WO2014038986A1 - ГЕТЕРОСТРУКТУРА НА ОСНОВЕ ТВЁРДОГО РАСТВОРА GalnAsSb, СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СВЕТОДИОД НА ОСНОВЕ ЭТОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ - Google Patents

ГЕТЕРОСТРУКТУРА НА ОСНОВЕ ТВЁРДОГО РАСТВОРА GalnAsSb, СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СВЕТОДИОД НА ОСНОВЕ ЭТОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ Download PDF

Info

Publication number
WO2014038986A1
WO2014038986A1 PCT/RU2013/000786 RU2013000786W WO2014038986A1 WO 2014038986 A1 WO2014038986 A1 WO 2014038986A1 RU 2013000786 W RU2013000786 W RU 2013000786W WO 2014038986 A1 WO2014038986 A1 WO 2014038986A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heterostructure
layer
substrate
contact
active layer
Prior art date
Application number
PCT/RU2013/000786
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Бижигит Ержигитович ЖУРТАНОВ
Николай Деев СТОЯНОВ
Original Assignee
Zhurtanov Bizhigit Erzhigitovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhurtanov Bizhigit Erzhigitovich filed Critical Zhurtanov Bizhigit Erzhigitovich
Priority to JP2015531039A priority Critical patent/JP2015535141A/ja
Priority to EP13835368.5A priority patent/EP2894680A4/en
Priority to US14/426,825 priority patent/US20160035931A1/en
Publication of WO2014038986A1 publication Critical patent/WO2014038986A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/0004—Devices characterised by their operation
    • H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
    • H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02387—Group 13/15 materials
    • H01L21/02398—Antimonides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02463—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02466—Antimonides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/02546—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/02549—Antimonides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/12—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02623—Liquid deposition

