WO2016020348A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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WO2016020348A1 PCT/EP2015/067878 EP2015067878W WO2016020348A1 WO 2016020348 A1 WO2016020348 A1 WO 2016020348A1 EP 2015067878 W EP2015067878 W EP 2015067878W WO 2016020348 A1 WO2016020348 A1 WO 2016020348A1
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doping
layers
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active zone
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PCT/EP2015/067878
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Christoph Eichler
Adrian Stefan Avramescu
Teresa WURM
Jelena Ristic
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/325—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen characterised by the doping materials

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component according to claim 1 and a method for the production according to claim 34.
  • optoelectronic components such as semiconductor lasers which have an active zone for generating electromagnetic radiation.
  • a waveguide layer and a cladding layer adjoin the active zone.
  • the active zone is arranged between a p-doped layer arrangement and an n-doped layer arrangement.
  • the layer arrangements are positively doped or negatively doped.
  • the layer arrangements have, for example semi-conductive material such as gallium nitride, aluminum gallium nitride, indium gallium nitride, zinc oxide, Magnesiumzin ⁇ koxid or aluminum indium gallium nitride.
  • the object of the invention is to provide an improved optoelectronic component and an improved method for producing an optoelectronic component.
  • An advantage of the described optoelectronic component is that absorption of the electromagnetic radiation in the waveguide layers is reduced by a small positive and / or negative doping.
  • the optoelectronic component has a low voltage drop, by acting on interfaces between layers with different band gaps for free charge carriers a Spitzenendotier Scheme, ie a doping peak is arranged.
  • a low positive or negative doping may be present, in particular, doping may also be completely dispensed with.
  • the low or missing doping in the waveguide layer ensures that the electromagnetic radiation in the waveguide layer is hardly or not absorbed by the dopant from ⁇ .
  • the tip doping region has at least a 10% increase in doping in the direction away from the active zone and then at least a 10% decrease after a maximum value.
  • the 10% are related to the maximum value of the top endowment.
  • the increase may be greater than 10%, for example greater than 50%, for example greater than 100%.
  • the drop in the tip doping range may be greater than 10%, for example greater than 50%, in particular greater than 100%.
  • the percentage increase and / or the percentage decrease in peak doping may also be related to the value of the doping of the layer of the interface located closer to the active zone. The efficiency of the electrical properties of the device is improved if the active zone has at least one quan ⁇ tentopf harsh, which is arranged between two barrier layers.
  • At least one barrier layer is doped ne ⁇ gativ.
  • the negative doping may be greater than 5 x 10 17 1 / cm 3 .
  • the optoelectronic component only one layer assembly comprising wech ⁇ selnden material layers or two layer arrangements with have changing material layers.
  • the active zone is adjacent to at least one layer ⁇ arrangement of a semiconductive material on, said layer configuration comprising at least two layers, the two layers are formed in such a manner that a piezoelectric field ei ⁇ ner interface between the two layers is generated, which causes an electricallysab ⁇ case at the interface, wherein at the interface of the two layers, a Spitzenendotier Silver is provided to reduce the electrical voltage drop, wherein a
  • Doping of the tip doping region towards the active zone increases at least by a first percentage and decreases again by at least a second percentage, the first and second percentages being greater than 10% of the doping of the layer located closer to the active zone ,
  • the semiconducting material is a bi ⁇ ary, ternary and / or quaternary III-V compound semiconductor ⁇ conductor material or II-VI compound semiconductor material constitutes, wherein the semiconductive material with a group III element or Group II element-terminated surface was grown, the Group III is an element of the group AI, In or Ga, wherein the group II element is Zn, Mg or Cd, and wherein the two layers are arranged on a p-side with respect to the active zone, and wherein between the two layers in a growth direction of the layers, a transition from a smaller bandgap to a larger bandgap is provided, and wherein the tip doping region is positively doped.
  • the semiconducting material is a binary, ternary and / or quaternary III-V or II-VI compound semiconductor material, wherein the semiconducting Ma ⁇ material was grown with a group III or II element-terminated surface, wherein the group III element of the group Al, In or Ga, wherein the group II Zn Ele ⁇ ment, Mg, or Cd, and wherein the two layers an n-side with respect to the active zone, and wherein a transition from a larger band gap to a smaller band gap is provided between the two layers in a growth direction of the layers, and wherein the tip doping region is negatively doped.
  • the semiconducting material is a binary, ternary and / or quaternary III-V or II-VI compound semiconductor material constitutes, wherein the semiconductive Ma ⁇ material including a group V element or group ter- VI element delaminated surface was raised, the Group V
  • provides the semiconducting material is a bi ⁇ ary, ternary and / or quaternary III-V or II-VI compound semiconductor material constitutes, wherein the semiconductive material with a group V element or group was grown VI element terminier ⁇ th surface, the group V is element of the group N, As or Sb, where the group VI element is oxygen, the two layers being arranged on an n-side with respect to the active zone, being seen between the two layers in the direction of growth of the layers a transition from a smaller band gap to a larger band gap ⁇ is provided, and wherein the Spitzendotier Scheme is negatively doped.
  • the semiconductive material comprises an II-VI compound semiconductor material, in particular zinc oxide and / or magnesium zinc oxide or represents an II-VI compound ⁇ material, in particular zinc oxide and / or Magnesiumzin ⁇ oxide.
  • the group II elements include, for example, zinc (Zn), magnesium (Mg) and cadmium (Cd).
  • the group VI elements include, for example, oxygen (0).
  • a correspondingly low doping in the waveguide layer or no doping in the waveguide layer may also be provided in a component having two layer arrangements with alternating material layers and a tip doping region may be provided in the transition region between the waveguide layer and the adjacent layer ,
  • a low doping may be provided depending on the selected embodiment, in a device with two layer arrangements, which are arranged visuallylie ⁇ quietly to the active zone, in each Schichtanord ⁇ voltage in the waveguide layer adjacent the active zone, wherein in the transition ⁇ region between the Waveguide layer and the adjacent layer is provided a corresponding Spitzenendotier Scheme.
  • the increase in the doping in the tip doping region may be greater than the lowering of the doping in the tip doping region.
  • the doping in the waveguide layer which is arranged rich and the active zone between the Spitzendotierbe- be less than the doping in the adjacent layer, the resonatelie ⁇ adjacent vicinity to the active zone to the waveguide layer.
  • the doping may be positive or negative.
  • Layer arrangement has a positive doping, wherein the doping is greater than 5 x 10 18 1 / cm 3 , in particular greater than 1 x 10 19 1 / cm 3 .
  • an improvement in the efficiency and the electrical properties of the component is achieved if the second layer, which adjoins the second wave ⁇ conductor layer, has a negative doping, which is greater than 5 x 10 17 1 / cm 3 , in particular greater than 1 x 10 18 1 / cm 3 .
  • a further improvement of the efficiency and electrical characteristics of the device is achieved when the active zone has a quantum well layer at least, the interim ⁇ rule two barrier layers is arranged.
  • ⁇ is terrorisms negatively doped a barrier layer.
  • the negative doping can be greater than 1 ⁇ 10 18 1 / cm 3 , in particular larger than 2 x 10 18 1 / cm 3 , in particular greater than 5 x 10 18 1 / cm 3 be.
  • a further improvement of the optical and / or electrical properties is achieved in that an active zone is provided with a plurality of quantum wells, wherein in each case a barrier layer is arranged between the quantum wells.
  • a barrier layer is arranged between the first and the last quantum well and the adjacent layer.
  • at least the first and / or the second barrier layer, starting from the negatively ⁇ doped adjacent layer, ie the n-side, negatively doped, and wherein the at least one subsequent third Barri ⁇ ere Anlagen can be undoped.
  • the second barrier layer, counted from the n-side, which is arranged between the first and the second quantum well is negatively doped, in particular highly negatively doped. Also in this way the efficiency of the device is improved.
  • a further improvement of the efficiency and of the electrical properties of the component is achieved if the first layer, which adjoins the first waveguide layer of the first layer arrangement, has a positive doping which is smaller than 5 ⁇ 10 19 1 / cm 3 , in particular smaller than 5 x 10 18 1 / cm 3 .
  • a further improvement of the device is reached when the second waveguide layer of the second Schichtanord- voltage having a negative doping, which is less than 5 x 10 18 l / cm 3, in particular less than 1 x 10 18 1 / cm 3, preferably before ⁇ less than 1 x 10 17 1 / cm 3, and wherein the two ⁇ th layer adjacent to the waveguide layer, having a ne ⁇ gative doping, which is less than 5 x 10 18 1 / cm 3, in particular less than 1 x 10 18 1 / cm 3 , preferably less than 1 x 10 17 1 / cm 3 .
  • a further improvement of the component is achieved if, in the second layer arrangement, the negative doping in the second layer increases at a predetermined distance from the waveguide layer and thus at a predetermined distance from the tip doping region.
  • a further improvement of the component is achieved if in the first layer arrangement adjacent to the first layer, a further first layer is provided, wherein in a region at least adjacent to a transition region between the first layer and the further first layer, the positive doping in a second Spitzendotier Scheme in the direction away from the active zone by at least a first percentage value and again decreases by at least a second percentage value.
  • the first and second percentages can each be greater than 10%.
  • the positive doping of the first layer outside the two ⁇ th Spitzendotier Anlagenes and outside the first Spitzendotier Schemees is less than or equal to the positive doping of the further first layer outside of the second Spitzendotier Schemees.
  • the positive doping of the further first layer may be greater than the positive doping of the first layer.
  • a further two ⁇ th layer is provided in the second layered arrangement adjacent to the second layer.
  • the second layer and the further second layer differ in the materials.
  • the negative doping is increased in a second Spitzendotierbe ⁇ rich in the direction away from the first active region by at least a first percentage value and then the a second percentage How-lowered.
  • the first and second percentages may be greater than 10%.
  • the electrical conductivity of the second layer arrangement is improved by increasing the doping at a predetermined distance from the active zone. The distance is selected in such a way that the absorption losses due to the increased doping are relatively low.
  • the negative doping of the second layer is less than or equal to the negative doping of the further second layer, the dopings being compared only outside the first and / or the second tip doping region.
  • the negative doping of the further second layer may be larger than the negative Dotie ⁇ tion of the second layer in each case outside the first and / or second Spitzendotier Schemees.
  • first tip doping region and / or the second tip doping region have a width in the direction away from the active zone, which may be in the range between 1 nm and 100 nm.
  • first and second tip doping regions are at least partially disposed in the adjacent layers.
  • the first and / or the second tip doping region have an ascending ramp and / or a falling ramp.
  • an additional first layer, insbesonde ⁇ re additional first is adjacent to the further first layer, wherein in the over-the positive doping increases transition region between the further first layer and the additional first layer in the direction of the additional first layer Layer a smaller band gap than having the further first layer.
  • a blocking layer for electrons is provided in the first layer arrangement, wherein the blocking layer has a high positive doping and / or a large band gap. Adjacent to the blocking layer a ⁇ Spitzendotier Scheme is formed.
  • the BLO ckier Anlagen adjoins the active zone or is disposed in the first waveguide layer or between a first waveguide layer and a second waveguide layer of ers ⁇ th layer arrangement.
  • the device is designed in such a way that the positive doping of the layers is formed outside of the first and / or second Spitzendotier Schemees in such a manner that the doping is, for a given Min ⁇ least intensity of the electromagnetic wave below a predetermined maximum doping, wherein the minimum intensity of the electromagnetic wave is less than 40%, in particular less than 15%, in particular less than 3%, and wherein the maximum doping is less than 2 ⁇ 10 19 doping atoms / cm 3 , in particular less than 8 ⁇ 10 18 doping atoms / cm 3 , in particular less than 4 x 10 18 doping atoms / cm 3 .
  • the device is designed in such a way that the negative doping of the layers is formed outside of the at least one Spitzendotier Schemes in such a manner that the doping is, for a given Mind Estin ⁇ intensity of the electromagnetic wave below a predetermined maximum doping, wherein the minimum intensity less than 40%, in particular less than 15%, in particular less than 5%, and tion is less than 1 ⁇ 10 18 , in particular less than 6 ⁇ 10 17 , in particular less than 3 ⁇ 10 17 doping atoms / cm 3 .
  • the component is designed in such a way that the first waveguide layer and the first layer or the second waveguide layer and the second layer consist of different materials, so that a piezoelectric polarization field occurs in the boundary region between the layers.
  • the second layer comprises a material from the following group: gallium nitride, aluminum nitride, aluminum gallium nitride, indium gallium nitride, indium aluminum nitride, aluminum indium gallium nitride.
  • the first additional layer and / or the second additional layer and / or the additional first layer and / or the second additional layer have a material from the following group ⁇ : gallium nitride, aluminum nitride, aluminum gallium nitride, indium gallium nitride, indium Aluminum nitride, aluminum indium gallium nitride.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an optoelectronic component with an asymmetric layer arrangement
  • FIG. 2 shows a further embodiment of an optoelectronic component with an asymmetric layer arrangement
  • 3 shows a further embodiment of an optoelectronic component
  • FIG. 5 to 14 various embodiments of an opto-electronic component with various ⁇ positive Dotierkurven and various layer structures of the first layer assembly
  • FIGS. 15 to 22 show different embodiments of the optoelectronic component with different doping curves and different layer structures of the second layer arrangement
  • Figure 23 shows a schematic representation of a wurtzite structure.
