitterkonstante, die kleiner ist als eine
Substratgitterkonstante des Aufwachssubstrates (5) , und
- die Quantentöpfe (2) mit einer ersten mittleren
Gitterkonstante, die größer ist als die
Substratgitterkonstante, gewachsen werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei das Aufwachssubstrat (5) ein GaAs-Substrat ist.
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