Definitions

  • the present invention relates to the field of semiconductor devices, in particular to a heterostructure based on a GalnAsSb solid solution with an opposing pn junction, a method for its manufacture and an LED based on this heterostructure.
  • LEDs made on the basis of the proposed heterostructure emit in the average infrared range of 1, 8 - 2.4 microns.
  • the proposed heterostructure, its manufacturing method and an LED based on this heterostructure have significant advantages when used for the manufacture of sensors made with the possibility of application for gas analysis. In particular, these sensors can be used to monitor the environment, control technological processes, for example, to determine carbon dioxide in residential and industrial buildings, methane in rooms where natural gas is used, along gas pipelines, in mines.
  • sensors for the mid-infrared range can be used to determine the water content in oil and oil products, moisture in paper, grain, etc.
  • sensors for the mid-infrared range can be used for medical diagnostics, for example, for optical spectroscopy used to analyze the concentration of carbon dioxide, acetone and other substances in exhaled air, for non-invasive monitoring of glucose and other organic substances in the blood, lymph, and tissues.
  • the use of the present invention is not limited to the above examples, the heterostructure, as well as LEDs based on it, can be used in any other areas in which there is a need to determine the presence and / or concentration of substances whose absorption bands are in the mid-infrared range 1, 8 - 2.4 microns.
  • Known infrared optical sensors based on thermal sources of infrared radiation, which are produced by Perkin Elmer, Texas Instruments, City Technology, etc. Such sources emit in a wide spectral range, then special optical filters cut out the required spectral range of wavelengths.
  • a disadvantage of the known optical sensors is the need to use optical filters.
  • the known optical sensors have other disadvantages, such as high power consumption, low speed, large overall dimensions and limited lifetime of heat sources.
  • a disadvantage of the known semiconductor diode is the limited wavelength range of 1, 22 - 1, 24 ⁇ m, in which the known diode can emit.
  • the radiation wavelength of a known diode is determined by the structure of the diode, the diode contains an n + -lnP substrate on which an active layer containing an InGaAsP solid solution is grown.
  • a known semiconductor diode contains an n + -lnAs substrate on which a ⁇ -lnAsSbP / n-lnGaAs / p-lnAsSbP double heterostructure is grown.
  • the specified diode emits at a wavelength of 3.4 microns.
  • the known semiconductor diode contains an n-lnAs substrate on which a ⁇ -lnAsSbP / n-lnGaAsSb / p-lnAsSbP double heterostructure is grown.
  • the specified diode emits at a wavelength of 3.9 ⁇ m.
  • the use of the presented heterostructures does not allow us to obtain diodes that emit in the range of 1, 8 - 2.4 microns.
  • well-known semiconductor diodes cannot be used to determine the presence and / or concentration of substances whose characteristic absorption bands are in the range of 1, 8 - 2.4 microns.
  • Another disadvantage of the known diode is the use of an optical module and an optical compound, which complicates the diode production technology and increases the likelihood of introducing defects at the stages of connecting the optical module and the LED chip.
  • LEDs of the spectral range 1, 6 - 2.4 ⁇ m are known (ND Stoyanov, B. E. Zhurtanov, A. P. Astakhova, A. N. Imenkov, Yu. P. Yakovlev. Highly efficient LEDs in the spectral range 1, 6 - 2.4 microns for medical diagnostics and environmental monitoring // Physics and Technology of Semiconductors, 2003, Volume 37, no. 8 pp. 996-1009).
  • Known LEDs are made on the basis of a heterostructure that contains a GaSb substrate, an active layer containing a GalnAsSb solid solution, a first limiting layer containing an AIGaAsSb solid solution, and a contact layer containing GaSb.
  • the heterostructure may contain a second confining layer containing AIGaAsSb solid solution.
  • a disadvantage of the known LED is that its quantum yield is limited due to the influence of defects growing from the substrate into the active region and due to the absence of a barrier for minority charge carriers, namely for holes. The leakage of holes from the active region does not provide a high probability of the radiative recombination process.
  • the indicated article proposed the use of a p-GaSb buffer layer to ensure a minimum concentration of defects in the active region.
  • the specified buffer layer is grown on a substrate, and lead is used as a neutral solvent.
  • the thyristor type LED heterostructure of the p-GaSb / p-GaSb / n-GalnAsSb / P-AIGaAsSb type with a maximum radiation at a wavelength of 1, 95 ⁇ m is known (N.D. Stoyanov, B.E. Zhurtanov, A.N. Imenkov, A.P. Astakhova, M.P. Mikhailova, Yu.P.
  • the specified heterostructure is the closest analogue of the claimed invention and contains a substrate containing GaSb, an active layer containing a GalnAsSb solid solution and located above the substrate, a boundary layer for localization of the main carriers, containing AIGaAsSb solid solution and located above the active layer, a contact layer containing GaSb and located above the bounding layer.
  • said heterostructure contains a buffer layer containing n-GaSb grown on a substrate and an embedded layer located between said buffer layer and the active layer containing p-GaSb and made to localize holes in the active region.
  • a disadvantage of the known heterostructure is that the buffer layer of p-GaSb of the known heterostructure is grown from a melt solution containing lead as a neutral solvent, the use of which complicates the production technology and is also unsafe for the environment and personnel.
  • the current-voltage characteristic of the known heterostructure has a typical form for thyristor structures, which leads to an increase in the operating voltage up to 2.0 - 2.5 V, and, as a result, an increase in the consumed electric power by 4.0 - 4.5 times in comparison with a diode heterostructure.
  • the known heterostructure is unstable at high currents due to the presence of hysteresis and a high probability of avalanche breakdown.
  • heterostructures and LEDs based on them which are more reliable, have a low operating voltage, a diode current-voltage characteristic, which allows operating in a wide range of currents , minimize the effect of defects growing from the substrate into the active region and localize holes in the active region and at the same time have a simpler and more environmentally friendly technology for growing buffers black layer.
  • the task of the invention is to develop a reliable and efficient heterostructure in which the localization of holes and the prevention of the growth of defects from the substrate are provided and in the manufacture of which lead is not used.
  • the objective of the invention is also the development of a method of manufacturing a heterostructure.
  • the objective of the invention is also the development of an LED based on the specified heterostructure.
  • the objective of the invention is the development of a method of manufacturing an LED based on the specified heterostructure.
  • this problem is solved due to the fact that the heterostructure based on the GalnAsSb solid solution containing the substrate containing GaSb, the active layer containing the GalnAsSb solid solution and located above the substrate, the boundary layer for localization of the main carriers containing the AIGaAsSb solid solution and located above the active layer, a contact layer containing GaSb and located above the bounding layer, contains a buffer layer containing a GalnAsSb solid solution and located between the substrate and the active layer, the buffer layer containing less indium than the active layer.
  • the molar fraction of indium among the elements of the third group in the buffer layer is 1, 2 - 1, 6%.
  • this problem is solved due to the fact that a method for manufacturing a heterostructure based on a GalnAsSb solid solution, in which a liquid-phase epitaxy method is used to grow a p-type buffer layer containing a GalnAsSb solid solution on a GaSb substrate with ⁇ -type conductivity, an active layer with ⁇ -type conductivity containing a GalnAsSb solid solution is grown on the buffer layer, so that the active layer contains more indium than the buffer layer, and a limiter is grown on the active layer A p-type layer for localization of the main carriers with p-type conductivity containing AIGaAsSb solid solution, a contact layer with p-type conductivity containing GaSb is grown on the restrictive layer.
  • the LED for the mid-infrared spectrum contains at least one LED chip, which is made on the basis of the heterostructure according to the first aspect of the invention, and which contains a first contact made on the side of the active layer and a second contact made from the side of the substrate, and the LED chip contains a buffer layer containing a solid solution of GalnAsSb located on the specified substrate.
  • the first contact is solid, and the second contact is partially coated.
  • the second contact is made in the form of a ring.
  • the first contact contains a four-layer Cr / (Au + Zn) / Ni / Au system
  • the second contact contains a four-layer Cr / (Au + Zn) / Ni / Au system.
  • the LED for the middle infrared spectrum contains at least one LED chip, which is made on the basis of the heterostructure according to the first aspect of the invention, and which contains at least one contact connected with a contact layer and with a substrate, respectively, from the side of the active layer.
  • this problem is solved due to the fact that according to the method for manufacturing the LEDs according to the third aspect of the present invention, a heterostructure according to the first aspect of the present invention is taken, the thickness of the substrate is reduced, the first contact is formed on the heterostructure from the side of the active layer, and the second contact is formed on the heterostructure the sides of the substrate, separate the heterostructure with the contacts formed on it with the formation of LED chips.
  • this problem is solved due to the fact that according to the method for manufacturing the LEDs according to the third aspect of the present invention, a heterostructure according to the first aspect of the present invention is taken, a first contact connected to the contact layer is formed on the heterostructure from the active layer, heterostructure from the side of the active layer, the second contact connected to the substrate reduces the thickness of the substrate, separate the heterostructure from the nnym her contacts to form a light-emitting diode chips.
  • the introduction of the buffer layer containing the GalnAsSb solid solution with indium content lower than in the active layer and the corresponding doping level into the heterostructure structure allows one to obtain a technical result consisting in the fact that due to the localization of minority carriers in the active region, the fraction of radiative recombination increases and, accordingly, the quantum efficiency of the heterostructure according to the present invention is increased.
  • the use of the indicated buffer layer allows one to minimize the effect of defects growing from the substrate into the active region, which leads to a decrease in deep acceptor levels and, accordingly, the fraction of Shockley-Reed Hall nonradiative recombination and to an increase in the quantum efficiency of the heterostructure.
  • the heterostructure with the structure according to the present invention has a current-voltage characteristic that allows the LED based on this heterostructure to operate at low currents and does not have hysteresis, in contrast to the thyristor structure.
  • the heterostructure is not subject to breakdowns at high currents.
  • it is not necessary to grow a buffer layer containing n-GaSb from a solution of molten lead, which makes the growth technology simpler and safer for the environment and personnel.
  • FIG. 1 is an energy diagram of a known thyristor type LED structure
  • FIG. 2 shows a current-voltage characteristic of a known LED structure of a thyristor type
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a one-sided carrier restriction heterostructure according to the present invention
  • FIG. 4 is an energy diagram of a heterostructure variant with a counter p- ⁇ junction radiating at a wavelength of 1, 85 ⁇ m
  • FIG. 5 is an energy diagram of another embodiment of a heterostructure with a counter p- ⁇ junction radiating at a wavelength of 2.05 ⁇ m
  • FIG. 6 is an energy diagram of another embodiment of a heterostructure with an opposing p- ⁇ junction radiating at a wavelength of 2.2 ⁇ m
  • FIG. 1 is an energy diagram of a known thyristor type LED structure
  • FIG. 2 shows a current-voltage characteristic of a known LED structure of a thyristor type
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a one-sided carrier restriction heterostructure according
  • FIG. 7 shows the current-voltage characteristics of the heterostructure LEDs shown in FIG. 4-6; in FIG. 8 is a diagram of a liquid phase epitaxy cassette; in FIG. 9 illustrates the design of the LED for the spectral range of 1, 8 - 2.4 microns;
  • FIG. 10 shows the sequence of steps of a method for manufacturing an LED for the spectral range of 1, 8 - 2.4 microns.
  • the main factors limiting the internal quantum yield of GaSb-based heterostructures with a radiation wavelength in the range of 1, 8 - 2.4 ⁇ m are the absence of a barrier for minority charge carriers and the presence of deep acceptor levels associated with the germination of defects from the substrate.
  • AIGaAsSb wide-gap confining layer with an aluminum content of more than 30% provides very good electron localization in the active region.
  • these layers do not provide hole restriction, since there is no gap in the valence band at the AIGaAsSb / GalnAsSb heterointerface, at which the indium percentage is 5–20%.
  • the leakage of holes from the active region does not provide a high probability of the radiative recombination process.
  • FIG. 1 is an energy diagram of a known thyristor type LED structure.
  • Known heterostructure contains a buffer layer containing n-GaSb, and an embedded layer located between the specified buffer layer and the active layer and containing p-GaSb.
  • the buffer layer in this heterostructure prevents the growth of defects from the substrate, and the built-in layer provides localization of holes in the active region near the p-GaSb / n-GalnAsSb heterointerface.
  • GaSb buffer layer of sufficient thickness (more than 1.5 ⁇ m) with high structural perfection and low carrier concentration causes significant technological difficulties. Difficulties are associated primarily with the metallurgical features of gallium antimonide. Unlike other A 3 B 5 semiconductor compounds, such as GaAs, GaP, InP, InAs, standardly grown crystals and layers of the GaSb binary compound and solid solutions based on it are distinguished by a high concentration of intrinsic defects, which lead to a high concentration of intrinsic carriers in undoped layers and, in addition, are characterized by a high concentration of deep acceptor levels in the forbidden zone. The n-GaSb buffer layer of a known heterostructure is grown from a melt solution containing lead as a neutral solvent.
  • defects in its crystal lattice may arise due to differences in the chemical composition of the materials of its layers.
  • atoms of one element are replaced by atoms of another element, one of the elements is excluded from the composition of the material, or the element is included in the composition, which can cause mechanical stresses due to the difference permanent crystal lattices.
  • These stresses are the cause of various kinds of defects (point defects, dislocations, microcracks, etc.) in the LED heterostructure. These defects adversely affect the radiation efficiency in heterostructures.
  • the LED heterostructure according to the present invention consists of several layers of semiconductor material of different compositions grown on a substrate from a binary GaSb compound. Radiation is generated in the active region, while the required radiation wavelength is determined by the composition of the material used and the growth conditions of the active layer.
  • the four-component GalnAsSb solid solution forms pairs matched by the lattice period for many compositions with a GaSb substrate.
  • These materials are direct-gap semiconductors for the entire composition range and make it possible to create both stepwise and disconnected type II heterojunctions depending on the composition.
  • the present invention disclosed a heterostructure containing a low-doped p ° buffer layer with a composition close to GaSb, due to which the p-GalnAsSb / n-GalnAsSb back-switched pn junction provides hole localization in the active region near the heterointerface between the buffer layer and the active layer .
  • growing a structurally perfect layer with a minimum concentration of impurities and defects of the p ° -GalnAsSb layer minimizes the influence of defects growing from the substrate into the active region, which leads to a decrease in deep acceptor levels and, accordingly, in the fraction Shockley-Reed Hall non-radiative recombination.
  • the heterostructure is grown with a low level of doping of the buffer layer p °, i.e. By a level close to their own concentration, they receive a significant increase in quantum efficiency, and the direct operating voltage of such a heterostructure increases slightly, i.e. not several times, as is the case in thyristor-type structures.
  • lead is not used as a neutral solvent.
  • FIG. 2 shows the current-voltage characteristic of the known LED thyristor type structure shown in FIG. 1.
  • S - shaped volt-ampere characteristic has a typical appearance for thyristor structures.
  • the turn-on voltage V s of the known heterostructure is 1.9 V, and the turn-on current l s is 7.5 mA. In the on state, the voltage drops sharply to 0.45 V.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a one-sided carrier limiting embodiment of the n-GaSb / p ° -GalnAsSb / ⁇ -GalnAsSb / p-AIGaAsSb / p-GaSb heterostructure according to the present invention.
  • the thickness of each layer is schematically shown
  • the band gap for each layer is schematically shown.
  • the heterostructure 100 contains a substrate 3 containing n-GaSb, a buffer layer 31 containing a GalnAsSb solid solution and located on the substrate, an active layer 32 containing a GalnAsSb solid solution and located on a buffer layer, a restriction layer 33 containing an AIGaAsSb solid solution and located on the active a layer, and a contact layer 34 containing GaSb and located on the bounding layer.
  • Substrate 3 with a thickness of 150-280 microns contains tellurium and has a free charge carrier concentration of 3-5 * 10 17 cm "3.
  • the buffer layer 31 is made with an indium content in the range of 1, 2-1.6% with high structural perfection and intrinsic hole concentration less than 10 16 cm '3 and has a thickness in the range of 0.5 - 15 ⁇ m.
  • the active layer 32 is made with an indium content in the range of 4 - 25% and is doped with tellurium to an electron concentration of not less than 10 17 cm “3 and has a thickness in the range of 1 - 15 microns.
  • the wide-gap boundary layer 33 is made with an aluminum content in the range of 30 - 65% and is doped with germanium to a hole concentration of at least 10 18 cm 3 and has a thickness in the range of 0.5 - 10 ⁇ m.