  • One aspect of the device is aistsab ⁇ fall, the surface of a piezoelectric field on an interfacial layers of different composition is produced to reduce.
  • the piezoelectric field can reduce the charge carrier density at the interface and thus cause the electrical voltage drop at the interface.
  • the piezo ⁇ electric field is due to the different Gitterkon- the adjacent layers constants generated.
  • the proposed solutions are suitable for layers of binary, ternary and / or quaternary III-V compound semiconductor material, wherein the group III element AI, In and / or Ga, and wherein the group V element N, As and / or Sb has.
  • the pre-schla ⁇ genes solutions for layers of II-VI compound semiconductor materials, in particular zinc oxide and / or or Magnesiumzinkoxid are suitable, wherein an electrical at the interface of layers due ei ⁇ nes polarization field, which is caused by the different-up construction of the layers Voltage drop occurs. At these interfaces too, help the peak doping areas, the voltage drop we ⁇ ilias be weakened.
  • the arrangement described is particularly suitable for the aluminum-gallium-indium-nitride material system, which is a piezoelectric material. Especially at hetero interfaces between materials with different aluminum content or indium content, a voltage drop may occur due to the piezoelectric effects.
  • a group III element such as Ga, Al or In terminated surface or with a group II element such as Zn, Mg, Cd surface, then it is seen in the direction of growth on a p-side with respect to the active zone between two layers with different materials ⁇ provided at a transition from a smaller band gap to a larger band gap, a positive tip zendotier Symposium.
  • the growth on nitrogen-terminated surface corresponds to the on ⁇ grow on a closed nitrogen atoms with (0001) plane of the wurtzite structure.
  • the growth direction ie the growth direction
  • the growth direction can be arranged parallel to the c-axis of the lattice structure, ie in the direction of the C axis or counter to the C axis.
  • the growth direction can also deviate from the C axis, for example by + - 20 ° or + - 50 ° or up to + -90 °. The greater the deviation from the C-axis of the wurtzite structure, the more were less which is formed at the interface between the different layers ⁇ Lich constructed polarization field.
  • the layers of the component on the substrate, grown at ⁇ play terminated with a group III element or group II Ele ⁇ ment surface then be seen in the growth direction on an n-side with respect to the active zone between layers with different materials in a transition a negative peak doping range is provided from a larger bandgap to a smaller bandgap.
  • a group V element or Group VI element-terminated surface wherein the group V Ele ⁇ element from the group N, As or Sb and the group VI Ele ⁇ ment is oxygen, can be seen in the growth direction of the transitions between different Material layers on a p-side with respect to the active zone from a larger band gap to a smaller band gap provided with a positive tip doping region.
  • At least one or more tip doping regions may be provided at the respective layer boundaries on a p-side and / or on an n-side of a device having the active region to reduce the voltage drop caused by a piezoelectric field , to reduce.
  • p-side layer ⁇ formation of a pn junction is referred to, which is at least partially positively doped.
  • n side layer ⁇ formation of a pn junction is referred to, which is at least partially negatively doped.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an optoelectronic device, with a substrate 1, on which a Buffer layer 2 is applied.
  • the substrate may be made of sapphire, silicon or silicon carbide, GaN, or Al x In y Ga x - y be N, where 0 is smaller y can be equal to 1 is equal to x, smaller.
  • GaN is used as the substrate 1.
  • a buffer layer is grown parallel to the c-axis on a Ga-terminated surface of the substrate. The growth direction W is shown in the form of an arrow and goes from bottom to top.
  • a second Schichtan- order 200 is provided, wherein in the illustrated embodiment, the second layer arrangement 200 has a second layer 220 which is disposed on the buffer layer 2. On the second layer 220, a second wave ⁇ conductor layer 210 is arranged. An active zone 3 is arranged on the second waveguide layer 210. On the acti ⁇ ven Zone 3 a first layer arrangement is arranged 100th In the illustrated embodiment, the first
  • Layer arrangement 100 has only a first layer 120.
  • the ers ⁇ te and the second layer arrangement 100, 200 are made of semiconducting material tendem.
  • the first layer 120 represents ei ⁇ ne cladding layer and is made for example of gallium nitride.
  • the active zone 3 has, for example, quantum ⁇ pot structures, which may have, for example indium gallium nitride.
  • the second waveguide layer 210 includes, for example, indium gallium nitride.
  • the second Schichtanord ⁇ tion are thus grown with a Ga terminated surface.
  • a profile of a refractive index 4 and a course of a doping D are shown schematically. It can be clearly seen that the designed as cladding layers first layer 120 and second layer 220 may have a lower refractive index than the second waveguide layer 210.
  • the active region 3 has a higher index of refraction than the second wave ⁇ conductor layer 210.
  • a negative doping 12 Darge ⁇ represents.
  • the band gap drops from the second layer 220 in the growth direction to the second waveguide layer 210. This results in an electrical voltage drop due to a piezoelectric field at this interface.
  • the optoelectronic component of FIG. 1 can also be constructed of other materials.
  • a special feature of the device lies in the arrangement of the negative first Spitzendotier Schemees 13 in the border region between the second waveguide layer 210 and the second layer 220 which is latestbil ⁇ det as a cladding layer.
  • the first layer arrangement 100 has a further first layer 130, on which a first layer 120 is arranged. On the first layer 120, a first waveguide layer 110 is arranged. On the first waveguide layer 110, the ak ⁇ tive zone 3 is arranged. On the active zone 3, a two ⁇ th layer 220 is arranged, which is formed as a cladding layer.
  • the first layer arrangement 100 is at least partially positively doped.
  • a profile of a refractive index 4 and a course of a doping D are shown schematically. It can be clearly seen that the active zone has a larger refractive index than the Benach ⁇ disclosed first waveguide layer 110th
  • the cladding layer 220 has a lower optical refractive index than the first waveguide layer 110.
  • the first layer 120 which is also out as a cladding layer forming ⁇ , a lower refractive index than the first waveguide layer 110.
  • the band gap of the first waveguide layer 110 in the direction of the growth direction W increases to the first layer 120. This results in an electrical voltage drop due to a piezoelectric field at this interface.
  • the positive doping 5 has a first tip doping region 6, which is arranged in the boundary region between the first waveguide layer 110 and the first layer 120.
  • the active zone 3 is formed, for example, in the form of quantum wells comprising indium gallium nitride.
  • the first waveguide layer 110 is formed in the form of indium gallium nitride.
  • the second layer 220 and the first layer 120 are formed in the form of gallium nitride. The first and second Schichtan ⁇ order are thus grown with a Ga terminated surface.
  • Fig. 3 shows another embodiment of an opto-electro ⁇ African component, which is a combination of the arrangements of Figures 1 and 2.
  • GaN is used as the substrate 1.
  • a buffer layer is grown.
  • the wax ⁇ tumsraum W is shown in the form of an arrow and passes from bottom to top.
  • a buffer layer 2 is arranged on the substrate 1.
  • a second Layer 220 arranged, for example, gallium nitride ⁇ has.
  • the second layer 220 represents a coat layer.
  • the second layer 220 is a second waveguide layer arranged ⁇ 210th
  • the second waveguide layer 210 may include indium gallium nitride, for example.
  • the active zone 3 is arranged ⁇ .
  • the active zone 3 may, for example, comprise quantum wells comprising indium gallium nitride.
  • a first waveguide layer 110 is disposed on the acti ⁇ ven zone 3.
  • the first waveguide layer 110 may include indium gallium nitride.
  • a first layer 120 is arranged, which is also bebil ⁇ det as a cladding layer.
  • the first layer 120 may include gallium nitride.
  • the first layer arrangement 100 which comprises the first waveguide layer 110 and the first layer 120, is positively doped.
  • the second layer assembly 200, the lenleiter Anlagen the second Wel ⁇ 210 and the second layer 220 comprises is at least partially negatively doped.
  • the first and the two ⁇ th layer arrangement are thus grown with a Ga terminated surface corresponding to the GaN substrate.
  • the active region 3 has a refractive index highs ren 4 as the adjoining first waves ⁇ conductor layer 110 and second waveguide layer 210.
  • the refractive indices of the first and second Wel ⁇ lenleiter Anlagen 110, 210 may be approximately equal.
  • the refractive indices of the cladding layers 120, 220, the counter opposite ⁇ layer to the active zone 3 to the first waveguide 110 and adjacent the second waveguide layer 210 have a lower refractive index than the first or the second waveguide layer 110, 210th
  • the band gap drops from the second layer 220 in the growth direction to the second waveguide layer 210. This creates an electrical at this interface Voltage drop due to a piezoelectric field.
  • the negative doping 12 has a negative first tip doping region 13, which is arranged in the boundary region between the second waveguide layer 210 and the second layer 220.
  • the rising edge of the negative doping 12 has a negative first tip doping region 13, which is arranged in the boundary region between the second waveguide layer 210 and the second layer 220.
  • the positive doping 5 has a first tip doping region 6, which is in the boundary region between the first waveguide layer 110 and the first
  • Layer 120 is arranged.
  • Fig. 4 shows another embodiment of an opto-electro ⁇ African component, wherein on a substrate 1 a buffer layer ⁇ 2 is arranged.
  • GaN is used as the substrate 1.
  • a buffer layer terminated in the illustrated example, on a Ga surface of the GaN sub strates ⁇ is grown a buffer layer. The direction of growth W is shown in the form of an arrow and goes from the bottom to the top.
  • On the buffer layer 2 is a second
  • the second layer 220 arranged, which is formed as a cladding layer.
  • the second layer 220 can comprise aluminum gallium nitride on ⁇ .
  • a second wave ⁇ conductor layer 210 is arranged on the second layer 220.
  • the second waveguide layer 210 may include gallium nitride.
  • the active region 3 is arranged on the second waveguide layer 210.
  • the activated ve zone 3 can comprise quantum wells, for example, have ⁇ In dium gallium nitride.
  • a first waveguide layer 110 is arranged.
  • the first wave ⁇ conductor layer 110 may include gallium nitride.
  • the first layer 120 may comprise aluminum gallium nitride and be formed as a cladding layer.
  • On the first layer 120 has a further first layer 130 may be integrally ⁇ arranged.
  • the further first layer 130 may be gallium nitride have and be formed as a cover layer. The first and the second layer arrangement thus are terminated on a Ga surface corresponding to the GaN substrate growing up ⁇ sen.
  • a profile of a refractive index 4 and a course of a doping D are shown schematically.
  • schematic tip doping regions 6, 13 of the positive doping 5 in the region of the first layer arrangement 100 and the negative doping 12 in the region of the second layer arrangement 200 are in the boundary region between the first waveguide layer 110 and the first one
  • the negative doping 12 has a negative first tip doping region 13, which is arranged in the boundary region between the second waveguide layer 210 and the second layer 220.
  • the band gap of the first waveguide layer 110 in the direction of the growth direction W increases to the first layer 120. This results in an electricallyistsab ⁇ case due to a piezoelectric field at this interface.
  • the positive doping 5 has a first tip doping region 6, which is in the boundary region between the first waveguide layer 110 and the first
  • Layer 120 is arranged.
  • buffer layer may comprise meh ⁇ eral layers.
  • the buffer layer can also be dispensed with.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a structure of an optoelectronic component.
  • a course of the band gap 8 in addition to the layer structure, a course of the band gap 8, a course of a positive doping 5 and a profile of an intensity 9 of an electromagnetic wave, which is generated during operation of the device.
  • the band gap provides an Ab ⁇ stood in the energy between a conduction band and the valence band.
  • the device includes an active region 3, wherein the active region 3 is between a first Schichtanord ⁇ voltage 100 and a second layer assembly 200 disposed.
  • the active zone 3 has, for example, quantum wells which are arranged between barrier layers.
  • GaN is used as the substrate 1.
  • a buffer layer is grown on a Ga-terminated surface of the GaN substrate.
  • the growth direction W is shown in the form of an arrow and goes from right to left.
  • the planes of the layers are arranged perpendicular to the growth direction W.
  • the first layer arrangement 100 has a first waveguide layer 110, which adjoins the active zone 3.
  • the first waveguide layer represents a spacer layer, which is preferably undoped before ⁇ .
  • Opposite the active region 3 is provided adjacent a Blo ⁇ ckier Anlagen 10 to the first waveguide layer 110, which is a barrier for electrons.
  • Adjacent to the blocking layer 10 an ers ⁇ te layer 120 is provided, which is also formed as a waveguide ⁇ layer.
  • Adjacent to the first layer 120 has a further first layer 130 is provided which is formed as one ⁇ tel für. Adjacent to the further first layer 130 is an additional first layer 140 vorgese ⁇ hen.
  • band gap 8 increases from the first layer 110 in the direction of the growth direction W to the other first
  • the first layer arrangement 100 has layers of semi conductor material on, wherein the individual layers have at ⁇ Kunststoffliche compositions.