  • the contact layer 34 serves to connect and interact with the lower contact in the manufacture of the LED and has a thickness in the range of 0.5 to 8 ⁇ m.
  • the parameters of the buffer layer 31 are selected depending on the characteristics of the subsequent active layer 32.
  • the buffer layer has a low hole concentration (p ⁇ 10 16 cm "3 ), which allows us to provide a potential barrier for holes at The buffer layer is the active region of the heterointerface, while the diode nature of the current – voltage characteristic of the heterostructure is preserved.
  • FIG. Figure 4 shows the energy diagram of a variant of a heterostructure with an opposing p- ⁇ junction radiating at a wavelength of 1.85 ⁇ m.
  • the position of the maximum emission spectrum of LEDs made on the basis of heterostructures according to the present invention is determined by the percentage of indium in the composition of the four-component solid solution GalnAsSb in the active layer 32.
  • the heterostructure 100 emits over a length waves 1, 85 microns.
  • FIG. Figure 5 shows the energy diagram of another embodiment of a heterostructure with an opposing p- ⁇ junction radiating at a wavelength of 2.05 ⁇ m.
  • the active layer 32 of the heterostructure 100 is made with an indium content of 11.9%.
  • FIG. Figure 6 shows the energy diagram of another embodiment of a heterostructure with an opposing pn junction, emitting at a wavelength of 2.2 ⁇ m.
  • the active layer 32 of the heterostructure 100 is made with an indium content of 18.85%.
  • a heterostructure emitting at any desired wavelength from the range of 1, 8 - 2.4 ⁇ m can be obtained.
  • heterostructure according to the present invention is not limited to using these substances as dopants, any other dopants that provide the required content of charge carriers in the layer can also be used.
  • FIG. 7 shows the current – voltage characteristics of the heterostructures shown in FIG. 4 to 6.
  • position (I) indicates a graph of the current-voltage characteristics of a LED based on a heterostructure with a counterpropagating junction emitting at a wavelength of 1, 85 ⁇ m, position (II) at a wavelength of 2.05 ⁇ m, and position (III) at a wavelength of 2.2 microns.
  • the current-voltage characteristics have a diode appearance in contrast to that shown in FIG. 2 volt-ampere characteristics of a known heterostructure.
  • the heterostructures according to the present invention do not have the above disadvantages inherent in the known thyristor type heterostructure.
  • the heterostructure according to the present invention is made by a method in which liquid phase epitaxy is used.
  • a person skilled in the art can make the heterostructure presented on any liquid phase epitaxy equipment.
  • the method is not limited to liquid-phase epitaxy, and the heterostructure can also be made with using methods of molecular beam epitaxy, gas phase epitaxy, in particular chlorine hydride epitaxy, chlorine epitaxy, or any other method by which a heterostructure with a structure according to the present invention can be manufactured.
  • FIG. 8 is a diagram of a liquid phase epitaxy cassette 50.
  • the cartridge 50 contains a piston 2, a growth chamber 6, channels 5 for filtering the melt 1 and a slider 4 for moving the substrate 3.
  • a method of manufacturing a heterostructure by liquid phase epitaxy includes preliminary stages and stages of growing layers. At the preliminary stage, the substrate and the materials from which the layers grow are cleaned by treatment in etchants that are selected for each material, washed and dried. The processed blends of predetermined compositions are loaded into a graphite cassette 50, covered with a piston 2, then the cassette 50 is placed in a reactor for liquid-phase epitaxy. The treated substrate 3 is placed on the slider 4. Next, the reactor is pumped out to a residual pressure of not more than 1 * 10 "2 mm Hg. Then the reactor is filled with hydrogen and purged. After purging, the system is heated to a homogenization temperature and maintained at this temperature.
  • melt 1 is pressed through a narrow hole 5 through a narrow hole 5 into a growth chamber 6, under which a substrate is brought in and thus epitaxial growth of one layer is carried out.
  • the substrate is removed from the growth chamber 6.
  • the heater is displaced from the reactor and the system is cooled to room temperature.
  • the substrate 3 is transferred to the next growth chamber b to grow the next layer.
  • the charge may contain binary compounds InAs, GaSb, InSb, as well as indium and antimony with a purity of 99.999 wt.% In elementary form and alloying impurities.
  • the method for manufacturing the heterostructure according to the present invention is not limited to the indicated methods for introducing arsenic; arsenic can be introduced into the melt by any other method known in the field of epitaxy.
  • a two-phase method is presented as an example. The advantage of this method is its good reproducibility.
  • Arsenic is introduced from a saturating GaAs substrate to saturate the melt with arsenic.
  • the size of the saturating substrate can be selected 1x1 cm 2 .
  • a charge is covered with a saturating substrate in the cell of the cartridge 50.
  • the thermodynamic properties of such a system are significantly different from the properties of an individual liquid phase.
  • the concentration of As in the melt in contact with the GaAs substrate is practically independent of the concentration of antimony and is close to the maximum possible at a given temperature due to the effect of stabilization of the composition of the liquid phase.
  • the application of this method makes it possible to reproducibly produce epitaxial layers of GalnAsSb solid solutions, isoperiodic to GaSb.
  • the substrate 3 with the layer 31 grown on it is transferred to the next growth chamber 6, in which the active layer 32 is grown on the buffer layer 31.
  • the growth time required to obtain a layer of a certain thickness can be determined experimentally.
  • the equipment for liquid-phase epitaxy allows controlling the layer thickness and, accordingly, the growth time by any known means, the experimentally obtained time can be taken into account as a preliminary one.
  • a restriction layer 33 containing AIGaAsSb and serving as a restrictive wide-gap region of the LED for localization of the main carriers is grown on it.
  • AIGaAsSb solid solutions isoperiodic to the GaSb substrate are prepared as follows: an initial charge containing Al, GaSb and an alloying impurity is placed in the piston chamber of the cartridge 50. Then, the charge is filled with a gallium liquid sample on top of which an etched GaAs substrate is placed. The mixture, on top of which the etched substrate is placed, is covered with a piston 2. The substrate 3 with the buffer and active layers grown on it is placed on the slider 4. The system is heated in a hydrogen atmosphere and incubated for several hours for homogenization. Then carry out cooling.
  • the GaAs substrate is constantly in the melt, provided that the melt layer in the piston chamber is small and the cooling rate is low, the excess arsenic during cooling is completely deposited on it in the form of a thin layer of a solid solution close in composition to Al-As, and its concentration in the melt is always close to the maximum possible at a given temperature.
  • the melt is forced through the narrow holes 5 into the growth chamber 6 using a piston 2 the substrate 3 is brought in and the epitaxial growth of the boundary layer 33 is carried out.
  • the melt is filtered to remove oxides.
  • a contact layer 34 containing GaSb is grown on the boundary layer 33.
  • the mixture used to grow the contact layer 34 may contain GaSb and dopants.
  • the thicknesses of all grown layers of the heterostructure according to the present invention are set in accordance with the design of the heterostructure.
  • FIG. 9 shows the design of the LED 40 for the spectral range of 1, 8 - 2.4 ⁇ m, made on the basis of any of the embodiments of the heterostructure according to the present invention.
  • LED 40 comprises a heterostructure 100, active layer 32, which is shown in FIG. 9 by a dashed line, the upper contact 1 1 made on the substrate side 3 and the lower contact 12 made on the side of the active layer 32. From the side of the lower contact 12, the LED 40 is attached to the housing 10.
  • the upper contact 11 is made in the form of a ring .
  • LEDs can be used in metrology, which impose particularly stringent requirements on the reliability and stability of LEDs.
  • the design of the presented LED 40 allows to reduce the Joule heating in the active region due to the flowing current. This design provides uniform current spreading over the entire p- ⁇ junction area and a very low thermal resistance, since the active layer 32 is located at a distance of 1 to 5 ⁇ m, preferably 2 ⁇ m, from the housing 10 of the LED 40.
  • the upper contact is made in the form of a ring
  • the upper contact can also be made in the form of a frame, rectangular, oval or any other shape, points, crosses, any solid geometric shape without deviating from the scope of the present invention.
  • the upper contact can be made on the side of the active layer, and the lower contact can be made on the side of the substrate.
  • an LED with contacts for flip-chip mounting can be manufactured.
  • FIG. 10 presents the sequence of steps of a method for manufacturing an LED for the spectral range of 1.8 - 2.4 microns.
  • the manufacture of these LEDs can be applied and other known in the art methods.
  • the manufacturing process of discrete LEDs for the spectral range of 1, 8 - 2.4 microns includes the following steps.
  • the thickness of the heterostructure substrate is reduced to the required value, for example, to 200 ⁇ m, by grinding and chemical polishing.
  • the first step is shown in FIG. 10 (a), the active layer of the heterostructure 32 is shown by a dashed line.
  • the lower contact 12 is continuously sprayed onto the contact layer 34.
  • a continuous contact containing a four-layer system: Cr / (Au + Zn) / Ni / Au is sprayed onto the contact p-layer 34.
  • An adhesive layer of Cr with a thickness of 200 A is applied to improve adhesion to the substrate.
  • the contact layer of the lower contact is an alloy of gold with zinc with a zinc content of, for example, 4.4%, a thickness of 0.1 ⁇ m and, upon subsequent burning of the contacts, forms a eutectic with the substrate material, which ensures low ohmic contact resistance.
  • a nickel layer 0.1 ⁇ m thick is sprayed.
  • a layer of pure gold with a purity of 99.99% and a thickness of 0.15 microns is sprayed on top of nickel.
  • the entire gold layer forms a eutectic with the substrate material, which prevents soldering or welding to the contact.
  • Nickel prevents the diffusion of gold from the upper layer and maintains a high-quality gold coating.
  • Sequential precipitation of all metals is carried out in one process while maintaining a vacuum in the spraying chamber of at least 10 "6 mm Hg. Upon reaching the vacuum of 10 " 6 mm Hg required for thermal vacuum spraying, the table is heated with on it a heterostructure.
  • a photolithography operation is performed to create a window for the upper contacts on the substrate side.
  • a photoresist is applied 20.
  • a photomask with a contact configuration for example, made in the form of a ring with a diameter of 200 ⁇ m, in increments of 350 ⁇ m, is combined with a semiconductor wafer.
  • the exposure mode is selected experimentally, and the exposure time is, for example, from 20 to 90 seconds, depending on the size of the elements and the thickness of the photoresist 20.
  • the removal of the exposed portions of the photoresist 20 is carried out in a 1% KOH solution.
  • the photoresist 20 remaining on the structure is submerged - heat treated for 60 minutes at 80 ° C - 120 ° C. After submerging, the samples are etched in an anisotropic etchant.
  • any other substances can be used, suitable for use with a particular type of photoresist, and non-damaging layers of the heterostructure.
  • a metal system 13 is sprayed to obtain an upper contact 11.
  • the upper contact contains an adhesive layer containing Cr, a contact layer, a barrier layer containing Ni and a gold layer.
  • the contact layer of the upper contact is an alloy of gold with tellurium with a tellurium content of 5% 0.1 ⁇ m thick and, upon subsequent burning of the contacts, forms a eutectic with the substrate material, which ensures low ohmic contact resistance.
  • the spraying is carried out similarly to the spraying in the second step shown in FIG. 10 (b).
  • the upper layer of gold is additionally galvanized to a thickness of 1.5 microns. Such a thickness of the gold layer is necessary for welding the wire to the LED chip by means of thermal compression, ultrasonic or ball welding, etc.
  • the samples are immersed for several seconds in a 23% solution of hydrofluoric acid to remove the anode oxide in the places intended for spraying, in order to further clean the surface and washed in deionized water.
  • Sequential precipitation of all metals is carried out in one process while maintaining a vacuum in the spraying chamber of at least 10 "6 mm Hg.
  • the table is heated with it heterostructure to a temperature of no higher than 150 ° C, since most positive photoresists are thermoplastic polymers with a low glass transition temperature (T d is 50 - 125 ° C).
  • T d is 50 - 125 ° C.
  • the heating of the table continues for 30 minutes. Hold a high vacuum (10 " 6 mm Hg) to remove residual gases and additional degassing of the photoresist film.
  • the working chamber is pumped out to maintain a high vacuum until the table is completely cooled.
  • photoresist 20 is removed.
  • Photoresist 20 is removed from the surface of the structure by an explosive method, for example, by immersion in monoethanolamine, after which the structure is thoroughly washed in distilled water. After removal of the photoresist 20, only contact 11 remains on the surface from the side of the substrate 3 — a sprayed metal in the form of columns of the required diameter.
  • the photoresist can be removed by other known methods, for example by dry etching using additional photolithography.
  • contacts are burned to obtain low ohmic resistance.
  • the samples are annealed to fuse the ohmic contact. Annealing is carried out for 1 to 2 minutes at a temperature of from 250 ° C to 400 ° C, depending on the semiconductor material in a stream of hydrogen in a quartz chamber.
  • photolithography is performed to form a separation network.
  • they create a pattern on the surface that facilitates the splitting of the structure into individual chips.
  • Photoresist 21 is applied from the side of the substrate to the substrate and contact 1 1 located on it. Using the alignment signs, combine the pattern on the template with the pattern on the structure obtained during the first photolithography. Exposure is carried out, the exposed photoresist is removed, and the remaining portions of photoresist 21 are duplicated similarly to photolithography in the third stage.
  • etching the separation grid 22 is carried out.
  • etching is performed using a mask applied to the crystal by photolithography.
  • liquid etching To create a separation grid using liquid etching.
  • the sample is immersed in a cassette in a polishing etchant.
  • the cartridge with the sample is removed from the polishing etchant after a certain period of time. Stirring during etching is performed by uniformly rotating the sample cassette at regular intervals.
  • the sample is washed with distilled water. Then remove the remnants of the photoresist. It should be noted that washing at the stages of photoresist removal can also be carried out in deionized water.
  • etching can be carried out not only by liquid etching, known methods of dry etching can be used, for example, plasma etching or other methods.
  • the LED plate is divided into separate chips 40.
  • the longitudinal size of which may be 300 ⁇ m.
  • LED chip 40 is soldered to the surface of the housing, for example TO-18, using tin-based solder.
  • the case is mounted on a heated table mounting installation. Solder is applied in a thin layer on the surface of the body.
  • the LED chip 40 is mounted with a solid contact 12 down in the center of the housing using a manipulator. Turn on heating. Chip 40 is pressed, then the heating temperature is reduced to room temperature.
  • welding or soldering of the upper contact 11 of the LED chip 40 is carried out.
  • the upper contact 11 of the LED chip is connected to the insulated leg of the TO-18 housing using a gold wire with a diameter of 20 * 30 ⁇ m.
  • the wire can be connected to the chip contact in one of the following ways: by soldering with low-temperature solder containing tin, ultrasonic welding or ball welding.
  • the assembly operation can be carried out using other known technologies.
  • contact to the active region and contact to the substrate are made from below, so that the upper surface of the heterostructure remains free.
  • any methods known for the flip chip technology can be applied.
  • the LEDs of the present invention operate at room temperature.
  • the LEDs contain at least one Peltier element.
  • the LED works as follows. When a direct electric voltage is applied, plus to the contact layer of the heterostructure, minus to the ⁇ -type substrate, a current flows through the heterostructure. Electrons from the substrate are injected through the buffer layer into the active region. The high potential barrier from the side of the AIGaAsSb boundary layer limits their flow to the positive contact. Holes from the p-type boundary layer are injected into the active region. Their leakage towards negative contact is limited by a potential barrier at the interface between the buffer layer and the active region. Electrons and holes localized in the active region efficiently recombine with the formation of infrared radiation, the wavelength of which corresponds to the band gap of the active region. The radiation passes through the substrate with minimal loss, because the substrate material does not absorb radiation in the range of 1, 8 - 2.4 microns, and exits from the side of the substrate, in the region free of contact 11.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к области полупроводниковых приборов, в частности к гетероструктуре на основе твердого раствора GalnAsSb со встречным p-n переходом, способу ее изготовления и светодиоду на основе этой гетероструктуры. Предлагаемая гетероструктура содержит подложку, содержащую GaSb, активный слой, содержащий твердый раствор GalnAsSb и расположенный над подложкой, ограничительный слой для локализации основных носителей, содержащий твердый раствор AlGaAsSb и расположенный над активным слоем, контактный слой, содержащий GaSb и расположенный над ограничительным слоем, причем дополнительно гетероструктура содержит буферный слой, содержащий твердый раствор GalnAsSb и расположенный между подложкой и активным слоем, причем буферный слой содержит индия меньше, чем активный слой. Использование указанного буферного слоя позволяет локализовать неосновные носители в активной области, благодаря этому увеличивается доля излучательной рекомбинации, и соответственно увеличивается квантовая эффективность гетерострутуры. Кроме того, использование указанного буферного слоя позволяет минимизировать влияние дефектов, прорастающих из подложки в активную область, что приводит к уменьшению глубоких акцепторных уровней и, соответственно, доли безызлучательной рекомбинации Шоккли-Рид-Холла и к увеличению квантовой эффективности гетероструктуры. Светодиоды, изготовленные на основе предлагаемой гетероструктуры, излучают в среднем инфракрасном диапазоне 1,8-2,4 мкм.