  • FIG. 5 schematically shows the band gap 8 for free charge carriers for the different layers. The differences in the band gaps 8 of the individual layers are shown only schematically. The differences in the band gap of the single 8 ⁇ NEN layers may be greater depending on the materials used for the layers and the doping or smaller. Is analogous to the course of the band gap also Ver ⁇ course of the refractive indices of the layers, which is not shown ex- plicitly. In addition, with dashed vertical lines ⁇ right the border areas between the individual
  • the first waveguide layer 110 may comprise gallium nitride or indium gallium nitride, for example.
  • the blocking ⁇ layer 10 may, for example, aluminum gallium nitride or aluminum indium gallium nitride have.
  • the aluminum content can range between 8 and 40%.
  • the first layer 120 may comprise gallium nitride or indium gallium nitride.
  • the first waveguide layer 110 and the first layer 120 in the proportion of indium can failed under ⁇ .
  • the indium content in the first waveguide layer and in the first layer 120 may range between 0 and 10%.
  • the active zone 3 may have a quantum well structure with indium gallium nitride.
  • the active zone 3 may also have a quantum well structure with gallium nitride or aluminum gallium nitride.
  • the first waveguide 110 and the first layer 120 is also made of aluminum gallium nitride best ⁇ hen can, with the aluminum content between the first waveguide 110 and the first layer 120 are different.
  • the further first layer 130 may be aluminum gallium nitride, aluminum indium gallium nitride. Ins ⁇ particular, the aluminum content 1-10 ⁇ 6 variie ren.
  • the additional first layer 140 may comprise, for example, gallium nitride.
  • the individual layers of the first stack 100 may be different positive doping aufwei ⁇ sen.
  • the second layer arrangement 200 has adjacent the acti ve ⁇ zone 3, a second waveguide layer 210.
  • the second waveguide layer 210 may consist of gallium nitride or indium gallium nitride.
  • the second wave ⁇ conductor layer 210 may for example consist of gallium nitride or aluminum gallium nitride.
  • a second layer 220 connects to the second waveguide layer 210 ⁇ .
  • the second layer 220 is also formed in the illustratedariesbei ⁇ game as a waveguide layer. In ⁇ play, the second layer can be 220 ⁇ are made of aluminum gallium nitride, gallium nitride or indium aluminum nitride.
  • the second layer 220 is followed by another second layer 230.
  • the further second layer 230 is formed as a cladding layer and, for example, from an aluminum ⁇ nium gallium nitride, indium gallium nitride, aluminum indium gallium nitride exist.
  • the aluminum content can be, for example, between 1 and 10%.
  • a zusharm ⁇ Liche second layer 240 connects.
  • the additional second layer 240 can be made of gallium nitride, for example.
  • the intensity 9 of the electromagnetic wave is high in the region of the active zone 3 and the adjacent waveguides 110, 120, 210, 220.
  • One aspect of the present technical solution is to provide an optoelectronic component in which the positive or negative doping in the region of a predetermined given minimum identity is below a predetermined maximum allocation.
  • the first waveguide layer 110 is undoped. Only in the blocking layer 10 does the positive doping rise to values of more than 1 ⁇ 10 19 1 / cm 3 .
  • a tip doping region 6 may be formed at the interface between the first waveguide layer 110 and the blocking layer 10 to reduce the voltage drop. Thus rises in this
  • the Dotie ⁇ tion remains in the first layer 120 and in the border region to the other first layer 130 in the range of 1 x 10 18 / cm 3. Only shortly before the border region does the positive doping 5 increase in a positive first tip doping region 6 to a value of 2 ⁇ 10 19 1 / cm 3 .
  • the doping of this maximum value of the first tip doping region 6 drops again to a lower value.
  • the lower value in this embodiment is a doping of 1 ⁇ 10 18 / cm 3 . Only at a fixed distance from the active zone 3 does the positive doping 5 rise again via a step 11 to a value of approximately 1 ⁇ 10 19 / cm 3 within the further first one
  • the predetermined distance may be slightly ahead of the center of the further first layer 130. In the transition from the further first layer 130 to the additional first
  • the positive doping 5 increases again to a value of 2 x 10 19 / cm 3 , in order to achieve a greater Oberflä ⁇ ment doping.
  • the doping remains constant. With the aid of the tip doping regions 6 it is achieved that good optoelectronic properties can be provided despite the low positive doping in the first layer 120, which is likewise used as waveguide, and in the further first layer 130.
  • the stage 11 on which the positive doping increases in ⁇ ner distress the further first layer 130. 5, continues flat ⁇ if an improved electrical conductivity and thus to a lower resistance.
  • Fig. 6 shows a further embodiment of an opto-electro ⁇ African component which is constructed with respect to the layer structure and the growth direction W of the embodiment of Fig. 5.
  • the embodiment of FIG. 6 differs from the embodiment of FIG. 5 in the course of the positive doping 5 in the first layer arrangement 100.
  • the positive doping is identical to the profile of FIG. 5 up to a maximum of the first tip doping region 6 the doping increases after the fall of the first tip doping region 6 within the further first one
  • Layer 130 in the form of a ramp, preferably continuously to a value of 2 x 10 19 1 / cm 3 at.
  • the value of 2 ⁇ 10 19 1 / cm 3 is achieved, for example, within one third or one half of the thickness of the further first layer 130.
  • ⁇ dd the doping increases in the transition between the further first layer 130 on the first additional layer 140 Values of 4 x 10 19 .
  • a higher doping is achieved within the further ers ⁇ th layer 130 and within the zu ⁇ additional first layer 140, a higher doping compared to the embodiment of Figure 5.
  • a com- mise is selected for a slightly increased absorption due to the height ⁇ ren doping and enhanced flux voltage Uf.
  • a centering of the electromagnetic wave is realized in the region of the active zone.
  • Fig. 7 shows a further embodiment which corresponds to the active region 3, the first layer assembly 100 and the positive Do ⁇ orientation 5 of the embodiment of Fig. 6.
  • the intensity 9 of the electromagnetic wave is shifted in the direction of the second layer arrangement 200.
  • This is Example ⁇ as achieved in that the second waveguide layer 210 is larger, that is made thicker compared to the second waveguide layer 210 of FIG. 6.
  • a displacement of the intensities ty of the shaft toward the second Layer arrangement 200, that is, in the direction of the n-side can be achieved by a ent ⁇ speaking change in the material composition .
  • the displacement of the optical wave can be achieved, for example, by an increase in the indium concentration or by a decrease in the aluminum concentration in the second layer arrangement 200 or by a corresponding broader thickness of the second waveguide on the n-side.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of an electro-optical component which is formed in relation to the second layer arrangement 200 according to FIG. 5.
  • the first waveguide layer 110, the blocking layer 10 and the first layer 120 according to FIG. 5 are formed.
  • the positive doping 5 is also formed into the end region of the further first layer 130 according to FIG. 5.
  • 140 has the additional first layer has a larger band gap than the first layer 130 more.
  • the doping 5 has a second tip doping region 7 with a doping of 2 ⁇ 10 19 1 / cm 3 .
  • a second Spitzendotierbe obtained ⁇ rich 7 whose maximum doping is higher than the maximum doping of the first Spitzendotier Schemees. 6
  • the Do ⁇ tion drops to a value of 2 x 10 19 / cm 3 . Furthermore, the doping at the transition between the additional layer 140 and the end layer 150 increases to values of 1 ⁇ 10 20 / cm 3 .
  • a multi-level p-type cladding layer is achieved, wherein a better forward voltage Uf is achieved by a smaller band gap in the region of the further first layer 130. Only the additional first layer 140 has the band gap, which in the embodiment of FIG. 5 already has the further first layer 130. Thus, a better flux voltage Uf is achieved by a lower aluminum content in the region of the lowered doping of the further first layer 130.
  • Fig. 9 shows a further embodiment which corresponds Wesentli ⁇ chen the embodiment of Fig. 8, but using the material transition between the first layer 120 and the further first layer 130 is carried out in such a way that the band gap increases in the form of a ramp. Likewise, the transition between the further first layer 130 and the additional first layer 140 is formed in such a way that the band gap increases in the form of a ramp. In an analogous manner, the band gap 8 changes in the form of ramps.
  • first and second Sitrixotier Schemee 6, 7 carried out in the transition region between the first layer 120 to the further first layer 130, or between the white ⁇ direct the first layer 130 and the additional first layer 140 at least as wide as the ramps are executed. This means that the doping in each case in the
  • the doping 5 drops again.
  • the positive doping 5 is low doped in the region of a high intensity 9 of the electromagnetic wave, that is in the range of greater than 5% of the maximum intensity. As a result, a lower absorption is realized.
  • the maximum doping of the second Spitzendotier Schemees 7 is greater than the maximum doping of the first Spitzendotierbe ⁇ rich. 6
  • Fig. 10 shows an embodiment of an electro-optical device, which is as removablebil ⁇ det substantially in accordance with FIG. 8, but unlike the embodiment of FIG. 8, the doping 5 in the region of the Spitzendotier Schemee 6, 7 increases more slowly in the form of a ramp. This means that the doping already starts to increase at a greater distance to the material transition to the next layer. Of the Waste can be as steep as in the embodiment of FIG. 8.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a component which is constructed in relation to the design of the layer arrangements 100, 200 according to FIG. 5.
  • the doping 5 differs relative to the embodiment of FIG. 5 in that the positive doping 5 already Festge in a ⁇ designed distance of the material boundary in the direction of a material having a larger band gap increases.
  • Layer 120 executed with a larger ramp. Also be ⁇ starts the rising of the doping 5 in the transition region between the first layer 120 and the further first layer 130 already at a greater distance to the layer boundary.
  • a drop of the doping 5 to a maximum of the first Spitzenendotier Schemees 6 is carried out to a lower value with a ramp.
  • the doping 5 in the further first layer 130 drops only to a value of 1 ⁇ 10 19 / cm 3 .
  • the doping ramps used at the heterojunctions lead to a sufficiently high doping at the heterointerface between the different layers with the different high band gaps.
  • a gradual reduction of the doping of after the maximum value of the Spitzendotier Schemees 6 Bezie ⁇ hung may be used according to the blocking layer 10th
  • the positive doping may be 5 ge ⁇ selected in such a way that the doping in the region of high intensity 9 of the electromagnetic wave, that is to say at an intensity greater than 26% of the maximum, a low doping in the range of 1 x 10 18 / cm 3 has.
  • Fig. 12 shows another embodiment in which the
  • Layer structure of the embodiment of FIG. 11 corresponds.
  • the doping also corresponds to the embodiment of FIG. 10 until the maximum value of the first tip doping region 6 has been reached.
  • the doping 5 does not remain constant after the tip doping region 6 has dropped in the region of the further first layer 130, but increases after reaching a minimum after the ramp to a higher value.
  • the minimum may be in a range between 1 to 5 x 10 18 / cm 3 .
  • the higher value of the doping can be 1 ⁇ 10 19 / cm 3 .
  • the positive doping 5 increases to a value of 5 ⁇ 10 19 / cm 3 . This achieves a compromise between a good forward voltage Uf and a low absorption.
  • Fig. 13 shows a further embodiment of a Bauelemen- tes, which is similar in construction to the embodiment of Fig. 12, but in contrast between the blocking layer 10 and the first layer, a further cladding layer is formed ⁇ 160,120.
  • the further cladding layer 160 has the same band gap as the further first layer 120.
  • the negative doping 5 decreases after the blocking layer 10 in the form of a ramp over the further cladding layer 160 and an initial region of the first layer 120 to the value of 3 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the doping increases after reaching a minimum after the first tip doping region 6 and after reaching a minimum doping value in the range of 1 to 5 ⁇ 10 18 / cm 3 in the further first layer 130 again in the form of a ramp and reaches within the further first layer 130 ei ⁇ ne doping in the range of 2 x 10 19 / cm 3 .
  • the doping profile of the positive doping 5 is selected in such a way that in the region of high intensity larger 9 17% of the maximum value of the present elekt ⁇ romagnetica shaft, that is, at an intensity a low doping. As a result, a lower absorption of the electromagnetic wave is achieved.
  • doping ramps are provided at the heterojunction of a material from a small bandgap to a large bandgap in order to achieve a sufficiently high doping at the heterointerface, that is to say in the boundary region between the two layers.
  • a reduction of the doping after the border crossing may be provided gradually.
  • Fig. 14 shows a further embodiment, the layer on ⁇ construction for the second layer assembly 200, the active region 3, the first waveguide layer 110, the first layer 120, the blocking layer 10 and the further first layer 130 of FIG. 5 corresponds.
  • the further first layer 130 is made thinner and merges into an additional layer 140 with a lower band gap.
  • the additional first layer 140 is followed by a terminal layer 150, which has an even lower band gap than the additional first layer 140.
  • the doping 5 drops to a value of 1 ⁇ 10 18 / cm 3 after the first tip doping region 6.
  • the positive doping 5 increases during the transition from the further first layer 130 to the additional first layer 140 up to a value of 1 ⁇ 10 19 / cm 3 in the form of a Ramp on.
  • the doping increases again to a value of 1 ⁇ 10 20 / cm 3 . The increase already takes place before reaching the end of the additional first layer 140.
  • the proposed positive doping is 5 ⁇ leads in such a way that in the region with high intensity 9 of electromag netic ⁇ shaft, that is in a range larger than 26% of the maximum intensity there is a low doping. As a result, a lower absorption is achieved.
  • the multi-level cladding layer provides better waveguiding.
  • FIG. 15 shows a schematic representation of the layer structure according to FIG. 5, wherein the band gaps of the material layers are indicated.
  • GaN is used as the substrate 1.
  • ⁇ play on a Ga-terminated surface of the GaN substrate, a buffer layer is grown.
  • the growth direction W is shown in the form of an arrow and goes from right to left.
  • the negative doping 12 in the second layer arrangement 200 is shown.
  • the active region 3 may have at least two quantum wells 15,16, which are each bounded by two bar ⁇ centering layers 17,18,19.
  • the barrier layers 17, 18, 19 can have a negative doping 12, for example in the range of 1 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the layers of Quantum wells, ie the quantum films themselves are undoped.
  • a second waveguide layer 210 which adjoins the active zone 3, has a negative doping 12 which is, for example, in the range of 1 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the negative doping 12 is constant in the direction away from the active zone 3 to near a border region to the second layer 220 and then increases in the form of a negative first Spitzenendotier Schemees 13 to a value of 1 x 10 19 / cm 3 . Subsequently, the ne gative ⁇ doping 12 falls in the first Spitzendotier Scheme 13 in the second layer 220 again to a value of 1 x 10 18 / cm 3 from.
  • the negative doping 12 remains in the range of the order of 1 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the negative doping 12 rises to a value of 1 ⁇ before reaching the further second layer 230 in a second negative tip doping region 14
  • the layers of the second layer arrangement 200 in which the electromagnetic wave has an intensity 9 which is above a minimum value during operation of the component, are lightly doped. This results in low absorption losses.
  • the electromagnetic wave with the intensity 9 is centered on the active zone 3. This gives a high filling factor and a good laser threshold is achieved.
  • FIG. 16 shows a further embodiment of an electro-optical component which corresponds in layer construction to the embodiment of FIG. 15.
  • the layers of the second assembly 200 are formed in such a manner that the negative doping 12 train in loading is formed on the intensity 9 of the electromagnetic wave in such a manner that at an intensity 9 of elekt ⁇ romagnetician shaft is greater than 8% of Maximum of the electro ⁇ magnetic wave is a low negative doping 12 of 1 x 10 18 / cm 3 or lower.
  • Fig. 17 shows a further embodiment of an opto-electro ⁇ African component, which is identical in relation to the layer structure to the embodiment of Fig. 15.
  • the second waveguide layer 210 and the second layer 220 are lightly doped except for the negative first tip doping region 13 and the negative second tip doping region 14, that is, a doping is smaller than 1 ⁇ 10 17 / cm 3 or no doping provided.
  • the barrier layers 17, 18, 19 of the active zone 3 are highly doped in accordance with the embodiment of FIG. 16.
  • the negative doping 12 is formed in the transition region between the second layer 220 and the further second layer 230.
  • the negati ⁇ ve doping also increases in the end region of the second layer 220 by a value less than 1 x 10 17 / cm 3 to a value of 1 x 10 19 / cm 3, and then decreases in the further second layer 230 to a value from 3 x 10 18 / cm 3 .
  • the negative Dotie ⁇ tion 12 remains constant in the range of 3 x 10 eighteenth Likewise in the area of the additional second layer 240.
  • FIG. 18 shows a further embodiment in which the opto ⁇ electronic component has the same layer structure as in FIG. 15.
  • the active region 3 comprises in the embodiment dargestell- th two quantum wells 15,16, which are bounded by depending ⁇ wells a barrier layer 17,18,19.
  • the mitt ⁇ sized barrier layer 18 has a negative doping 12 which is in the range of 3 x 10 18 / cm 3.
  • the two outer barrier layers 17,19 have a negative doping 12 which is in the range of 2 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the second waveguide layer 210 is lightly doped, that is, it is provided a negative doping, which is smaller than 1 x 10 17 .
  • a negative first tip doping region 13 is provided in the junction between the second waveguide layer 210 and the second layer 220.
  • the first negative Spitzendo- animal Suite 13 has in comparison to the embodiment of FIG. 17 on a larger width.
  • the negative doping may extend into the second waveguide layer 210 and into the second layer 220 up to 10 nm, 20 nm or even 30 nm or more. This will ensure that in the mit
  • Boundary region between the second waveguide layer 210 and the second layer 220 before a sufficiently high doping ⁇ is located.
  • the negative second tip doping region 14 is formed so that the negative doping has a depth of 10 nm, 20 nm or up to 30 nm or more in the end region of the second layer 220 and in the initial region of the other second layer 230 extends. In the further second layer 230, the doping remains constant in the range of 3 ⁇ 10 18 .
  • the additional second layer 240 is formed so that the negative doping has a depth of 10 nm, 20 nm or up to 30 nm or more in the end region of the second layer 220 and in the initial region of the other second layer 230 extends. In the further second layer 230, the doping remains constant in the range of 3 ⁇ 10 18 .
  • the additional second layer 240 is formed so that the negative doping has a depth of 10 nm, 20 nm or up to 30 nm or more in the end region of the second
  • Fig. 19 shows a further embodiment of an opto-electro ⁇ African component, whose layers are formed according to the component of Fig. 15. 200
  • the second layer ⁇ arrangement to a negative first Spitzendotier Geb 13 and a negative second Spitzendotier Scheme fourteenth In contrast to the embodiment of FIG. 18, the negative first tip doping region 13 is made wider.
  • the negative tip doping region 13 may have a width of 20 nm, 40 nm, 60 nm or more. In this case, the negative first Spitzenendotier Scheme 13 in equal parts in the second
  • the second waveguide layer 210 is almost undoped outside of the first tip doping region 13, that is, the doping is at or below 1 ⁇ 10 17 / cm 3 .
  • the negative second tip doping region 14 has a width of 20 nm, 40 nm, 60 nm or more.
  • the second negative tip doping region 14 is preferably formed in equal parts in the second layer 220 and in the further second layer 230.
  • the second negative tip doping region 14 has a doping in the range of 1 ⁇ 10 19 / cm 3 .
  • the active region 3 comprises in the illustratedariessbei ⁇ play on two quantum wells 15,16, which are bounded by three barrier layers ⁇ 17,18,19.
  • the third barrier layer 19 and the second barrier layer 18 each have a negative doping which is in the range of 5 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • Layer assembly 100 is adjacent, is substantially undoped, that is, the first barrier layer 17 has a doping, which is smaller than 1 x 10 17 / cm 3 . Even with this embodiment, low absorption losses of the electromagnetic wave are achieved. In addition, due to the wide formation of the negative first and second tip doping areas 13, 14 good values for the Forward voltage Uf reached. The high doping of the barrier layers 18, 19 enables a good injection into the active zone.
  • Fig. 20 shows a further embodiment which corresponds to the layer structure of the embodiment of Fig.
  • the material composition continuously changes, so that the band gap 8 is formed in the transition region in the form of a ramp.
  • the third barrier layer 19, which is formed between the second waveguide layer 210 and the second quantum well 16 has a negative doping which is in the range of 5 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the second barrier layer, which is arranged between a first quantum well 15 and the second quantum well 16, has a negative doping which is in the range of 4 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the first barrier layer 17 is disposed between the first quantum well layer 15 and the first array 100 has substantially a low negative Do ⁇ orientation below 1 x 10 17 / cm 3 or no doping.
  • the negative first and second tip doping regions 13, 14 are respectively arranged in the transition region between the second waveguide layer 210 and the second layer 220 or between the second layer 220 and the further second layer 230. Thus, the negative first and second tip doping areas 13, 14 are in the ramp area of FIG.
  • the Spitzendotier Schemee 13,14 are at least as wide as the ramps and start and en ⁇ adjacent in the respective layers.
  • the negative first and second tip doping regions 13, 14 preferably have a width of 20 nm, 40 nm or 60 nm and more.
  • the first and second negative tip doping regions 13, 14 have a doping which is in the range of 5 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the second waveguide layer 210 substantially undo ⁇ advantage, that is, the doping is less than 1 x 10 17th ⁇ to the second layer 220 in the area outside the loan ers ⁇ th and the second Spitzendotier Schemees 13, 14 in the materiality is negative undoped, that is, the doping is in the range of less than 1 x 10 17 / cm 3.
  • the further second layer 230 and the adjacent additional second layer 240 have ei ⁇ ne negative doping, which is in the range of 3 x 10 18 / cm 3.
  • Fig. 21 shows a further embodiment, the layer on ⁇ construction of FIG. 15 corresponds.
  • the negative Dotie ⁇ tion 12 in the transition area between the second wave guide layer 210 and the second layer 220 a negative first Spitzendotier Scheme 13 which is formed in the form of a relatively broad peak, according to the negative ers ⁇ th Spitzendotier Rail 13 of Figure 18 is formed.
  • the width may be in the range of 20 nm, 40 nm, 60 nm or more.
  • the second waveguide layer 210 is outside of the negative first Spitzendotier Schemees 13 in Wesentli ⁇ chen undoped, that is, the doping is less than 1 x
  • the doping increases from a value below 1 ⁇ 10 17 / cm 3 to a value of 3 ⁇ 10 18 / cm 3 and remains substantially con ⁇ ⁇ ⁇ in the direction of the further second layer 230 constantly until shortly before reaching the end of the second layer 220 seen away from the active zone 3, the negative second tip doping region 14 is formed.
  • the second tip doping region 14 is made narrower in width than the negative first tip doping region 13.
  • the width of the negative second tip doping region 14 may, for example, be less than 30 nm, in particular less than 20 nm.
  • the negative first Spitzendotier Scheme 13 has a Spit ⁇ zendot ist of 2 x 10 19 / cm 3.
  • the negative second tip doping region 14 has a doping in the range of 1.5 ⁇ 10 19 / cm 3 .
  • the negative doping 12 drops to a value of 4 ⁇ 10 18 / cm 3 after the negative second tip doping region 14.
  • the doping is lowered to a value of 1 ⁇ 10 18 .
  • the active zone 3 has a third barrier layer 19 which has a doping in the range of 1 ⁇ 10 18 .
  • the third barrier layer 19 adjoins the second waveguide layer 210.
  • the second barrier layer 18, which is arranged between the two quantum wells, has a negative doping 12 which is in the range of 8 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • Layer arrangement 100 adjoins a negative doping 12 that is in the range of 8 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the two quantum ⁇ pots 15,16, which are arranged between the three barrier layers 17,18,19 are substantially undoped, that is, the do ⁇ orientation is less than 1 x 10 17 / cm 3.
  • the optoelectronic component is purchasedbil ⁇ det in such a way that, except for the active zone and the first negative Spitzendotier Scheme 13, the layers are undoped, in essence, in which an intensity is arranged is greater than 23% of the Maxi ⁇ malintensmaschine the electromagnetic wave. As a result, low internal absorption losses are achieved.
  • a part of the second layer 220 which is formed as a waveguide, for a better forward voltage Uf do ⁇ advantage.
  • the heterointerfaces are provided with the tip endo areas. This achieves a good Uf.
  • FIG. 22 shows an embodiment of an optoelectronic component which is essentially constructed in accordance with FIG. 16, but in comparison with the embodiment of FIG. 16, the second waveguide layer 210 is significantly wider than the first waveguide layer 110. In this way, the electromagnetic wave is shifted toward the n-side, that is, toward the second layer-order 200. This achieves a further reduction of internal absorption losses.
  • the displacement of the optical wave can be achieved for example by lowering the indium concentration or by increasing the aluminum concentration in the second layer arrangement 200 or by a corresponding broader thickness of the second wave ⁇ conductor on the n-side, ie in the second layer arrangement 200.
  • a negative tip doping region 13, 14 is provided at the transitions of the layers or at the edges of the boundary surfaces.
  • Layer structures of the first layer arrangement 100 and their dopings can be combined with the various layer structures of the second layer arrangements 200 of FIGS. 15 to 22 and their layer arrangements.
  • Individual sections of the first layer arrangements 100 of FIGS. 5 to 14 can also be combined with sections of the second layer arrangements 200 of FIGS. 15 to 22.
  • the layer structures of the first layer arrangement 100 and the positive doping profiles 5 of FIGS. 5 to 14 are combined with the different layer structures of FIGS. 15 to 22 whose different negative doping profiles 14 are combined.
  • the illustrated examples for the negative doping 12 of the active zone 3 of FIGS. 15 to 22 can also be combined with different negative doping profiles 12 of FIGS. 15 to 22 and with the layer structures of the first layer arrangements 100 and their positive doping profiles 5 of FIGS. 5 to 14 ,
  • a low bandgap to a larger bandgap
  • a larger bandgap eg, gallium nitride to aluminum gallium nitride, indium gallium nitride to gallium nitride, indium gallium nitride to aluminum gallium nitride, or aluminum gallium nitride
  • Aluminum gallium nitride with a higher aluminum concentration to provide a positive Spitzenendotier- range This applies in particular to growth on a gallium surface of gallium nitride.