Description

ГЕТЕРОСТРУКТУРА НА ОСНОВЕ ТВЁРДОГО РАСТВОРА GalnAsSb, СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СВЕТОДИОД НА ОСНОВЕ ЭТОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ
Область техники
Настоящее изобретение относится к области полупроводниковых приборов, в частности к гетероструктуре на основе твёрдого раствора GalnAsSb со встречным р-п переходом, способу её изготовления и светодиоду на основе этой гетероструктуры. Светодиоды, изготовленные на основе предлагаемой гетероструктуры, излучают в среднем инфракрасном диапазоне 1 ,8 - 2,4 мкм. Предлагаемые гетероструктура, способ ее изготовления и светодиод на основе этой гетероструктуры обладают существенными преимуществами при использовании для изготовления датчиков, выполненных с возможностью применения для газоанализа. В частности, указанные датчики могут быть использованы для мониторинга окружающей среды, контроля технологических процессов, например для определения углекислого газа в жилых и промышленных помещениях, метана в помещениях, где используют природный газ, вдоль газопроводов, в шахтах. Кроме того, датчики для среднего инфракрасного диапазона могут быть использованы для определения содержания воды в нефти и нефтепродуктах, влажности в бумаге, в зерне и т.д. Кроме того, датчики для среднего инфракрасного диапазона могут быть использованы для медицинской диагностики, например для оптической спектроскопии, применяемой для анализа концентрации углекислого газа, ацетона и др. веществ в выдыхаемом воздухе, для неинвазивного контроля содержания глюкозы и других органических веществ в крови, лимфе и тканях. При этом использование настоящего изобретения не ограничено приведенными примерами, гетероструктура, а также светодиоды на её основе могут быть использованы в любых других областях, в которых существует необходимость определения присутствия и/или концентрации веществ, полосы поглощения которых, находятся в среднем инфракрасном диапазоне 1 ,8 - 2,4 мкм.
Уровень техники
Известны инфракрасные оптические датчики на основе тепловых источников ИК излучения, которые производят компании Perkin Elmer, Texas Instruments, City Technology и др. Такие источники излучают в широком спектральном диапазоне, затем специальные оптические фильтры вырезают требуемый спектральный диапазон длин волн. Недостатком известных оптических датчиков является необходимость использования оптических фильтров. Кроме того, известные оптические датчики имеют и другие недостатки, такие как высокая потребляемая электрическая мощность, низкое быстродействие, большие габаритные размеры и ограниченное время жизни тепловых источников.
Указанные недостатки известных инфракрасных оптических датчиков на основе тепловых источников ИК излучения могут быть преодолены благодаря использованию светодиодов, излучающих в среднем ИК диапазоне.
Известен полупроводниковый диод для инфракрасного диапазона спектра (патент РФ на изобретение N2 2286618, МПК H01 L 33/00, H01 L 31/12), содержащий р- и η-области с токопроводящими контактами, разделенные p-η переходом, активную область, электрически связанную с р-п переходом, и по меньшей мере один оптический модуль, оптически связанный с активной областью через оптический компаунд.
Недостатком известного полупроводникового диода является ограниченный диапазон длин волн 1 ,22 - 1 ,24 мкм, в котором может излучать известный диод. Длина волны излучения известного диода определяется структурой диода, диод содержит подложку n+-lnP, на которой выращен активный слой, содержащий твёрдый раствор InGaAsP. В другом примере известный полупроводниковый диод содержит подложку n+-lnAs, на которой выращена двойная гетероструктура π-lnAsSbP/n-lnGaAs/p-lnAsSbP. Указанный диод излучает на длине волны 3,4 мкм. Еще в одном примере известный полупроводниковый диод содержит подложку n-lnAs, на которой выращена двойная гетероструктура π-lnAsSbP/n-lnGaAsSb/p-lnAsSbP. Указанный диод излучает на длине волны 3,9 мкм. Таким образом, использование представленных гетероструктур не позволяет получить диоды, которые излучают в диапазоне 1 ,8 - 2,4 мкм. При этом известные полупроводниковые диоды не могут быть использованы для определения присутствия и/или концентрации веществ, характеристические полосы поглощения которых лежат в диапазоне 1 ,8 - 2,4 мкм.
Ещё одним недостатком известного диода является использование оптического модуля и оптического компаунда, что усложняет технологию производства диода и увеличивает вероятность привнесения дефектов на этапах соединения оптического модуля и светодиодного чипа.
Кроме того, известны светодиоды спектрального диапазона 1 ,6 - 2,4 мкм (Н.Д.Стоянов, Б.Е. Журтанов, А.П.Астахова, А.Н. Именков, Ю.П. Яковлев. Высокоэффетивные светодиоды спектрального диапазона 1 ,6 - 2,4 мкм для медицинской диагностики и экологического мониторинга // Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 8 стр. 996 - 1009). Известные светодиоды выполнены на основе гетероструктуры, которая содержит подложку GaSb, активный слой, содержащий твердый раствор GalnAsSb, первый ограничительный слой, содержащий твердый раствор AIGaAsSb, и контактный слой, содержащий GaSb. Кроме того, гетероструктура может содержать второй ограничительный слой, содержащий твердый раствор AIGaAsSb.
Недостатком известного светодиода является то, что его квантовый выход ограничен вследствие влияния дефектов, прорастающих из подложки в активную область и вследствие отсутствия барьера для неосновных носителей заряда, а именно для дырок. Утечка дырок из активной области не позволяет обеспечить высокую вероятность процесса излучательной рекомбинации.
Кроме того, в указанной статье предложено использование буферного слоя п- GaSb для обеспечения минимальной концентрации дефектов в активной области. Указанный буферный слой выращивают на подложке, причём в качестве нейтрального растворителя используют свинец.
В известном светодиоде, выполненном на основе гетероструктуры с буферным слоем n-GaSb, решена проблема прорастания дефектов из подложки, но при этом проблема локализации дырок в активной области не решена. Кроме того, использование свинца в процессе выращивания буферного слоя n-GaSb усложняет технологический процесс, а также небезопасно для экологии и персонала.
Кроме того, известна светодиодная гетероструктура тиристорного типа п- GaSb/p-GaSb/n-GalnAsSb/P-AIGaAsSb с максимумом излучения на длине волны 1 ,95 мкм (Н.Д.Стоянов, Б.Е. Журтанов, А.Н. Именков, А.П.Астахова, М.П. Михайлова, Ю.П. Яковлев. Высокоэффетивные светодиоды на основе тиристорной гетероструктуры II типа n-GaSb/p-GaSb/n-GalnAsSb/P-AIGaAsSb // Физика и техника полупроводников, 2007, том 41 , вып. 7 стр. 878 - 882). Указанная гетероструктура является наиболее близким аналогом заявляемого изобретения и содержит подложку, содержащую GaSb, активный слой, содержащий твердый раствор GalnAsSb и расположенный над подложкой, ограничительный слой для локализации основных носителей, содержащий твердый раствор AIGaAsSb и расположенный над активным слоем, контактный слой, содержащий GaSb и расположенный над ограничительным слоем. Кроме того, указанная гетероструктура содержит буферный слой, содержащий n-GaSb, выращенный на подложке и встроенный слой, расположенный между указанным буферным слоем и активным слоем, содержащий p-GaSb и выполненный для локализации дырок в активной области. Недостатком известной гетероструктуры является то, что буферный слой п- GaSb известной гетероструктуры выращивают из раствора-расплава, содержащего свинец в качестве нейтрального растворителя, использование которого усложняет технологию производства, а также небезопасно для экологии и персонала. Кроме того, вольт-амперная характеристика известной гетероструктуры имеет типичный для тиристорных структур вид, что приводит к увеличению рабочего напряжения до 2,0 - 2,5 В, и, как следствие, увеличению потребляемой электрической мощности в 4,0 - 4,5 раза по сравнению с диодной гетероструктурой. Кроме того, известная гетероструктура работает нестабильно при больших токах из-за наличия гистерезиса и высокой вероятности лавинного пробоя.
Таким образом, несмотря на известность различных гетероструктур и светодиодов на их основе для среднего ИК диапазона, очевидна потребность в гетероструктурах и светодиодах на их основе, которые являются более надежными, имеют низкое рабочее напряжение, диодную вольт-амперную характеристику, позволяющую работать в широком диапазоне токов, позволяют минимизировать влияние дефектов, прорастающих из подложки в активную область, и локализовать дырки в активной области и при этом имеют более простую и экологичную технологию выращивания буферного слоя.
Раскрытие изобретения
Задача заявляемого изобретения состоит в разработке надежной и эффективной гетероструктуры, в которой обеспечена локализация дырок и препятствование прорастанию дефектов из подложки и при изготовлении которой не используют свинец.
Задачей изобретения также является разработка способа изготовления гетероструктуры.
Задачей изобретения также является разработка светодиода на основе указанной гетероструктуры.
Задачей изобретения также является разработка способа изготовления светодиода на основе указанной гетероструктуры.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения указанная задача решена благодаря тому, что гетероструктура на основе твердого раствора GalnAsSb, содержащая подложку, содержащую GaSb, активный слой, содержащий твердый раствор GalnAsSb и расположенный над подложкой, ограничительный слой для локализации основных носителей, содержащий твердый раствор AIGaAsSb и расположенный над активным слоем, контактный слой, содержащий GaSb и расположенный над ограничительным слоем, содержит буферный слой, содержащий твердый раствор GalnAsSb и расположенный между подложкой и активным слоем, причём буферный слой содержит индия меньше, чем активный слой.
В одном из вариантов реализации мольная доля индия среди элементов третьей группы в буферном слое составляет 1 ,2 - 1 ,6 %.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения указанная задача решена благодаря тому, что способ изготовления гетероструктуры на основе твердого раствора GalnAsSb, в соответствии с которым методом жидкофазной эпитаксии выращивают на подложке GaSb с проводимостью η-типа буферный слой с проводимостью р-типа, содержащий твердый раствор GalnAsSb, выращивают на буферном слое активный слой с проводимостью η-типа, содержащий твердый раствор GalnAsSb, так что активный слой содержит больше индия, чем буферный слой, выращивают на активном слое ограничительный слой для локализации основных носителей с проводимостью р-типа, содержащий твердый раствор AIGaAsSb, выращивают на ограничительном слое контактный слой с проводимостью р-типа, содержащий GaSb.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения указанная задача решена благодаря тому, что светодиод для среднего инфракрасного диапазона спектра содержит по меньшей мере один светодиодный чип, который выполнен на основе гетероструктуры согласно первому аспекту изобретения, и который содержит первый контакт, выполненный со стороны активного слоя и второй контакт, выполненный со стороны подложки, причем светодиодный чип содержит буферный слой, содержащий твердый раствор GalnAsSb, расположенный на указанной подложке.
В одном из вариантов реализации светодиода первый контакт выполнен сплошным, а второй контакт выполнен с частичным покрытием поверхности.
В одном из вариантов реализации светодиода второй контакт выполнен в форме кольца.
В одном из вариантов реализации светодиода первый контакт содержит четырехслойную систему Cr/(Au+Zn)/Ni/Au, а второй контакт содержит четырехслойную систему Cr/(Au+Te)/Ni/Au.
Кроме того, согласно третьему аспекту настоящего изобретения указанная задача решена благодаря тому, что светодиод для среднего инфракрасного диапазона спектра содержит по меньшей мере один светодиодный чип, который выполнен на основе гетероструктуры согласно первому аспекту изобретения, и который содержит по меньшей мере по одному контакту, соединённому с контактным слоем и с подложкой соответственно со стороны активного слоя. Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения указанная задача решена благодаря тому, что согласно способу изготовления светодиода согласно третьему аспекту настоящего изобретения, берут гетероструктуру согласно первому аспекту настоящего изобретения, уменьшают толщину подложки, формируют на гетероструктуре первый контакт со стороны активного слоя, формируют на гетероструктуре второй контакт со стороны подложки, разделяют гетероструктуру со сформированными на ней контактами с образованием светодиодных чипов.