  • the transitions from a larger bandgap are doped to a smaller bandgap.
  • the materials may be present in binary (Galli ⁇ nitride, aluminum nitride), ternary (aluminum gallium nitride, indium gallium nitride) or quaternary (aluminum indium gallium nitride-). Web areas between the hetero interfaces remain low, preferably doped to reduce absorption of the electro-magnetic radiation ⁇ or avoid. The doping is preferably deposited only in the areas. lowers, in which the intensity 9 of the optical wave is above a minimum limit. Also, the height of the Dotierbe ⁇ rich can be limited to a maximum value in order to limit the Absorp ⁇ tion of the electromagnetic wave and must be avoided.
  • the doping is preferably lowered into the preparation ⁇ chen, in which the intensity of the optical wave is greater than a minimum value.
  • the height of Thu ⁇ orientation can be chosen lower in the Spitzendotier Schemeen in areas without intensity of the electromagnetic wave than in the regions of low intensity of the electromagnetic wave. As a result, absorption losses can continue to be reduced.
  • the aluminum content in areas of low positive doping the aluminum content can be lowered and thus the band gap and the activation energy can be reduced to increase the conductivity ⁇ ness.
  • the optical wave is preferably centered on the active region, so that a better fill factor is achieved or guided n-side, so that less absorption occurs.
  • the maximum of the optical wave is thus preferably between the active zone and the n-contact, ie the second layer arrangement 200.
  • the positive doping or the positive peak zendotier Jardine can have one or more positive doping ⁇ materials.
  • the doping may be greater than 1 ⁇ 10 18 / cm 3 , preferably greater than 5 ⁇ 10 18 / cm 3 , particularly preferably 8 ⁇ 10 18 / cm 3 and in particular greater than 1 ⁇ 10 19 / cm 3 .
  • the regions of the layers are doped low, in which the intensity 9 of the optical Wel ⁇ le based on the maximum is greater than a minimum value.
  • the minimum values can illustrate ⁇ 40%, 15% or 3% of the maximum.
  • Low doped may mean that the dopant ⁇ concentration is below 2 x 10 19 / cm 3, preferably less than 8 x 10 18 / cm 3, more preferably less than 4 x 10 18 / cm 3.
  • the areas of the layers facing away from the active zone, in which the intensity is smaller than the aforementioned number, can be doped with a dopant concentration greater than 5 ⁇ 10 18 / cm 3 , preferably greater than 1 ⁇ 10 19 / cm 3 .
  • the negative doping of the n-side can be selected accordingly.
  • the advantages described ⁇ the increased aluminum gallium achieved indium nitride as aluminum gallium indium nitride is a piezoelectric material that terogrenz vom particular He- between materials of different aluminum or indium due to the piezoe ⁇ lektrischen properties, for example in the material system Can have voltage drop.
  • the transitions from a larger bandgap to a smaller bandgap for example from gallium nitride to indium gallium nitride, or from aluminum gallium nitride to gallium nitride, or from indium gallium nitride to indium gallium nitride with a higher in ⁇ diumkonzentration with a to provide negative top end area.
  • growth on nitrogen-terminated face surface of gallium nitride are doped the transitions from smaller Bandlü ⁇ blocks to a higher band gap.
  • the materials can be binary (gallium nitride, aluminum nitride), ternary (alumi- num). nium gallium nitride, indium gallium nitride) or quaternary (aluminum indium gallium nitride).
  • Trajectories between the heterointerfaces may be low doped or nominally undoped.
  • the doping is preferably lowered into the areas where the intensity of the optical wave is greater than a pre give ⁇ ner minimum value.
  • One or more of the barrier layers of the active zone, which are arranged before, after or between the Quantentöp- fen, may be at least partially do ⁇ advantage negative.
  • the optical wave can be performed, for example, in ⁇ other, so that the maximum of the optical waveguide is preferred from the ⁇ arranged between the active region and the n-contact.
  • the internal losses in the optoelectronic component in particular in the case of a laser, are reduced.
  • a laser threshold is improved and in particular the steepness of the laser characteristic and thus the efficiency of the laser diode he ⁇ increases.
  • higher output powers and longer life ⁇ lifetimes are possible or the electro-optical device can be operated at higher temperatures.
  • Values for the orientation of the negative Do- Spitzendotier Schemee may range from greater than 5 x 10 17 / cm 3, preferably greater than 1 x 10 18 / cm 3, particularly preferably greater than 2 x 10 18 / cm 3 and preferably RESIZE ⁇ SSER 5 x 10 18 / cm 3 are selected.
  • negative dopants for example, silicon, oxygen or germanium can be used.
  • the regions of the n-side, in de ⁇ NEN the intensity less than the predetermined maxima remote from the active zone are, for example, having a dopant concentration greater than 5 x 10 17 / cm 3, preferably greater than 1 x 10 18 / cm 3 doped.
  • the dopant concentrations in the active zone or in the barrier layers of the active zone are, for example, greater than 5 ⁇ 10 17 / cm 3 , preferably greater than 1 ⁇ 10 18 / cm 3 , preferably greater than 2 x 10 18 / cm 3 and in particular preferably greater than 5 x 10 18 / cm 3 .
  • a doping in the range of 3 to 6 ⁇ 10 18 / cm 3 may be provided outside the negative Spitzenendotier Schemee on the n-side.
  • the optoelectronic component of FIGS. 1 to 22 is designed, for example, as a laser, in particular as a laser diode or as a strip laser or as a light-emitting diode (LED).
  • a laser in particular as a laser diode or as a strip laser or as a light-emitting diode (LED).
  • the two layers are arranged on a p-side with respect to the active zone, and wherein seen between the two layers in ei ⁇ ner growth direction of the layers, a transition from one is smaller band gap to a larger band gap vorgese ⁇ hen, and being rich in positively doped at the interface of the Spitzendotierbe-.
  • the arrangements for layers and layer arrangements described with reference to the figures are suitable for binary, ternary and / or quaternary III-V II-VI compound semiconductor materials, the layers being deposited in such a way that the layers terminate one with a group III or II element Have surface, where the group
  • III is an element from the group AI, In or Ga and the group II element is from the group Zn, Mg or Cd, and wherein the two layers are arranged on an n-side with respect to the active zone, and wherein between seen from the two layers in a growth direction of the layers, a transition from a larger band gap to a smaller band gap is provided. and at the interface the tip doping region is negatively doped.
  • the arrangements for layers and layer arrangements described with reference to the figures are suitable for binary, ternary and / or quaternary III-V or II-VI compound semiconductor materials, wherein the layers of the compound semiconductor material have been grown in such a way that the layers have one with a group V or have VI element terminated surface, wherein the group V element from the group N, As or Sb and the group VI element Sauer ⁇ material, said two layers are arranged on a p-side in be ⁇ train on the active zone, wherein a transition from a larger band gap to a smaller band gap is provided between the two layers in the growth direction of the layers, and wherein at the interface the tip doping region is positively doped.
  • the arrangements for layers and layer arrangements described with reference to the figures are suitable for binary, ternary and / or quaternary III-V or II-VI compound semiconductor materials, wherein the layers of the compound semiconductor material were grown in such a way that the layers have one with a group V element or having a group VI element-terminated surface, wherein the group V is element of the group N, As or Sb and the group VI element is oxygen, wherein the two layers arranged on an n-side with respect to the active zone with a transition from a smaller bandgap to a larger bandgap seen between the two layers in the growth direction of the layers, and wherein at the interface the tip doping region is negatively doped.
  • the growth direction of the layers may be parallel to the c-axis of the lattice structure, but may also deviate therefrom, eg by + - 20 ° or more.
  • Fig. 23 shows a schematic representation of a
  • the structure is made up of atoms of two elements.
  • the atoms of the two different elements 300, 400 are shown once in the figure as a circle 300 and once as a double circle 400.
  • Wurtzit Modell is terminated by the elements with the double circle 400.
  • the C-axis is shown, the senk ⁇ right to 0001 level runs.
  • the positions of the double circles 400 in a III-V compound semiconductor material may be taken by the atoms of the group III elements or the atoms of the group V elements.
  • Double circles 400 are taken with an II-VI compound semiconductor material by the atoms of the group II elements or the atoms of the group VI elements.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelementes und ein optoelektronisches Bauelement mit einer aktiven Zone (3) zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung, wobei die aktive Zone (3) an wenigstens eine Schichtanordnung (100,200) aus einem halbleitenden Material angrenzt, wobei die Schichtanordnung (100,200) wenigstens zwei Schichten aufweist, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen den zwei Schichten ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der zwei Schichten und in den zwei Schichten ein Spitzendotierbereich (6, 13) vorgesehen ist, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung des Spitzendotierbereiches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % einer maximalen Dotierung des Spitzendotierbereiches ist.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung gemäß Patentanspruch 34.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 111 058.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Im Stand der Technik sind optoelektronische Bauelemente wie beispielsweise Halbleiterlaser bekannt, die eine aktive Zone zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung aufweisen. An die aktive Zone grenzen eine Wellenleiterschicht und eine Mantelschicht an. Die aktive Zone ist zwischen einer p- dotierten Schichtanordnung und einer n-dotierten Schichtanordnung angeordnet. Für eine gute elektrische Leitfähigkeit sind die Schichtanordnungen positiv dotiert beziehungsweise negativ dotiert. Die Schichtanordnungen weisen beispielsweise halbleitendes Material wie z.B. Galliumnitrid, Aluminium- Galliumnitrid, Indium-Galliumnitrid, Zinkoxid, Magnesiumzin¬ koxid oder Aluminium-Indium-Galliumnitrid auf.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelementes bereitzustellen .
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 34 gelöst. Ein Vorteil des beschriebenen optoelektronischen Bauelementes besteht darin, dass eine Absorption der elektromagnetischen Strahlung in den Wellenleiterschichten durch eine geringe positive und/oder negative Dotierung reduziert wird. Gleichzeitig weist das optoelektronische Bauelement einen geringen Spannungsabfall auf, indem an Grenzflächen zwischen Schichten mit unterschiedlichen Bandlücken für freie Ladungsträger ein Spitzendotierbereich, d.h. ein Dotierungspeak angeordnet ist. In dem Bereich zwischen der aktiven Zone und dem Spitzendotierbereich kann eine niedrige positive oder negative Dotierung vorliegen, insbesondere kann auf eine Dotierung auch vollständig verzichtet werden. Die niedrige oder fehlende Dotierung in der Wellenleiterschicht sorgt dafür, dass die elektromagnetische Strahlung in der Wellenleiterschicht nicht oder kaum durch den Dotierstoff ab¬ sorbiert wird. Gleichzeitig wird für eine gute Effizienz ein geringer Spannungsabfall an den Grenzflächen der Schichten mit unterschiedlichen Bandlücken durch die Spitzendotierbe- reiche an den Grenzflächen erreicht. Die Spitzendotierberei- che sind in der Weise gewählt, dass ein Spannungsabfall zwi¬ schen den verschiedenen Materialschichten reduziert ist.
Der Spitzendotierbereich weist in der Richtung weg von der aktiven Zone einen Anstieg der Dotierung um wenigstens 10% und anschließend nach einem maximalen Wert einen Abfall um wenigstens 10% auf. Die 10% sind auf den maximalen Wert der Spitzendotierung bezogen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Anstieg größer als 10%, beispielsweise größer als 50%, beispielsweise größer als 100% ausgebildet sein. Zudem kann der Abfall des Spitzendotierbereiches größer als 10%, beispielsweise als größer als 50%, insbesondere grö- ßer als 100% ausgebildet sein. Der prozentuale Anstieg und/oder der prozentuale Abfall der Spitzendotierung können auch auf den Wert der Dotierung der Schicht der Grenzfläche bezogen werden, die näher an der aktiven Zone angeordnet ist. Die Effizienz der elektrischen Eigenschaften des Bauelementes wird verbessert, wenn die aktive Zone wenigstens eine Quan¬ tentopfschicht aufweist, die zwischen zwei Barriereschichten angeordnet ist. Dabei ist wenigstens eine Barriereschicht ne¬ gativ dotiert. Die negative Dotierung kann größer als 5 x 1017 1/cm3 sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das optoelektronische Bauelement nur eine Schichtanordnung mit wech¬ selnden Materialschichten oder zwei Schichtanordnungen mit wechselnden Materialschichten aufweisen. In einer Ausführungsform grenzt die aktive Zone an wenigstens eine Schicht¬ anordnung aus einem halbleitenden Material an, wobei die Schichtanordnung wenigstens zwei Schichten aufweist, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet sind, dass an ei¬ ner Grenzfläche zwischen den zwei Schichten ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Spannungsab¬ fall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der zwei Schichten ein Spitzendotierbereich vorgesehen ist, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine
Dotierung des Spitzendotierbereiches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % der Dotierung der Schicht ist, die näher an der aktiven Zone angeordnet ist.