Кроме того, согласно четвертому аспекту настоящего изобретения указанная задача решена благодаря тому, что согласно способу изготовления светодиода согласно третьему аспекту настоящего изобретения, берут гетероструктуру согласно первому аспекту настоящего изобретения, формируют на гетероструктуре со стороны активного слоя первый контакт, соединённый с контактным слоем, формируют на гетероструктуре со стороны активного слоя второй контакт, соединённый с подложкой, уменьшают толщину подложки, разделяют гетероструктуру со сформированными на ней контактами с образованием светодиодных чипов.
Технический результат
Введение в состав гетероструктуры буферного слоя, содержащего твердый раствор GalnAsSb с содержанием индия меньшим, чем в активном слое, и соответствующим уровнем легирования, позволяет получить технический результат, заключающийся в том, что благодаря локализации неосновных носителей в активной области, увеличивается доля излучательной рекомбинации и соответственно увеличивается квантовая эффективность гетерострутуры согласно настоящему изобретению. Кроме того, использование указанного буферного слоя позволяет минимизировать влияние дефектов, прорастающих из подложки в активную область, что приводит к уменьшению глубоких акцепторных уровней и, соответственно, доли безызлучательной рекомбинации Шоккли-Рид-Холла и к увеличению квантовой эффективности гетероструктуры. Кроме того, гетероструктура с конструкцией согласно настоящему изобретению имеет вольт-амперную характеристику, позволяющую работать светодиоду на основе этой гетероструктуры при малых токах и не имеет гистерезис, в отличие от тиристорной структуры. Кроме того, гетероструктура благодаря своей стабильности и надежности не подвержена пробоям при больших токах. Кроме того, для роста гетероструктуры не требуется выращивания буферного слоя, содержащего n-GaSb, из раствора-расплава свинца, благодаря этому технология роста является более простой, безопасной для экологии и персонала. б Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена энергетическая диаграмма известной светодиодной структуры тиристорного типа; на фиг. 2 представлена вольт-амперная характеристика известной светодиодной структуры тиристорного типа; на фиг. 3 представлена схема варианта гетероструктуры с односторонним ограничением носителей согласно настоящему изобретению; на фиг. 4 представлена энергетическая диаграмма варианта гетероструктуры со встречным p-η переходом, излучающей на длине волны 1 ,85 мкм; на фиг. 5 представлена энергетическая диаграмма еще одного варианта гетероструктуры со встречным p-η переходом, излучающей на длине волны 2,05 мкм; на фиг. 6 представлена энергетическая диаграмма еще одного варианта гетероструктуры со встречным p-η переходом, излучающей на длине волны 2,2 мкм; на фиг. 7 представлены вольт-амперные характеристики светодиодов на основе гетероструктур, представленных на фиг. 4 - 6; на фиг. 8 представлена схема кассеты для жидкофазной эпитаксии; на фиг. 9 проиллюстрирована конструкция светодиода для спектрального диапазона 1 ,8 - 2,4 мкм;
на фиг. 10 представлена последовательность этапов способа изготовления светодиода для спектрального диапазона 1 ,8 - 2,4 мкм.
Ниже представлены примеры реализации изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи. Указанные примеры служат для иллюстрации изобретения, но при этом не могут рассматриваться в ограничительном смысле. Объем защиты изобретения определен и ограничен формулой изобретения.
Подробное описание изобретения
Главными факторами, ограничивающими внутренний квантовый выход гетероструктур на базе GaSb, с длиной волны излучения в диапазоне 1 ,8 - 2,4 мкм являются отсутствие барьера для неосновных носителей заряда и наличие глубоких акцепторных уровней, связанных с прорастанием дефектов из подложки. Широкозонный ограничительный слой AIGaAsSb с содержанием алюминия более 30% обеспечивает очень хорошую локализацию электронов в активной области. Однако данные слои не обеспечивают ограничение дырок, так как на гетерогранице AIGaAsSb/GalnAsSb, на которой в процентном соотношении индий составляет 5 - 20%, отсутствует разрыв в валентной зоне. Утечка дырок из активной области не позволяет обеспечить высокую вероятность процесса излучательной рекомбинации.
На фиг. 1 представлена энергетическая диаграмма известной светодиодной структуры тиристорного типа. Известная гетероструктура содержит буферный слой, содержащий n-GaSb, и встроенный слой, расположенный между указанным буферным слоем и активным слоем и содержащий p-GaSb. Буферный слой в указанной гетероструктуре препятствует прорастанию дефектов из подложки, причем встроенный слой обеспечивает локализацию дырок в активной области вблизи гетерограницы р- GaSb/n-GalnAsSb.
Выращивание буферного слоя GaSb достаточной толщины (более 1 ,5 мкм) с высоким структурным совершенством и низкой концентрацией носителей вызывает существенные технологические трудности. Трудности связаны, прежде всего, с металлургическими особенностями антимонида галлия. В отличие от других полупроводниковых соединений А3В5, таких как GaAs, GaP, InP, InAs, стандартно выращиваемые кристаллы и слои бинарного соединения GaSb и твёрдые растворы на его основе отличаются большой концентрацией собственных дефектов, которые приводят к высокой концентрации собственных носителей в нелегированных слоях и, кроме того, отличаются большой концентрацией глубоких акцепторных уровней в запрещенной зоне. Буферный слой n-GaSb известной гетероструктуры выращивают из раствора-расплава, содержащего свинец в качестве нейтрального растворителя. Такой способ позволяет уменьшить концентрацию структурных дефектов в буферном слое. Однако, как было описано выше, использование свинца влияет на экологичность процесса, а также определяет его сложность, и кроме того, тиристорный вид вольт- амперной характеристики гетероструктуры ограничивает возможности ее использования.
Кроме того, при эпитаксиальном росте гетероструктуры в ее кристаллической решетке могут возникать дефекты, обусловленные различием химического состава материалов ее слоев. В ходе эпитаксиального роста при переходе от одного слоя к другому происходит замена атомов одного элемента на атомы другого элемента, исключение одного из элементов из состава материала или включение элемента в состав, что может вызвать механические напряжения, обусловленные различием постоянных кристаллических решеток. Указанные напряжения являются причиной возникновения разного рода дефектов (точечных дефектов, дислокаций, микротрещин и др.) в светодиодной гетероструктуре. Указанные дефекты негативно сказываются на эффективности излучения в гетероструктурах.
Для работы светодиодов допустимо рассогласование постоянных решеток не более чем на 0,5%. Для создания светодиодов, работающих в спектральном диапазоне 1 ,8 - 2,4 мкм, необходимо использовать полупроводниковые материалы с шириной Eg запрещенной зоны 0,7 - 0,55 эВ. Среди соединений А3В5 имеется одно бинарное соединение в этой области: GaSb (Eg=0,72 эВ, Т=300 К) и различные трех- и четырехкомпонентных твердые растворы InAs-GaSb. Гетероструктуры, созданные на основе бинарных соединений, не имеют дислокаций несоответствия на границе слой- подложка благодаря совпадению постоянных решеток. Они структурно совершенны, но охватывают лишь дискретные участки спектра. Кроме того, в случае использования соединения GaSb возникают указанные выше технологические проблемы. Переход к трехкомпонентным твердым растворам позволяет перекрыть более широкий спектральный диапазон. Четырехкомпонентные твердые растворы позволяют получить любое совпадение с подложкой по постоянной решетки и имеют достаточно большой диапазон изменения ширины запрещенной зоны.
Светодиодная гетероструктура согласно настоящему изобретению состоит из нескольких слоев полупроводникового материала разного состава, выращенных на подложке из бинарного соединения GaSb. Излучение генерируется в активной области, при этом требуемая длина волны излучения определяется составом используемого материала и условиями роста активного слоя.
Четырёхкомпонентный твердый раствор GalnAsSb образует согласованные по периоду решетки пары для многих составов с подложкой GaSb. Эти материалы являются прямозонными полупроводниками для всей области составов и позволяют создавать как ступенчатые, так и разъединенные гетеропереходы II типа в зависимости от состава.
В настоящем изобретении раскрыта гетероструктура, содержащая низколегированный буферный слой р° с составом, близким к GaSb, благодаря которому обратно-включенный р-п переход p°-GalnAsSb/n-GalnAsSb обеспечивает локализацию дырок в активной области вблизи гетерограницы между буферным слоем и активным слоем. Кроме того, выращивание структурно-совершенного с минимальной концентрацией примесей и дефектов слоя p°-GalnAsSb позволяет минимизировать влияние дефектов, прорастающих из подложки в активную область, что приводит к уменьшению глубоких акцепторных уровней и, соответственно, доли безызлучательной рекомбинации Шоккли-Рид-Холла. Кроме того, благодаря тому, что гетероструктуру выращивают с низким уровнем легирования буферного слоя р°, т.е. уровнем, близким к собственной концентрации, получают существенное увеличение квантовой эффективности, причём прямое рабочее напряжение такой гетероструктуры увеличивается незначительно, т.е. не в несколько раз, как это имеет место в структурах тиристорного типа. При этом в процессе выращивания буферного слоя согласно настоящему изобретению не используют свинец в качестве нейтрального растворителя.
На фиг. 2 представлена вольт-амперная характеристика известной светодиодной структуры тиристорного типа, показанной на фиг. 1. S - образная вольт- амперная характеристика имеет типичный для тиристорных структур вид. Напряжение включения Vs известной гетероструктуры равно 1 ,9 В, при этом ток включения ls равен 7,5 мА. Во включенном состоянии напряжение резко падает до 0,45 В.
На фиг. 3 представлена схема варианта гетероструктуры n-GaSb/p°-GalnAsSb /П-GalnAsSb/p-AIGaAsSb/p-GaSb с односторонним ограничением носителей согласно настоящему изобретению. На оси х схематично показана толщина каждого слоя, на оси Ε9 схематично показана ширина запрещенной зоны для каждого слоя. Гетероструктура 100 содержит подложку 3, содержащую n-GaSb, буферный слой 31 , содержащий твердый раствор GalnAsSb и расположенный на подложке, активный слой 32, содержащий твердый раствор GalnAsSb и расположенный на буферном слое, ограничительный слой 33, содержащий твердый раствор AIGaAsSb и расположенный на активном слое, и контактный слой 34, содержащий GaSb и расположенный на ограничительном слое. Подложка 3 толщиной 150 - 280 мкм содержит теллур и имеет концентрацию свободных носителей заряда 3 - 5*1017 см"3. Буферный слой 31 выполнен с содержанием индия в диапазоне 1 ,2 - 1 ,6 % с высоким структурным совершенством и собственной концентрацией дырок менее 1016 см'3 и имеет толщину в диапазоне 0,5 - 15 мкм. Активный слой 32 выполнен с содержанием индия в диапазоне 4 - 25 % и легирован теллуром до концентрации электронов не менее 1017 см"3 и имеет толщину в диапазоне 1 - 15 мкм. Широкозонный ограничительный слой 33 выполнен с содержанием алюминия в диапазоне 30 - 65 % и легирован германием до концентрации дырок не менее 1018 см'3 и имеет толщину в диапазоне 0,5 - 10 мкм. Контактный слой 34 служит для соединения и взаимодействия с нижним контактом при изготовлении светодиода и имеет толщину в диапазоне 0,5 - 8 мкм. При этом параметры буферного слоя 31 подбирают в зависимости от характеристик последующего активного слоя 32. Буферный слой имеет низкую концентрацию дырок (р<1016см"3), что позволяет обеспечить потенциальный барьер для дырок на гетерогранице буферный слой - активная область с сохранением диодного характера вольт-амперной характеристики гетероструктуры.