In einer Ausführung stellt das halbleitende Material ein bi¬ näres, ternäres und/oder quaternäres III-V Verbindungshalb¬ leitermaterial oder II-VI Verbindungshalbleitermaterial dar, wobei das halbleitende Material mit einer Gruppe III Element oder Gruppe II Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe AI, In o- der Ga ist, wobei das Gruppe II Element Zn, Mg oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich positiv dotiert ist. In einer weiteren Ausführung stellt das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III-V oder II-VI Verbindungshalbleitermaterial dar, wobei das halbleitende Ma¬ terial mit einer Gruppe III oder II Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe AI, In oder Ga ist, wobei das Gruppe II Ele¬ ment Zn, Mg, oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgesehen ist, und wo- bei der Spitzendotierbereich negativ dotiert ist.
In einer weiteren Ausführung stellt das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III-V oder II-VI Verbindungshalbleitermaterial dar, wobei das halbleitende Ma¬ terial mit einer Gruppe V Element oder Gruppe VI Element ter- minierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe V
Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist, wobei das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer p- Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schich- ten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spit- zendotierbereich positiv dotiert ist.
In einer Ausführung stellt das halbleitende Material ein bi¬ näres, ternäres und/oder quaternäres III-V oder II-VI Verbin- dungshalbleitermaterial dar, wobei das halbleitende Material mit einer Gruppe V Element oder Gruppe VI Element terminier¬ ten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist, wobei das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Band¬ lücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich negativ dotiert ist. In einer Ausführung weist das halbleitende Material ein II-VI Verbindungshalbleitermaterial auf, insbesondere Zinkoxid und/oder Magnesiumzinkoxid oder stellt ein II-VI Verbindungs¬ material dar, insbesondere Zinkoxid und/oder Magnesiumzin¬ koxid. Die Gruppe II Elemente umfassen z.B. Zink (Zn) , Magne- sium (Mg) und Cadmium (Cd) . Die Gruppe VI Elemente umfasst z.B. Sauerstoff (0). Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform auch bei einem Bauelement mit zwei Schichtanordnungen mit wechselnden Materialschichten nur in einer Schichtanordnung eine entsprechend niedrige Dotierung in der Wellenleiterschicht beziehungsweise keine Dotierung in der Wellenleiterschicht vorgesehen sein und ein Spitzendotierbereich im Übergangsbereich zwischen der Wellenleiterschicht und der benachbarten Schicht vorgesehen sein.
Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform bei einem Bauelement mit zwei Schichtanordnungen, die gegenüberlie¬ gend zur aktiven Zone angeordnet sind, in jeder Schichtanord¬ nung in der Wellenleiterschicht angrenzend an die aktive Zone eine niedrige Dotierung vorgesehen sein, wobei im Übergangs¬ bereich zwischen der Wellenleiterschicht und der benachbarten Schicht ein entsprechender Spitzendotierbereich vorgesehen ist . Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Anstieg der Dotierung im Spitzendotierbereich größer sein als die Absenkung der Dotierung im Spitzendotierbereich . Weiterhin kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die Dotierung in der Wellenleiterschicht, die zwischen dem Spitzendotierbe- reich und der aktiven Zone angeordnet ist, geringer sein als die Dotierung in der benachbarten Schicht, die gegenüberlie¬ gend zur aktiven Zone an die Wellenleiterschicht angrenzt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Dotierung positiv oder negativ sein.
Versuche haben gezeigt, dass eine Verbesserung der optischen und/oder der elektrischen Eigenschaften des optoelektronischen Bauelementes erreicht werden, wenn die Dotierung der ersten Schichtanordnung positiv ist und die Dotierung im Spitzendotierbereich wenigstens größer als 1 x 1018 1/cm3, insbesondere größer als 5 x 1018 1/cm3, insbesondere größer als 8 x 1018 1/cm3, insbesondere größer als 1 x 1019 1/cm3 ist. Mithilfe dieser Größenordnungen werden Spannungsabfälle zwi- sehen der Wellenleiterschicht und der angrenzenden Schicht ausreichend reduziert.
Weitere Versuche haben gezeigt, dass die Effizienz und die elektrischen Eigenschaften des optoelektronischen Bauelemen- tes verbessert werden, wenn die erste Schicht der ersten
Schichtanordnung eine positive Dotierung aufweist, wobei die Dotierung größer als 5 x 1018 1/cm3, insbesondere größer als 1 x 1019 1/cm3 ist.
Weiterhin haben Versuche gezeigt, dass bei einem optoelektro¬ nischen Bauelement mit einer aktiven Zone und einer Wellenleiterschicht und einer daran angrenzenden weiteren Schicht eine Verbesserung der Effizienz und der elektrischen Eigen- schaffen des Bauelementes erreicht werden, wenn die Wellen¬ leiterschicht eine negative Dotierung aufweist, wobei die Do¬ tierung wenigstens in einem Abschnitt kleiner als 1 x 1018 1/cm3, insbesondere kleiner 6 x 1017 1/cm3, insbesondere klei¬ ner als 3 x 1017 1/cm3 ist, wobei der Abschnitt zwischen der aktiven Zone und dem Spitzendotierbereich angeordnet ist.
Diese Werte sind sowohl vorteilhaft bei der Ausbildung eines Bauelementes mit einer ersten und einer zweiten Schichtanord¬ nung als auch bei der Ausbildung eines Bauelementes mit nur einer Schichtanordnung, die dann negativ dotiert ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Verbesserung der Effizienz und der elektrischen Eigenschaften des Bauelementes erreicht, wenn die zweite Schicht, die an die zweite Wellen¬ leiterschicht angrenzt, eine negative Dotierung aufweist, die größer als 5 x 1017 1/cm3, insbesondere größer als 1 x 1018 1/cm3 ist .
Eine weitere Verbesserung der Effizienz und der elektrischen Eigenschaften des Bauelementes wird erreicht, wenn die aktive Zone wenigstens eine QuantentopfSchicht aufweist, die zwi¬ schen zwei Barriereschichten angeordnet ist. Dabei ist we¬ nigstens eine Barriereschicht negativ dotiert. Die negative Dotierung kann größer als 1 x 1018 1/cm3, insbesondere größer als 2 x 1018 1/cm3 , insbesondere größer als 5 x 1018 1/cm3 sein .
Eine weitere Verbesserung der optischen und/oder elektrischen Eigenschaften wird dadurch erreicht, dass eine aktive Zone mit mehreren Quantentöpfen vorgesehen ist, wobei zwischen den Quantentöpfen jeweils eine Barriereschicht angeordnet ist. Zudem ist zwischen dem ersten bzw. dem letzten Quantentopf und der angrenzenden Schicht noch eine Barriereschicht ange- ordnet. Bei dieser Ausführungsform sind wenigstens die erste und/oder die zweite Barriereschicht, ausgehend von der nega¬ tiv dotierten angrenzenden Schicht, d.h. der n-Seite, negativ dotiert, und wobei die wenigstens eine folgende dritte Barri¬ ereschicht undotiert sein kann.
Vorzugsweise ist nur die zweite Barriereschicht, gezählt von der n-Seite her, die zwischen dem ersten und dem zweiten Quantentopf angeordnet ist, negativ dotiert, insbesondere hoch negativ dotiert. Auch auf diese Weise wird die Effizienz des Bauelementes verbessert.
Eine weitere Verbesserung der Effizienz und der elektrischen Eigenschaften des Bauelementes wird erreicht, wenn die erste Schicht, die an die erste Wellenleiterschicht der ersten Schichtanordnung angrenzt, eine positive Dotierung aufweist, die kleiner als 5 x 1019 1/cm3 ist, insbesondere kleiner als 5 x 1018 1/cm3 ist.
Eine weitere Verbesserung des Bauelementes wird erreicht, wenn die zweite Wellenleiterschicht der zweiten Schichtanord- nung eine negative Dotierung aufweist, die kleiner als 5 x 1018 l/cm3ist, insbesondere kleiner als 1 x 1018 1/cm3, vor¬ zugsweise kleiner als 1 x 1017 1/cm3 ist, und wobei die zwei¬ te Schicht, die an die Wellenleiterschicht angrenzt, eine ne¬ gative Dotierung aufweist, die kleiner als 5 x 1018 1/cm3 ist, insbesondere kleiner als 1 x 1018 1/cm3, vorzugsweise kleiner als 1 x 1017 1/cm3 ist. Eine weitere Verbesserung des Bauelementes wird erreicht, wenn in der zweiten Schichtanordnung die negative Dotierung in der zweiten Schicht in einem vorgegebenen Abstand zur Wellenleiterschicht und damit in einem vorgegebenen Abstand zum Spitzendotierbereich ansteigt.
Eine weitere Verbesserung des Bauelementes wird erreicht, wenn in der ersten Schichtanordnung angrenzend an die erste Schicht eine weitere erste Schicht vorgesehen ist, wobei in einem Bereich wenigstens angrenzend an einen Übergangsbereich zwischen der ersten Schicht und der weiteren ersten Schicht die positive Dotierung in einem zweiten Spitzendotierbereich in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zwei- ten Prozentwert abfällt. Der erste und der zweite Prozentwert können jeweils größer als 10% sein. Somit wird auch der Spannungsabfall zwischen der ersten Schicht und der weiteren ersten Schicht, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, mithilfe des zweiten Spitzendotierbereiches reduziert.
Die positive Dotierung der ersten Schicht außerhalb des zwei¬ ten Spitzendotierbereiches und außerhalb des ersten Spit- zendotierbereiches ist kleiner oder gleich der positiven Dotierung der weiteren ersten Schicht außerhalb des zweiten Spitzendotierbereiches . Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die positive Dotierung der weiteren ersten Schicht größer sein als die positive Dotierung der ersten Schicht. Damit wird eine Verbesserung der Leitfähigkeit er¬ reicht, wobei im Bereich der weiteren ersten Schicht die In- tensität der elektromagnetischen Welle reduziert ist. Dadurch kann eine höhere Dotierung nicht zu höheren Absorptionsverlusten der elektromagnetischen Welle beitragen.
In einer weiteren Ausführungsform ist in der zweiten Schicht- anordnung angrenzend an die zweite Schicht eine weitere zwei¬ te Schicht vorgesehen. Die zweite Schicht und die weitere zweite Schicht unterscheiden sich in den Materialien. In einem Bereich wenigstens angrenzend an einen Übergangsbereich zwischen der zweiten Schicht und der weiteren zweiten Schicht ist die negative Dotierung in einem zweiten Spitzendotierbe¬ reich in der Richtung weg von der aktiven Zone zuerst wenigstens um einen ersten Prozentwert erhöht und anschließend wie- der um einen zweiten Prozentwert erniedrigt. Der erste und der zweite Prozentwert können größer als 10% sein. Auch auf diese Weise wird die elektrische Leitfähigkeit der zweiten Schichtanordnung verbessert, indem die Dotierung in einem vorgegebenen Abstand zur aktiven Zone erhöht wird. Der Ab- stand ist in der Weise gewählt, dass die Absorptionsverluste aufgrund der erhöhten Dotierung relativ niedrig sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist die negative Dotierung der zweiten Schicht kleiner oder gleich der negativen Dotie- rung der weiteren zweiten Schicht, wobei die Dotierungen nur außerhalb des ersten und/oder des zweiten Spitzendotierberei- ches verglichen werden. Zudem kann die negative Dotierung der weiteren zweiten Schicht größer sein als die negative Dotie¬ rung der zweiten Schicht jeweils außerhalb des ersten und/oder des zweiten Spitzendotierbereiches .
In einer weiteren Ausführungsform weisen der erste Spitzendo- tierbereich und/oder der zweite Spitzendotierbereich eine Breite in der Richtung weg von der aktiven Zone auf, die im Bereich zwischen 1 nm und 100 nm liegen kann. Abhängig von der gewählten Ausführungsform sind der erste und der zweite Spitzendotierbereich wenigstens teilweise in den aneinander angrenzenden Schichten angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform weisen der erste und/oder der zweite Spitzendotier- bereich eine ansteigende Rampe und/oder eine abfallende Rampe auf .