На фиг. 4 представлена энергетическая диаграмма варианта гетероструктуры со встречным p-η переходом, излучающая на длине волны 1,85 мкм. Положение максимума спектра излучения светодиодов, выполненных на основе гетероструктур согласно настоящему изобретению, определяется процентным содержанием индия в составе четырёхкомпонентного твердого раствора GalnAsSb в активном слое 32. Таким образом, при выполнении активного слоя 32 с содержанием индия 5,5%, гетероструктура 100 излучает на длине волны 1 ,85 мкм.
На фиг. 5 представлена энергетическая диаграмма еще одного варианта гетероструктуры со встречным p-η переходом, излучающая на длине волны 2,05 мкм. Активный слой 32 гетероструктуры 100 выполнен с содержанием индия 11 ,9%.
На фиг. 6 представлена энергетическая диаграмма еще одного варианта гетероструктуры со встречным р-п переходом, излучающая на длине волны 2,2 мкм. Активный слой 32 гетероструктуры 100 выполнен с содержанием индия 18,85%.
Таким образом, согласно настоящему изобретению в зависимости от содержания индия в активном слое 32 может быть получена гетероструктура, излучающая на любой требуемой длине волны из диапазона 1 ,8 - 2,4 мкм.
Кроме того, гетероструктура согласно настоящему изобретению не ограничена использованием в качестве легирующих примесей указанных веществ, также могут быть использованы любые другие легирующие примеси, обеспечивающие требуемое содержание носителей заряда в слое.
На фиг. 7 представлены вольт-амперные характеристики гетероструктур, показанных на фиг. 4 - 6. На фиг. 7 позицией (I) обозначен график вольт-амперной характеристики светодиода на основе гетероструктуры с встречным р-п переходом, излучающего на длине волны 1 ,85 мкм, позицией (II) - на длине волны 2,05 мкм, позицией (III) - на длине волны 2,2 мкм. Как показано на фиг. 7, вольт-амперные характеристики имеют диодный вид в отличие от показанной на фиг. 2 вольт-амперной характеристики известной гетероструктуры. Таким образом, гетероструктуры согласно настоящему изобретению не имеют указанных выше недостатков, свойственных известной гетероструктуре тиристорного типа.
Гетероструктуру согласно настоящему изобретению изготавливают способом, в котором используют жидкофазную эпитаксию. Кроме того, специалист в данной области техники может изготовить представленную гетероструктуру на любом оборудовании для жидкофазной эпитаксии. Следует отметить, что способ не ограничен жидкофазной эпитаксией, также гетроструктура может быть изготовлена с использованием методов молекулярно-лучевой эпитаксии, газофазной эпитаксии, в частности хлор-гидридной эпитаксии, хлорной эпитаксии или любым другим способом, которым можно изготовить гетероструктуру с конструкцией согласно настоящему изобретению.
На фиг. 8 представлена схема кассеты 50 для жидкофазной эпитаксии. Кассета 50 содержит поршень 2, ростовую камеру 6, каналы 5 для фильтрации расплава 1 и ползун 4 для перемещения подложки 3.
Способ изготовления гетероструктуры методом жидкофазной эпитаксии включает предварительные этапы и этапы выращивания слоёв. На предварительном этапе подложку и материалы, из которых растят слои, очищают посредством обработки в травителях, которые подобраны для каждого материала, промывают и сушат. Обработанные шихты заданных составов загружают в графитовую кассету 50, прикрывают поршнем 2, затем кассету 50 помещают в реактор печи для жидкофазной эпитаксии. Обработанную подложку 3 размещают на ползуне 4. Далее реактор откачивают до остаточного давления не выше 1*10"2 мм. рт.ст. Затем реактор наполняют водородом и продувают. После продувки систему нагревают посредством нагревателя до температуры гомегенизации и выдерживают при этой температуре. Затем систему охлаждают и при достижении температуры эпитаксии расплав 1 с помощью поршня 2 продавливают через узкие отверстия 5 в ростовую камеру 6, под которую подводят подложку и осуществляют таким образом эпитаксиальный рост одного слоя. Далее, посредством ползуна 4 подложку выводят из ростовой камеры 6, нагреватель сдвигают с реактора и систему охлаждают до комнатной температуры. Далее, посредством ползуна 4 подложку 3 перемещают в следующую ростовую камеру б для выращивания следующего слоя.
Для выращивания буферного слоя и активного слоя, содержащих GalnAsSb, шихта может содержать бинарные соединения InAs, GaSb, InSb, а также индий и сурьму чистотой 99,999 масс.% в элементарном виде и легирующие примеси. Существует несколько методик получения изопериодных к GaSb твердых растворов GalnAsSb, различающихся способом введения мышьяка в расплав: из навески InAs или GaAs в точном соответствии с фазовой диаграммой, исходя из условия согласования периодов решетки в структурах на подложке GaSb, или из находящейся в контакте с расплавом монокристаллической подложки GaAs. При этом способ изготовления гетероструктуры согласно настоящему изобретению не ограничен указанными способами введения мышьяка, мышьяк может быть введен в расплав любым другим известным в области эпитаксии методом. В качестве примера представлен двухфазный метод. Преимуществом данного метода является его хорошая воспроизводимость. Мышьяк вводится из насыщающей подложки GaAs для насыщения мышьяком расплава. Размер насыщающей подложки может быть выбран 1x1 см2. Насыщающей подложкой накрывают шихту в ячейке кассеты 50. Термодинамические свойства такой системы значительно отличаются от свойств отдельной жидкой фазы. Концентрация As в расплаве, находящемся в контакте с подложкой GaAs, практически не зависит от концентрации сурьмы и близка к максимально возможной при данной температуре благодаря эффекту стабилизации состава жидкой фазы. Применение такого метода позволяет воспроизводимо получать эпитаксиальные слои твердых растворов GalnAsSb, изопериодные к GaSb.
После выращивания на подложке 3 буферного слоя 31 подложку 3 с выращенным на ней слоем 31 перемещают в следующую ростовую камеру 6, в которой выращивают на буферном слое 31 активный слой 32.
Время роста, необходимое для получения слоя определенной толщины, может быть определено экспериментально. В случае, когда оборудование для жидкофазной эпитаксии позволяет контролировать толщину слоя и, соответственно, время роста какими-либо известными средствами, эксперементально полученное время может быть учтено в качестве предварительного.
После выращивания активного слоя 32 на нем выращивают ограничительный слой 33, содержащий AIGaAsSb и служащий в качестве ограничительной широкозонной области светодиода для локализации основных носителей.
Получение изопериодных к подложке GaSb твердых растворов AIGaAsSb осуществляют следующим образом: исходную шихту, содержащую Al, GaSb и легирующую примесь, размещают в поршневой камере кассеты 50. Затем шихту заливают навеской жидкого галлия, поверх которой размещают травленую подложку GaAs. Шихту, поверх которой размещена травленая подложка, прикрывают поршнем 2. Подложку 3 с выращенными на ней буферным и активным слоями располагают на ползуне 4. Систему нагревают в атмосфере водорода и выдерживают несколько часов для гомогенизации. Затем осуществляют охлаждение. Благодаря тому, что в расплаве все время находится подложка GaAs, при условии малой толщины слоя расплава в поршневой камере и невысокой скорости охлаждения, избыточный мышьяк при охлаждении весь осаждается на ней в виде тонкого слоя твердого раствора, близкого по составу к Al-As, а концентрация его в расплаве всегда близка к предельно возможной при данной температуре. При достижении температуры эпитаксии расплав с помощью поршня 2 продавливают через узкие отверстия 5 в ростовую камеру 6, под нее подводят подложку 3 и осуществляют эпитаксиальный рост ограничительного слоя 33. Фильтрация расплавов осуществляется для очистки от окислов.
Далее на ограничительном слое 33 выращивают контактный слой 34, содержащий GaSb. Шихта, используемая для выращиваяния контактного слоя 34, может содержать GaSb и легирующие примеси.
Толщины всех выращиваемых слоев гетероструктуры согласно настоящему изобретению задают в соответствии с конструкцией гетероструктуры.
На фиг. 9 представлена конструкция светодиода 40 для спектрального диапазона 1 ,8 - 2,4 мкм, выполненного на основе любого из вариантов реализации гетероструктуры согласно настоящему изобретению.
Светодиод 40 содержит гетероструктуру 100, активный слой 32, которой показан на фиг. 9 пунктирной линией, верхний контакт 1 1 , выполненный со стороны подложки 3, и нижний контакт 12, выполненный со стороны активного слоя 32. Со стороны нижнего контакта 12 светодиод 40 прикрепляют к корпусу 10. В данном примере реализации верхний контакт 11 выполнен в форме кольца.
Светодиоды могут быть использованы в метрологии, в которой предъявляют особо жесткие требования к надежности и стабильности работы светодиодов. Конструкция представленного светодиода 40 позволяет уменьшить джоулевый нагрев в активной области за счет протекающего тока. Данная конструкция обеспечивает равномерное растекание тока по всей площади p-η перехода и очень низкое тепловое сопротивление, так как активный слой 32 расположен на расстоянии от 1 до 5 мкм, предпочтительно 2 мкм, от корпуса 10 светодиода 40.
Несмотря на то, что в данном примере светодиода 40 верхний контакт выполнен в форме кольца, также верхний контакт может быть выполнен в форме рамки, прямоугольной, овальной или любой другой формы, точек, крестов, любой цельной геометрической фигуры без отклонения от объёма настоящего изобретения.
Кроме того, еще в одном варианте реализации светодиода согласно настоящему изобретению верхний контакт может быть выполнен со стороны активного слоя, а нижний контакт может быть выполнен со стороны подложки.
Кроме того, на основе гетероструктуры согласно настоящему изобретению может быть изготовлен светодиод с контактами для flip-chip монтажа.
На фиг. 10 в качестве примера представлена последовательность этапов способа изготовления светодиода для спектрального диапазона 1,8 - 2,4 мкм. Кроме того, для изготовления указанных светодиодов могут быть применены и другие известные в данной области техники способы. Технологический процесс изготовления дискретных светодиодов для спектрального диапазона 1 ,8 - 2,4 мкм включает в себя следующие этапы.
На первом этапе уменьшают толщину подложки гетероструктуры до необходимой величины, например до 200 мкм, шлифованием и химической полировкой. Первый этап показан на фиг. 10(a), активный слой 32 гетероструктуры показан пунктирной линией.
На втором этапе, показанном на фиг. 10(b), со стороны активного слоя осуществляют сплошное напыление нижнего контакта 12 на контактный слой 34. На контактный р-слой 34 напыляют сплошной контакт, содержащий четырехслойную систему: Cr/(Au+Zn)/Ni/Au. Адгезионный слой Сг толщиной 200 А наносят для улучшения адгезии на подложку. Контактный слой нижнего контакта представляет собой сплав золота с цинком с содержанием цинка, например 4,4 %, толщиной 0,1 мкм и при последующем вжигании контактов образует эвтектику с материалом подложки, что обеспечивает низкое омическое сопротивление контакта. Затем в качестве барьерного слоя напыляют слой никеля толщиной 0,1 мкм. Сверху на никель напыляют слой чистого золота с чистотой 99.99% толщиной 0,15 мкм. В случае отсутствия барьерного слоя при вжигании весь слой золота образует эвтектику с материалом подложки, что препятствует припайке или привариванию к контакту. Никель препятствует диффузии золота из верхнего слоя и сохраняет качественное золотое покрытие. Последовательное осаждение всех металлов осуществляют в одном процессе при поддержании вакуума в камере напылительной установки не ниже 10"6 мм.рт.ст. По достижении вакуума 10"6 мм.рт.ст., необходимого для проведения термического вакуумного напыления, нагревают столик с расположенной на нем гетероструктурой.
На третьем этапе, показанном на фиг. 10(c), осуществляют операцию фотолитографии для создания окна под верхние контакты со стороны подложки. Наносят фоторезист 20. Фотошаблон с конфигурацией контактов, например выполненный в виде кольца диаметром 200 мкм, шагом 350 мкм, совмещают с полупроводниковой пластиной. Режим экспонирования подбирают экспериментально, а время экспонирования составляет, например, от 20 до 90 секунд, в зависимости от размеров элементов и толщины фоторезиста 20. Удаление засвеченных участков фоторезиста 20 осуществляют в 1%-ом растворе КОН. Оставшийся на структуре фоторезист 20 подвергают задубливанию - тепловой обработке в течение 60 минут при 80°С - 120°С. После задубливания образцы травят в анизотропном травителе. Вместо проявляющего раствора КОН могут быть использованы любые другие вещества, пригодные для использования с конкретным типом фоторезиста, и неповреждающие слои гетроструктуры.