In einer weiteren Ausführungsform grenzt an die weitere erste Schicht eine zusätzliche erste Schicht an, wobei im Über- gangsbereich zwischen der weiteren ersten Schicht und der zusätzlichen ersten Schicht die positive Dotierung in Richtung auf die zusätzliche erste Schicht ansteigt, wobei insbesonde¬ re die zusätzliche erste Schicht eine kleinere Bandlücke als die weitere erste Schicht aufweist. Auch dadurch wird eine weitere Verbesserung der elektrischen und/oder optischen Eigenschaften des Bauelementes erreicht. In einer weiteren Ausführungsform ist in der ersten Schichtanordnung eine Blockierschicht für Elektronen vorgesehen, wobei die Blockierschicht eine hohe positive Dotierung und/oder eine große Bandlücke aufweist. Angrenzend an die Blockier¬ schicht ist ein Spitzendotierbereich ausgebildet. Die Blo- ckierschicht grenzt an die aktive Zone an oder ist in der ersten Wellenleiterschicht oder zwischen einer ersten Wellenleiterschicht und einer zweiten Wellenleiterschicht der ers¬ ten Schichtanordnung angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform ist das Bauelement in der Weise ausgebildet, dass die positive Dotierung der Schichten außerhalb des ersten und/oder zweiten Spitzendotierbereiches in der Weise ausgebildet ist, dass für eine vorgegebene Min¬ destintensität der elektromagnetischen Welle die Dotierung unter einer vorgegebenen Maximaldotierung liegt, wobei die Mindestintensität der elektromagnetischen Welle kleiner als 40%, insbesondere kleiner als 15%, insbesondere kleiner als 3% ist, und wobei die Maximaldotierung kleiner als 2 x 1019 Dotieratome/cm3, insbesondere kleiner als 8 x 1018 Dotierato- me/cm3, insbesondere kleiner als 4 x 1018 Dotieratome/cm3 ist. Auf diese Weise wird eine ausreichende elektrische Leitfähig¬ keit erreicht, wobei zudem die Absorption der elektromagneti¬ schen Welle durch die Dotierung gering bleibt. In einer weiteren Ausführungsform ist das Bauelement in der Weise ausgebildet, dass die negative Dotierung der Schichten außerhalb des wenigstens einen Spitzendotierbereichs in der Weise ausgebildet ist, dass für eine vorgegebene Mindestin¬ tensität der elektromagnetischen Welle die Dotierung unter einer vorgegebenen Maximaldotierung liegt, wobei die Mindestintensität kleiner als 40%, insbesondere kleiner als 15%, insbesondere kleiner als 5% ist, und wobei die Maximaldotie- rung kleiner als 1 x 1018, insbesondere kleiner als 6 x 1017, insbesondere kleiner als 3 x 1017 Dotieratome/cm3 ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Bauelement in der Weise ausgebildet, dass die erste Wellenleiterschicht und die erste Schicht beziehungsweise die zweite Wellenleiterschicht und die zweite Schicht aus unterschiedlichen Materialien bestehen, sodass im Grenzbereich zwischen den Schichten ein piezoelektrisches Polarisationsfeld auftritt.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die erste und/oder die zweite Wellenleiterschicht und die erste
und/oder die zweite Schicht ein Material aus der folgenden Gruppe aufweisen: Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Aluminium- Galliumnitrid, Indium-Galliumnitrid, Indium-Aluminiumnitrid, Aluminium- Indium-Gal1iumnitrid .
Die erste weitere Schicht und/oder die zweite weitere Schicht und/oder die zusätzliche erste Schicht und/oder die zusätzli- che zweite Schicht ein Material aus der folgenden Gruppe auf¬ weisen: Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Aluminium- Galliumnitrid, Indium-Galliumnitrid, Indium-Aluminiumnitrid, Aluminium- Indium-Gal1iumnitrid . Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu- tert werden, wobei
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes mit einer asymmetrischen Schichtanordnung, Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes mit einer asymmetrischen Schichtanordnung, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes ,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines symmetrischen optoelektronischen Bauelementes,
Figuren 5 bis 14 verschiedene Ausführungsformen eines opto¬ elektronischen Bauelementes mit verschiedenen positiven Dotierkurven und verschiedenen Schichtaufbauten der ersten Schichtanordnung,
Figuren 15 bis 22 verschiedene Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelementes mit verschiedenen Dotierkurven und verschiedenen Schichtaufbauten der zweiten Schichtanordnung, und
Figur 23 eine schematische Darstellung einer Wurtzitstruktur zeigen .
Ein Aspekt des Bauelementes besteht darin, einen Spannungsab¬ fall, der durch ein piezoelektrisches Feld an einer Grenzflä- che unterschiedlich aufgebauter Schichten erzeugt wird, zu reduzieren. Das piezoelektrische Feld kann die Ladungsträgerdichte an der Grenzfläche reduzieren und somit den elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirken. Das piezo¬ elektrische Feld wird durch die unterschiedlichen Gitterkon- stanten der aneinander angrenzenden Schichten erzeugt.
Insbesondere eignen sich die vorgeschlagenen Lösungen für Schichten aus binärem, ternärem und/oder quaternärem III-V Verbindungshalbleitermaterial, wobei das Gruppe III Element AI, In und/oder Ga aufweist, und wobei das Gruppe V Element N, As und/oder Sb aufweist. Zudem eignen sich die vorgeschla¬ genen Lösungen für Schichten aus II-VI Verbindungshalbleitermaterialien, insbesondere Zinkoxid und/oder oder Magnesiumzinkoxid, wobei an der Grenzfläche der Schichten aufgrund ei¬ nes Polarisationsfeldes, das durch den unterschiedlichen Auf- bau der Schichten verursacht wird, ein elektrischer Spannungsabfall auftritt. Auch an diesen Grenzflächen kann mit- hilfe der Spitzendotierungsbereiche der Spannungsabfall we¬ nigstens abgeschwächt werden.
Die beschriebene Anordnung eignet sich insbesondere für das Materialsystem Aluminium-Gallium-Indium-Nitrid, das ein pie- zoelektrisches Material darstellt. Insbesondere an Hetero- grenzflächen zwischen Materialien mit unterschiedlichem Aluminiumgehalt beziehungsweise Indiumgehalt kann aufgrund der piezoelektrischen Effekte ein Spannungsfall auftreten. Werden die Schichten des Bauelementes auf dem Substrat, bei¬ spielsweise mit einer Gruppe III Element wie z.B. Ga, AI oder In terminierten Oberfläche oder mit einer Gruppe II Element wie z.B. Zn, Mg, Cd terminierten Oberfläche aufgewachsen, dann wird in Wachstumsrichtung gesehen auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone zwischen zwei Schichten mit unter¬ schiedlichen Materialien bei einem Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke ein positiver Spit- zendotierbereich vorgesehen. Das Aufwachsen mit einer der Ga, AI oder In terminierten oder Zn, Mg, Cd Oberfläche entspricht dem Aufwachsen auf der 0001 Ebene der Wurtzitstruktur, die von Ga, AI oder In Atomen abgeschlossen wird, d.h. senkrecht zur (0001) Ebene der
Wurtzitstruktur entlang der C-Achse. Das Aufwachsen auf der mit Stickstoff terminierten Oberfläche entspricht dem Auf¬ wachsen auf einer mit Stickstoffatomen abgeschlossenen (0001) Ebene der Wurtzitstruktur .
Die Aufwachsrichtung, d.h. die Wachstumsrichtung kann paral- lel zur c-Achse der Gitterstruktur, d.h. in Richtung der C- Achse oder entgegen der C-Achse angeordnet sein. Zudem kann die Aufwachsrichtung aber auch von der C-Achse abweichen, z.B. um +- 20° oder +- 50° oder bis zu +-90°. Je größer die Abweichung von der C-Achse der Wurtzitstruktur ist, umso ge- ringer ist das an der Grenzfläche zwischen den unterschied¬ lich aufgebauten Schichten ausgebildete Polarisationsfeld. Werden die Schichten des Bauelementes auf dem Substrat, bei¬ spielsweise mit einerGruppe III Element oder Gruppe II Ele¬ ment terminierten Oberfläche aufgewachsen, dann werden in Wachstumsrichtung gesehen auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone zwischen Schichten mit unterschiedlichen Materialien bei einem Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke ein negativer Spitzendotierbereich vorgesehen . Im Fall von Wachstum mit einer Gruppe V Element oder Gruppe VI Element terminierten Oberfläche, wobei das Gruppe V Ele¬ ment aus der Gruppe N, As oder Sb ist und das Gruppe VI Ele¬ ment Sauerstoff ist, werden in Wachstumsrichtung gesehen die Übergänge zwischen unterschiedlichen Materialschichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone von einer größeren Bandlücke zu einer kleineren Bandlücke mit einem positiven Spitzendotierbereich versehen.
Im Fall von Wachstum mit einer Gruppe V Element oder Gruppe VI terminierte Oberfläche, werden in Wachstumsrichtung gese¬ hen die Übergänge zwischen unterschiedlichen Materialschichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone von einer kleineren Bandlücke zu einer größeren Bandlücke mit einem negativen Spitzendotierbereich versehen.
Abhängig von der Ausführungsform kann auf einer p-Seite und/oder auf einer n-Seite eines Bauelementes mit der aktiven Zone jeweils mindestens ein oder mehrere Spitzendotierberei- che an den entsprechenden Schichtgrenzen vorgesehen sein, um den Spannungsabfall, der durch ein piezoelektrisches Feld verursacht wird, zu reduzieren. Mit p-Seite wird die Schicht¬ anordnung eines pn-Überganges bezeichnet, die wenigstens teilweise positiv dotiert ist. Mit n-Seite wird die Schicht¬ anordnung eines pn-Überganges bezeichnet, die wenigstens teilweise negativ dotiert ist.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein optoelektronisches Bauelement, mit einem Substrat 1, auf dem eine Pufferschicht 2 aufgebracht ist. Das Substrat kann z.B. aus Saphir, Silizium oder Siliziumcarbid, GaN oder AlxInyGai-x-y N sein, wobei 0 kleiner gleich x,y kleiner gleich 1 sein kann. In dem dargestellten Beispiel wird z.B. GaN als Substrat 1 verwendet. Zudem ist in dem dargestellten Beispiel auf einer Ga terminierten Oberfläche des Substrates parallel zur c- Achse eine Pufferschicht aufgewachsen. Die Wachstumsrichtung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von unten nach oben. Auf der Pufferschicht 2 ist eine zweite Schichtan- Ordnung 200 vorgesehen, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die zweite Schichtanordnung 200 eine zweite Schicht 220 aufweist, die auf der Pufferschicht 2 angeordnet ist. Auf der zweiten Schicht 220 ist eine zweite Wellen¬ leiterschicht 210 angeordnet. Auf der zweiten Wellenleiter- schicht 210 ist eine aktive Zone 3 angeordnet. Auf der akti¬ ven Zone 3 ist eine erste Schichtanordnung 100 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erste
Schichtanordnung 100 nur eine erste Schicht 120 auf. Die ers¬ te und die zweite Schichtanordnung 100, 200 sind aus halblei- tendem Material hergestellt. Die erste Schicht 120 stellt ei¬ ne Mantelschicht dar und ist beispielsweise aus Galliumnitrid hergestellt. Die aktive Zone 3 weist beispielsweise Quanten¬ topfstrukturen auf, die beispielsweise Indium-Galliumnitrid aufweisen können. Die zweite Wellenleiterschicht 210 weist beispielsweise Indium-Galliumnitrid auf. Die zweite Schicht
220 ist als Mantelschicht ausgebildet und weist beispielswei¬ se Galliumnitrid auf. Die erste und die zweite Schichtanord¬ nung sind somit auch mit einer Ga terminierten Oberfläche aufgewachsen .
Neben der Darstellung der Schichtanordnung sind ein Verlauf eines Brechungsindex 4 und ein Verlauf einer Dotierung D schematisch dargestellt. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass die als Mantelschichten ausgebildete erste Schicht 120 und zweite Schicht 220 einen niedrigeren Brechungsindex aufweisen als die zweite Wellenleiterschicht 210. Die aktive Zone 3 weist einen höheren Brechungsindex als die zweite Wellen¬ leiterschicht 210 auf. Zudem ist schematisch in der Darstel- lung des Brechungsindex 4 eine negative Dotierung 12 darge¬ stellt. Weiterhin fällt die Bandlücke von der zweiten Schicht 220 in der Wachstumsrichtung auf die zweite Wellenleiterschicht 210 ab. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die nega¬ tive Dotierung 12 einen negativen ersten Spitzendotierbereich 13 auf, der im Grenzbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 angeordnet ist.
Anstelle der beschriebenen Materialien kann das optoelektronische Bauelement der Fig. 1 auch aus anderen Materialien aufgebaut sein. Eine Besonderheit des Bauelementes besteht in der Anordnung des negativen ersten Spitzendotierbereiches 13 im Grenzbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220, die als Mantelschicht ausgebil¬ det ist.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes. In der Darstellung ist zwar kein Substrat mehr oberhalb der zweiten Schicht 220 vorhanden, aber die zweite Schicht 220 wurde, wie in Figur 1 mit einer Ga terminierten Oberfläche auf ein Substrat, beispielsweise ein GaN Substrat abgeschieden. Die Wachstumsrichtung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von oben nach unten. In dieser Ausführungsform weist die erste Schichtanordnung 100 eine weitere erste Schicht 130 auf, auf der eine erste Schicht 120 angeordnet ist. Auf der ersten Schicht 120 ist eine erste Wellenleiterschicht 110 an- geordnet. Auf der ersten Wellenleiterschicht 110 ist die ak¬ tive Zone 3 angeordnet. Auf der aktiven Zone 3 ist eine zwei¬ te Schicht 220 angeordnet, die als Mantelschicht ausgebildet ist. Die erste Schichtanordnung 100 ist wenigstens teilweise positiv dotiert.
Neben der Darstellung der Schichtanordnung sind ein Verlauf eines Brechungsindex 4 und ein Verlauf einer Dotierung D schematisch dargestellt. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass die aktive Zone einen größeren Brechungsindex als die benach¬ barte erste Wellenleiterschicht 110 aufweist. Zudem weist die Mantelschicht 220 einen geringeren optischen Brechungsindex als die erste Wellenleiterschicht 110 auf. Weiterhin weist die erste Schicht 120, die ebenfalls als Mantelschicht ausge¬ bildet ist, einen geringeren Brechungsindex als die erste Wellenleiterschicht 110 auf. Zudem ist im Grenzbereich zwi¬ schen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der ersten
Schicht 120 ein erster Spitzendotierbereich 6 der positiven Dotierung 5 vorgesehen.