На четвертом этапе, показанном на фиг. 10(d), осуществляют напыление металлической системы 13 для получения верхнего контакта 11. Для формирования омических контактов 1 1 на подложку 3, частично покрытую фоторезистом 20, осаждают следующую четырехслойную систему Cr/(Au+Te)/Ni/Au. Аналогично нижнему контакту верхний контакт содержит адгезионный слой, содержащий Сг, контактный слой, барьерный слой, содержащий Ni и слой золота. Контактный слой верхнего контакта представляет собой сплав золота с теллуром с содержанием теллура 5 % толщиной 0,1 мкм и при последующем вжигании контактов образует эвтектику с материалом подложки, что обеспечивает низкое омическое сопротивление контакта. Напыление производят аналогично напылению на втором этапе, показанном на фиг. 10(b). Отличие состоит в том, что верхний слой золота наращивают дополнительно гальваническим методом до толщины 1 ,5 мкм. Такая толщина золотого слоя необходима для приваривания проволоки к светодиодному чипу посредством термокомпрессии, ультразвуковой или шариковой сварки или др.
Непосредственно перед напылением образцы погружают на несколько секунд в 23%-ый раствор плавиковой кислоты для удаления анодного оксида в местах, предназначенных для напыления, с целью дополнительной очистки поверхности и промывают в деионизованной воде. Последовательное осаждение всех металлов осуществляют в одном процессе при поддержании вакуума в камере напылительной установки не ниже 10"6 мм.рт.ст. По достижении вакуума 10'6 мм.рт.ст., необходимого для проведения термического вакуумного напыления, нагревают столик с расположенной на нем гетероструктурой до температуры не выше 150°С, поскольку большинство позитивных фоторезистов являются термопластичными полимерами с невысокой температурой стеклования (Тд составляет 50 - 125°С). Нагрев столика продолжается в течение 30 минут. При этом поддерживают высокий вакуум (10" 6мм.рт.ст.) для удаления остаточных газов и дополнительной дегазации фоторезистной пленки. После отключения нагрева столика рабочую камеру откачивают для поддержания высокого вакуума до полного охлаждения столика.
На пятом этапе, показанном на фиг. 10(e), осуществляют удаление фоторезиста 20. Фоторезист 20 удаляют с поверхности структуры взрывным методом, например путем погружения в моноэтаноламин, после чего тщательно промывают структуру в дистиллированной воде. На поверхности со стороны подложки 3 остается после удаления фоторезиста 20 только контакт 11 - напыленный металл в виде столбиков необходимого диаметра. Кроме того без отклонения от объёма настоящего изобретения фоторезист может быть удален и другими известными методами, например посредством сухого травления с использованием дополнительной фотолитографии.
На шестом этапе (не показан на фиг. 10) осуществляют вжигание контактов для получения низкого омического сопротивления. После напыления и взрывной фотолитографии образцы отжигают для вплавления омического контакта. Отжиг осуществляют в течение 1 - 2 минут при температуре от 250°С до 400°С в зависимости от полупроводникового материала в потоке водорода в кварцевой камере.
На седьмом этапе, показанном на фиг. 10(f), осуществляют фотолитографию для формирования разделительной сетки. Таким образом, создают рисунок на поверхности, облегчающий раскалывание структуры на отдельные чипы. Фоторезист 21 наносят со стороны подложки на подложку и расположенный на ней контакт 1 1. С помощью знаков совмещения совмещают рисунок на шаблоне с рисунком на структуре, полученном при первой фотолитографии. Осуществляют экспонирование, удаляют засвеченный фоторезист и задубливают оставшиеся участки фоторезиста 21 аналогично фотолитографии на третьем этапе.
На восьмом этапе, показанном на фиг. 10(g), осуществляют травление разделительной сетки 22. Для разделения пластин на чипы используют травление по маске, нанесенной на кристалл методом фотолитографии. Для создания разделительной сетки используют жидкостное травление. Для этого образец погружают в кассете в полирующий травитель. Кассету с образцом вынимают из полирующего травителя через определенный промежуток времени. Перемешивание во время травления производят равномерным вращением кассеты с образцом через равные промежутки времени. После травления образец промывают дистиллированной водой. Затем снимают остатки фоторезиста. Необходимо отметить, что промывка на этапах удаления фоторезиста может быть также осуществлена в деионизованной воде. Кроме того, травление может быть осуществлено не только посредством жидкостного травления, могут быть использованы известные методы сухого травления, например травления в плазме или другие методы.
На девятом этапе, показанном на фиг. 10(h), после травления разделительной сетки 22, с помощью алмазной резки или скалыванием светодиодную пластину разделяют на отдельные чипы 40. При этом в качестве примера на фиг. 10(h) показан чип 40, продольный размер которого может составлять 300 мкм.
После изготовления отдельных чипов 40 светодиодов осуществляют операцию сборки. Светодиодный чип 40 припаивают к поверхности корпуса, например ТО-18, с помощью припоя на основе олова. Корпус устанавливают на подогреваемом столике монтажной установки. Припой наносят тонким слоем на поверхность корпуса. Светодиодный чип 40 устанавливается сплошным контактом 12 вниз в центре корпуса с помощью манипулятора. Включают подогрев. Чип 40 прижимают, затем температуру подогрева снижают до комнатной температуры. Далее осуществляют сварку или припаивание верхнего контакта 11 светодиодного чипа 40. Верхний контакт 11 светодиодного чипа подсоединяют к изолированной ножке корпуса ТО-18 с помощью золотой проволоки диаметром 20*30 мкм. Подсоединение проволоки к контакту чипа может быть осуществлено одним из следующих способов: пайкой низкотемпературным припоем, содержащим олово, ультразвуковой сваркой или шариковой сваркой. Кроме того, оперция сборки может быть осуществлена с использованием других известных технологий.
В случае изготовления светодиода с контактами для flip-chip монтажа контакт к активной области и контакт к подложке делают снизу, так что верхняя поверхность гетероструктуры остаётся свободной. Для изготовления светодиода согласно настоящему изобретению могут быть применены любые способы, известные для flip- chip технологии.
Светодиоды согласно настоящему изобретению работают при комнатной температуре. Кроме того, если необходимо стабилизировать определённую температуру, как выше, так и ниже комнатной температуры, светодиоды содержат по меньшей мере один элемент Пельтье.
Светодиод работает следующим образом. При приложении прямого электрического напряжения - плюс к контактному слою гетероструктуры, минус к подложке η-типа, через гетероструктуру протекает ток. Электроны из подложки инжектируются через буферный слой в активную область. Высокий потенциальный барьер со стороны ограничительного слоя AIGaAsSb ограничивает их перетекание к положительному контакту. Дырки из ограничительного слоя р-типа инжектируются в активную область. Их утечка в сторону отрицательного контакта ограничивается потенциальным барьером на границе буферный слой - активная область. Локализованные в активной области электроны и дырки эффективно рекомбинируют с формированием инфракрасного излучения, длина волны которого соответствует ширине запрещенной зоны активной области. Излучение проходит через подложку с минимальными потерями, т.к. материал подложки не поглощает излучение в диапазоне 1 ,8 - 2,4 мкм, и выходит со стороны подложки, в области, свободной от контакта 11.
Необходимо отметить, что варианты реализации изобретения, приведенные в настоящем описании, служат лишь примером и не имеют целью ограничить объём изобретения. Сущность и объём настоящего изобретения всецело определены нижеследующей формулой изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Гетероструктура на основе твердого раствора GalnAsSb, содержащая подложку, содержащую GaSb, активный слой, содержащий твердый раствор GalnAsSb и расположенный над подложкой, ограничительный слой для локализации основных носителей, содержащий твердый раствор AIGaAsSb и расположенный над активным слоем, контактный слой, содержащий GaSb и расположенный над ограничительным слоем, отличающаяся тем, что она содержит буферный слой, содержащий твердый раствор GalnAsSb и расположенный между подложкой и активным слоем, причём буферный слой содержит индия меньше, чем активный слой.
2. Гетероструктура по п. 1 , в которой мольная доля индия среди элементов третьей группы в буферном слое составляет 1 ,2 - 1 ,6 %.
3. Способ изготовления гетероструктуры на основе твердого раствора GalnAsSb, в соответствии с которым методом жидкофазной эпитаксии выращивают на подложке GaSb с проводимостью η-типа буферный слой с проводимостью р-типа, содержащий твердый раствор GalnAsSb, выращивают на буферном слое активный слой с проводимостью η-типа, содержащий твердый раствор GalnAsSb, так что активный слой содержит больше индия, чем буферный слой, выращивают на активном слое ограничительный слой для локализации основных носителей с проводимостью р-типа, содержащий твердый раствор AIGaAsSb, выращивают на ограничительном слое контактный слой с проводимостью р-типа, содержащий GaSb.
4. Светодиод для среднего инфракрасного диапазона спектра, содержащий по меньшей мере один светодиодный чип, который выполнен на основе гетероструктуры по любому из пп. 1 - 2 и который содержит первый контакт, выполненный со стороны активного слоя и второй контакт, выполненный со стороны подложки, отличающийся тем, что светодиодный чип содержит буферный слой, содержащий твердый раствор GalnAsSb, расположенный на указанной подложке.
5. Светодиод по п. 4, в котором первый контакт выполнен сплошным, а второй контакт выполнен с частичным покрытием поверхности.
6. Светодиод по п. 4 или 5, в котором второй контакт выполнен в форме кольца.
7. Светодиод по любому из пп. 4 - 6, в котором, первый контакт содержит четырехслойную систему Cr/(Au+Zn)/Ni/Au, и второй контакт содержит четырехслойную систему Cr/(Au+Te)/Ni/Au.
8. Способ изготовления светодиода по любому из пп. 4 - 7, согласно которому берут гетероструктуру по любому из пп. 1 - 2, уменьшают толщину подложки, формируют на гетероструктуре первый контакт со стороны активного слоя, формируют на гетероструктуре второй контакт со стороны подложки, разделяют гетероструктуру со сформированными на ней контактами с образованием светодиодных чипов.
9. Светодиод для среднего инфракрасного диапазона спектра, содержащий по меньшей мере один светодиодный чип, который выполнен на основе гетероструктуры по любому из пп. 1 - 2 и который содержит по меньшей мере по одному контакту, соединённому с контактным слоем и с подложкой соответственно со стороны активного слоя.
10, Способ изготовления светодиода по п 9, согласно которому берут гетероструктуру по любому из пп. 1 - 2, формируют на гетероструктуре со стороны активного слоя первый контакт, соединённый с контактным слоем, формируют на гетероструктуре со стороны активного слоя второй контакт, соединённый с подложкой, уменьшают толщину подложки, разделяют гетероструктуру со сформированными на ней контактами с образованием светодиодных чипов.
PCT/RU2013/000786 2012-09-07 2013-09-10 ГЕТЕРОСТРУКТУРА НА ОСНОВЕ ТВЁРДОГО РАСТВОРА GalnAsSb, СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СВЕТОДИОД НА ОСНОВЕ ЭТОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ WO2014038986A1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015531039A JP2015535141A (ja) 2012-09-07 2013-09-10 ＧａｌｎＡｓＳｂ固溶体ベースのヘテロ構造、該ヘテロ構造を製造する方法、および該ヘテロ構造をベースとした発光ダイオード
EP13835368.5A EP2894680A4 (en) 2012-09-07 2013-09-10 HETEROSTRUCTURE BASED ON A SOLID GALNASSB SOLUTION, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND LIGHT-EMITTING DIODE BASED ON THIS HETEROSTRUCTURE
US14/426,825 US20160035931A1 (en) 2012-09-07 2013-09-10 Galnassb solid solution-based heterostructure, method for producing same and light emitting diode based on said heterostructure

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201201243 2012-09-07
EA201201243A EA201201243A1 (ru) 2012-09-07 2012-09-07 ГЕТЕРОСТРУКТУРА НА ОСНОВЕ ТВЁРДОГО РАСТВОРА GaInAsSb, СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СВЕТОДИОД НА ОСНОВЕ ЭТОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014038986A1 true WO2014038986A1 (ru) 2014-03-13

Family

ID=48699391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/000786 WO2014038986A1 (ru) 2012-09-07 2013-09-10 ГЕТЕРОСТРУКТУРА НА ОСНОВЕ ТВЁРДОГО РАСТВОРА GalnAsSb, СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СВЕТОДИОД НА ОСНОВЕ ЭТОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160035931A1 (ru)
EP (1) EP2894680A4 (ru)
JP (1) JP2015535141A (ru)
EA (1) EA201201243A1 (ru)
WO (1) WO2014038986A1 (ru)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10374128B2 (en) * 2013-12-12 2019-08-06 Terahertz Device Corporation Electrical contacts to light-emitting diodes for improved current spreading and injection
WO2016105230A1 (ru) * 2014-12-24 2016-06-30 Общество С Ограниченной Ответственостью "Микросенсор Технолоджи" Устройство для определения химических веществ в анализируемой среде
EA027273B1 (ru) * 2014-12-24 2017-07-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Микросенсор Технолоджи" Устройство для определения химических веществ в анализируемой среде
EA030952B1 (ru) * 2014-12-24 2018-10-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Микросенсор Технолоджи" Светодиодный излучатель
WO2016105229A1 (ru) * 2014-12-24 2016-06-30 Общество С Ограниченной Ответственностью "Микросенсор Технолоджи" Светодиодный излучатель
WO2017105274A1 (ru) * 2015-12-18 2017-06-22 Обществество С Ограниченной Ответственностью "Микросенсор Технолоджи" Миниатюрная оптическая ячейка на основе светодиодов спектрального диапазона 1600-5000 нм
WO2017105275A1 (ru) * 2015-12-18 2017-06-22 Общество С Ограниченной Ответственностью "Микросенсор Технолоджи" Оптическая ячейка с параллельным потоком излучения на основе светодиодов
EA030406B1 (ru) * 2015-12-18 2018-07-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Микросенсор Технолоджи" ОПТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ПОТОКОМ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ СВЕТОДИОДОВ СПЕКТРАЛЬНОГО ДИАПАЗОНА 1600-5000 нм
EA028994B1 (ru) * 2015-12-18 2018-01-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Микросенсор Технолоджи" МИНИАТЮРНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА НА ОСНОВЕ СВЕТОДИОДОВ СПЕКТРАЛЬНОГО ДИАПАЗОНА 1600-5000 нм
KR101731857B1 (ko) * 2016-04-04 2017-05-02 한국광기술원 무반사층을 구비한 중적외선 발광 다이오드
JP6673038B2 (ja) * 2016-06-10 2020-03-25 富士通株式会社 半導体結晶基板、赤外線検出装置、半導体結晶基板の製造方法及び赤外線検出装置の製造方法
WO2018042534A1 (ja) * 2016-08-31 2018-03-08 富士通株式会社 半導体結晶基板、赤外線検出装置、光半導体装置、半導体装置、熱電変換素子、半導体結晶基板の製造方法及び赤外線検出装置の製造方法
JP6917352B2 (ja) * 2018-01-18 2021-08-11 旭化成エレクトロニクス株式会社 赤外線検出素子
RU182092U1 (ru) * 2018-05-14 2018-08-03 Анатолий Степанович Плахотник Гетероструктура с составной активной областью с квантовыми точками
RU2681661C1 (ru) * 2018-05-14 2019-03-12 Анатолий Степанович Плахотник Гетероструктура с составной активной областью с квантовыми точками
US10879420B2 (en) 2018-07-09 2020-12-29 University Of Iowa Research Foundation Cascaded superlattice LED system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55113320A (en) * 1979-02-26 1980-09-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor device
RU2286618C2 (ru) 2002-07-16 2006-10-27 Борис Анатольевич Матвеев Полупроводниковый диод для инфракрасного диапазона спектра
RU59333U1 (ru) * 2006-07-17 2006-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Сканирующие Лазерные Системы" Перестраиваемый лазерный модуль для средней инфракрасной области спектра
RU73126U1 (ru) * 2007-05-22 2008-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "АИБИ" Двухцветный светодиод со встроенным термохолодильником для средней инфракрасной области спектра
RU2370854C1 (ru) * 2008-06-16 2009-10-20 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДНОЙ ПЛЕНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ GaSb

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1585723A (en) * 1978-01-11 1981-03-11 Standard Telephones Cables Ltd Infra-red light emissive devices
JPS57143879A (en) * 1981-02-27 1982-09-06 Nec Corp Manufacture of photo-semiconductor device
JPS6144479A (ja) * 1984-08-08 1986-03-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体発光素子
JPH0479274A (ja) * 1990-07-20 1992-03-12 Sharp Corp 発光素子
US5436468A (en) * 1992-03-17 1995-07-25 Fujitsu Limited Ordered mixed crystal semiconductor superlattice device
JP2001503566A (ja) * 1995-10-19 2001-03-13 サーノフ コーポレイション 半導体レーザ・ダイオード
US5995529A (en) * 1997-04-10 1999-11-30 Sandia Corporation Infrared light sources with semimetal electron injection
US6273969B1 (en) * 1998-01-07 2001-08-14 Rensselaer Polytechnic Institute Alloys and methods for their preparation
US6330263B1 (en) * 1998-05-06 2001-12-11 Sarnoff Corporation Laser diode having separated, highly-strained quantum wells
JP2000307147A (ja) * 1999-04-23 2000-11-02 Stanley Electric Co Ltd 半導体発光装置及びその製造方法
US6613162B1 (en) * 1999-10-25 2003-09-02 Rensselaer Polytechnic Institute Multicomponent homogeneous alloys and method for making same
US6603184B2 (en) * 2000-09-06 2003-08-05 Applied Optoelectronics, Inc. Double heterostructure photodiode with graded minority-carrier blocking structures
US6813296B2 (en) * 2002-04-25 2004-11-02 Massachusetts Institute Of Technology GaSb-clad mid-infrared semiconductor laser
US6888179B2 (en) * 2003-04-17 2005-05-03 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc GaAs substrate with Sb buffering for high in devices
WO2005074042A1 (en) * 2004-01-22 2005-08-11 Hall, Robert, B. Phototransistors, methods of making phototransistors, and methods of detecting light
JP4019284B2 (ja) * 2005-02-04 2007-12-12 セイコーエプソン株式会社 面発光型装置及びその製造方法
RU64818U1 (ru) * 2006-08-04 2007-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "М-Лед" Светодиоды среднего инфракрасного диапазона на основе тиристорной гетероструктуры
US20100301454A1 (en) * 2007-11-20 2010-12-02 Yong-Hang Zhang Lattice matched multi-junction photovoltaic and optoelectronic devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55113320A (en) * 1979-02-26 1980-09-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor device
RU2286618C2 (ru) 2002-07-16 2006-10-27 Борис Анатольевич Матвеев Полупроводниковый диод для инфракрасного диапазона спектра
RU59333U1 (ru) * 2006-07-17 2006-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Сканирующие Лазерные Системы" Перестраиваемый лазерный модуль для средней инфракрасной области спектра
RU73126U1 (ru) * 2007-05-22 2008-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "АИБИ" Двухцветный светодиод со встроенным термохолодильником для средней инфракрасной области спектра
RU2370854C1 (ru) * 2008-06-16 2009-10-20 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДНОЙ ПЛЕНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ GaSb

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
N.D. STOYANOV; B. E. ZHURTANOV; A.N, IMENKOV; A.P. ASTAKHOVA; M.P. MIKHAILOVA; YU. P. YAKOVLEV: "Vysokoeffektivnye svetodiody na osnove tiristornoi geterostruktyry II tipa n-GaSb/p-GaSb/n-GaInAsSb/P-AIGaAsSb (Highly efficient light-emitting diodes based on a thyristor heterostructure of type II", FIZIKA I TEKHNIKA POLUPROVODNIKOV (PHYSICS AND ENGINEERING OF SEMICONDUCTORS, vol. 41, no. 7, 2007, pages 878 - 882
N.D. STOYANOV; B. E. ZHURTANOV; A.P. ASTAKHOVA; A.N, IMENKOV; YU. P. YAKOVLEV: "Vysokoeffektivnye svetodiody spektral'nogo diapazona 1.6-2.4 pm dlya meditsinskoi diagnostiki i ekologicheskogo monitoringa (Highly efficient light-emitting diodes of a spectral range 1.6 - 2.4 µm for medical diagnostics and environmental monitoring", FIZIKA I TEKHNIKA POLUPROVODNIKOV (PHYSICS AND ENGINEERING OF SEMICONDUCTORS, vol. 37, no. 8, 2003, pages 996 - 1009
See also references of EP2894680A4
STOYANOV N. D. ET AL.: "Vysokoeffektivnye svetodiody na osnove tiristornoi geterostruktury II tipa n-GaSb/p-GaSb/n-GalnSb/P-AlGaAsSb.", FIZIKA I TEKHNIKA POLUPROVODNIKOV, vol. 7, 2007, pages 878 - 882, XP008178323 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2894680A1 (en) 2015-07-15
EP2894680A4 (en) 2016-03-30
JP2015535141A (ja) 2015-12-07
EA018300B1 (ru) 2013-06-28
EA201201243A1 (ru) 2013-06-28
US20160035931A1 (en) 2016-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014038986A1 (ru) ГЕТЕРОСТРУКТУРА НА ОСНОВЕ ТВЁРДОГО РАСТВОРА GalnAsSb, СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СВЕТОДИОД НА ОСНОВЕ ЭТОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ
US6791257B1 (en) Photoelectric conversion functional element and production method thereof
JP4787496B2 (ja) ハイブリッドビーム堆積システム及び方法並びにそれによって作製された半導体デバイス
USRE29845E (en) GaAs1-x Px electroluminescent device doped with isoelectronic impurities
Haydl et al. Ytterbium‐doped InP light‐emitting diode at 1.0 μm
JP4504309B2 (ja) 発光ダイオード
Matsunami et al. SiC blue LED's by liquid-phase epitaxy
RU2297690C1 (ru) Способ изготовления полупроводниковой гетероструктуры на основе соединений a3b5 методом жидкофазной эпитаксии
CN105789399B (zh) p型宽禁带氧化物和ZnO组合垂直结构发光器件及其制备方法
US4606780A (en) Method for the manufacture of A3 B5 light-emitting diodes
CN102263372B (zh) p型ZnO和n型GaN组合ZnO基垂直腔面发射激光器及制备方法
Sulima et al. Uncooled low-voltage AlGaAsSb/InGaAsSb/GaSb avalanche photodetectors
JP2022519737A (ja) シーディングまたは触媒を使わずにパルスレーザー堆積法によって成長させた無転位半導体ナノ構造
JP4401843B2 (ja) 正孔注入電極及び半導体素子
CN102364704B (zh) 一种CdTe/PbTe中红外发光器件及其制备方法
Pan et al. ZnO based light emitting diodes growth and fabrication
Wang et al. Materials and process development for ZnMgO/ZnO light-emitting diodes
Nause et al. ZnO semiconductors for lighting
JPH08139358A (ja) エピタキシャルウエーハ
Mosca et al. Chemical bath deposition as a simple way to grow isolated and coalesced ZnO nanorods for light-emitting diodes fabrication
Krier et al. Comparison of light emission from room temperature light emitting diodes with InAs active regions grown by LPE
JPH0463479A (ja) 化合物半導体発光素子
Qi et al. A novel surface treatment for the sliver ohmic contacts to P-GaN
Mi et al. Prospects and challenges of InN-based nanowire heterostructures and devices integrated on Si
JPH03161981A (ja) 半導体装置と２―６族化合物半導体結晶層の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13835368

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015531039

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14426825

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013835368

Country of ref document: EP