Zudem steigt die Bandlücke von der ersten Wellenleiterschicht 110 in Richtung der Wachstumsrichtung W auf die erste Schicht 120 an. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die positive Dotierung 5 einen ersten Spitzendotierbereich 6 auf, der im Grenzbereich zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der ersten Schicht 120 angeordnet ist.
Die aktive Zone 3 ist beispielsweise in Form von Quantentöp¬ fen ausgebildet, die Indium-Galliumnitrid aufweisen. Zudem ist beispielsweise die erste Wellenleiterschicht 110 in Form von Indium-Galliumnitrid ausgebildet. Weiterhin sind die zweite Schicht 220 und die erste Schicht 120 in Form von Gal- liumnitrid ausgebildet. Die erste und die zweite Schichtan¬ ordnung sind somit auch mit einer Ga terminierten Oberfläche aufgewachsen .
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektro¬ nischen Bauelementes, das eine Kombination der Anordnungen der Figuren 1 und 2 darstellt. In dem dargestellten Beispiel wird GaN als Substrat 1 verwendet. Zudem ist in dem darge¬ stellten Beispiel auf einer Ga terminierten Oberfläche des GaN Substrates eine Pufferschicht aufgewachsen. Die Wachs¬ tumsrichtung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von unten nach oben. Auf dem Substrat 1 ist eine Pufferschicht 2 angeordnet. Auf der Pufferschicht 2 ist eine zweite Schicht 220 angeordnet, die beispielsweise Galliumnitrid auf¬ weist. Die zweite Schicht 220 stellt eine Mantelschicht dar. Auf der zweiten Schicht 220 ist eine zweite Wellenleiter¬ schicht 210 angeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht 210 kann beispielsweise Indium-Galliumnitrid aufweisen. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 210 ist die aktive Zone 3 ange¬ ordnet. Die aktive Zone 3 kann beispielsweise Quantentöpfe aufweisen, die Indium-Galliumnitrid aufweisen. Auf der akti¬ ven Zone 3 ist eine erste Wellenleiterschicht 110 angeordnet. Die erste Wellenleiterschicht 110 kann Indium-Galliumnitrid aufweisen. Auf der ersten Wellenleiterschicht 110 ist eine erste Schicht 120 angeordnet, die als Mantelschicht ausgebil¬ det ist. Die erste Schicht 120 kann Galliumnitrid aufweisen. Die erste Schichtanordnung 100, die die erste Wellenleiter- schicht 110 und die erste Schicht 120 umfasst, ist positiv dotiert. Die zweite Schichtanordnung 200, die die zweite Wel¬ lenleiterschicht 210 und die zweite Schicht 220 umfasst, ist wenigstens teilweise negativ dotiert. Die erste und die zwei¬ te Schichtanordnung sind somit auch mit einer Ga terminierten Oberfläche entsprechend dem GaN Substrat aufgewachsen.
Neben der Darstellung der Schichtanordnung sind ein Verlauf eines Brechungsindex 4 und ein Verlauf einer Dotierung D schematisch dargestellt. Die aktive Zone 3 weist einen höhe- ren Brechungsindex 4 als die daran angrenzende erste Wellen¬ leiterschicht 110 beziehungsweise zweite Wellenleiterschicht 210 auf. Die Brechungsindizes der ersten und der zweiten Wel¬ lenleiterschicht 110, 210 können annähernd gleich groß sein. Die Brechungsindizes der Mantelschichten 120, 220, die gegen- überliegend zur aktiven Zone 3 an die erste Wellenleiter¬ schicht 110 beziehungsweise die zweite Wellenleiterschicht 210 angrenzen, weisen einen niedrigeren Brechungsindex als die erste beziehungsweise die zweite Wellenleiterschicht 110, 210 auf.
Weiterhin fällt die Bandlücke von der zweiten Schicht 220 in der Wachstumsrichtung auf die zweite Wellenleiterschicht 210 ab. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die negative Dotierung 12 einen negativen ersten Spitzendotierbereich 13 auf, der im Grenzbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 angeordnet ist. Zudem steigt die
Bandlücke von der ersten Wellenleiterschicht 110 in Richtung der Wachstumsrichtung W auf die erste Schicht 120 an. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsab¬ fall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die positive Dotierung 5 einen ersten Spitzendotierbereich 6 auf, der im Grenzbereich zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der ersten
Schicht 120 angeordnet ist.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektro¬ nischen Bauelementes, wobei auf einem Substrat 1 eine Puffer¬ schicht 2 angeordnet ist. In dem dargestellten Beispiel wird GaN als Substrat 1 verwendet. Zudem ist in dem dargestellten Beispiel auf einer Ga terminierten Oberfläche des GaN Sub¬ strates eine Pufferschicht aufgewachsen. Die Wachstumsrich¬ tung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von un¬ ten nach oben. Auf der Pufferschicht 2 ist eine zweite
Schicht 220 angeordnet, die als Mantelschicht ausgebildet ist. Die zweite Schicht 220 kann Aluminium-Galliumnitrid auf¬ weisen. Auf der zweiten Schicht 220 ist eine zweite Wellen¬ leiterschicht 210 angeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht 210 kann Galliumnitrid aufweisen. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 210 ist die aktive Zone 3 angeordnet. Die akti- ve Zone 3 kann Quantentöpfe umfassen, die beispielsweise In¬ dium-Galliumnitrid aufweisen. Auf der aktiven Zone 3 ist eine erste Wellenleiterschicht 110 angeordnet. Die erste Wellen¬ leiterschicht 110 kann Galliumnitrid aufweisen. Auf der ers¬ ten Wellenleiterschicht 110 ist eine erste Schicht 120 ange- ordnet. Die erste Schicht 120 kann Aluminium-Galliumnitrid aufweisen und als Mantelschicht ausgebildet sein. Auf der ersten Schicht 120 kann eine weitere erste Schicht 130 ange¬ ordnet sein. Die weitere erste Schicht 130 kann Galliumnitrid aufweisen und als Deckschicht ausgebildet sein. Die erste und die zweite Schichtanordnung sind somit auch auf einer Ga terminierten Oberfläche entsprechend dem GaN Substrat aufgewach¬ sen .
Neben der Darstellung der Schichtanordnung sind ein Verlauf eines Brechungsindex 4 und ein Verlauf einer Dotierung D schematisch dargestellt. Zudem sind schematisch Spitzendo- tierbereiche 6, 13 der positiven Dotierung 5 im Bereich der ersten Schichtanordnung 100 und der negativen Dotierung 12 im Bereich der zweiten Schichtanordnung 200 im Grenzbereich zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der ersten
Schicht 120 beziehungsweise zwischen der zweiten Wellen¬ leiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 dargestellt. Weiterhin fällt die Bandlücke von der zweiten Schicht 220 in der Wachstumsrichtung auf die zweite Wellenleiterschicht 210 ab. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die negative Dotierung 12 einen negativen ersten Spitzendotierbereich 13 auf, der im Grenzbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 angeordnet ist. Zudem steigt die Bandlücke von der ersten Wellenleiterschicht 110 in Richtung der Wachstumsrichtung W auf die erste Schicht 120 an. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsab¬ fall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die positive Dotierung 5 einen ersten Spitzendotierbereich 6 auf, der im Grenzbereich zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der ersten
Schicht 120 angeordnet ist.
Die in den Figuren 1 bis 4 erläuterte Pufferschicht kann meh¬ rere Schichten umfassen. Zudem kann auf die Pufferschicht auch verzichtet werden.
Fig. 5 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Aufbau eines optoelektronischen Bauelementes. Dabei sind neben dem Schichtaufbau ein Verlauf der Bandlücke 8, ein Verlauf einer positiven Dotierung 5 und ein Verlauf einer Intensität 9 einer elektromagnetischen Welle dargestellt, die beim Betreiben des Bauelementes erzeugt wird. Die Bandlücke stellt einen Ab¬ stand in der Energie zwischen einem Leitungsband und dem Va- lenzband dar. Das Bauelement weist eine aktive Zone 3 auf, wobei die aktive Zone 3 zwischen einer ersten Schichtanord¬ nung 100 und einer zweiten Schichtanordnung 200 angeordnet ist. Die aktive Zone 3 weist beispielsweise Quantentöpfe auf, die zwischen Barriereschichten angeordnet sind.
In dem dargestellten Beispiel wird GaN als Substrat 1 verwendet. Zudem ist in dem dargestellten Beispiel auf einer Ga terminierten Oberfläche des GaN Substrates eine Pufferschicht aufgewachsen. Die Wachstumsrichtung W ist in Form eines Pfei- les dargestellt und geht von rechts nach links. Die Ebenen der Schichten sind senkrecht zur Wachstumsrichtung W angeordnet .
Die erste Schichtanordnung 100 weist eine erste Wellenleiter- schicht 110 auf, die an die aktive Zone 3 angrenzt. Die erste Wellenleiterschicht stellt eine Spacerschicht dar, die vor¬ zugsweise undotiert ist. Gegenüberliegend zur aktiven Zone 3 ist angrenzend an die erste Wellenleiterschicht 110 eine Blo¬ ckierschicht 10 vorgesehen, die eine Barriere für Elektronen darstellt. Angrenzend an die Blockierschicht 10 ist eine ers¬ te Schicht 120 vorgesehen, die ebenfalls als Wellenleiter¬ schicht ausgebildet ist. Angrenzend an die erste Schicht 120 ist eine weitere erste Schicht 130 vorgesehen, die als Man¬ telschicht ausgebildet ist. Angrenzend an die weitere erste Schicht 130 ist eine zusätzliche erste Schicht 140 vorgese¬ hen .
Zudem steigt die Bandlücke 8 von der ersten Schicht 110 in Richtung der Wachstumsrichtung W auf die weitere erste
Schicht 130 an. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die posi¬ tive Dotierung 5 einen ersten Spitzendotierbereich 6 auf, der im Grenzbereich zwischen der ersten Schicht 120 und der weiteren ersten Schicht 120 angeordnet ist.
Die erste Schichtanordnung 100 weist Schichten aus Halb- leitermaterial auf, wobei die einzelnen Schichten unter¬ schiedliche Zusammensetzungen aufweisen. In der Fig. 5 ist schematisch die Bandlücke 8 für freie Ladungsträger für die verschiedenen Schichten dargestellt. Die Unterschiede in den Bandlücken 8 der einzelnen Schichten sind nur schematisch dargestellt. Die Unterschiede in den Bandlücken 8 der einzel¬ nen Schichten können abhängig von den verwendeten Materialien für die Schichten und den Dotierungen größer oder kleiner sein. Analog zu dem Verlauf der Bandlücke ist auch der Ver¬ lauf der Brechungsindizes der Schichten, der jedoch nicht ex- plizit dargestellt ist. Zudem sind mit gestrichelten senk¬ rechten Linien die Grenzbereiche zwischen den einzelnen
Schichten schematisch dargestellt.
Die erste Wellenleiterschicht 110 kann beispielsweise Galli- umnitrid oder Indium-Galliumnitrid aufweisen. Die Blockier¬ schicht 10 kann beispielsweise Aluminium-Galliumnitrid oder Aluminium-Indium-Galliumnitrid aufweisen. Der Aluminiumanteil kann im Bereich zwischen 8 und 40% liegen. Die erste Schicht 120 kann Galliumnitrid oder Indium-Galliumnitrid aufweisen. Beispielsweise können sich die erste Wellenleiterschicht 110 und die erste Schicht 120 im Anteil des Indiums unterschei¬ den. Der Indiumanteil kann in der ersten Wellenleiterschicht und in der ersten Schicht 120 im Bereich zwischen 0 und 10% liegen. Die aktive Zone 3 kann eine Quantentöpfstruktur mit Indium-Galliumnitrid aufweisen.
Zudem kann die aktive Zone 3 auch eine Quantentopfstruktur mit Galliumnitrid oder Aluminium-Galliumnitrid aufweisen. In dieser Ausführungsform können der erste Wellenleiter 110 und die erste Schicht 120 auch aus Aluminium-Galliumnitrid beste¬ hen, wobei sich der Aluminiumanteil zwischen dem ersten Wellenleiter 110 und der ersten Schicht 120 unterscheiden. Die weitere erste Schicht 130 kann aus Aluminium- Galliumnitrid, Aluminium-Indium-Galliumnitrid bestehen. Ins¬ besondere kann der Aluminiumanteil zwischen 1 und 10 ~6 variie ren. Die zusätzliche erste Schicht 140 kann beispielsweise Galliumnitrid aufweisen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die einzelnen Schichten der ersten Schichtanordnung 100 unterschiedliche positive Dotierungen aufwei¬ sen . Die zweite Schichtanordnung 200 weist angrenzend an die akti¬ ve Zone 3 eine zweite Wellenleiterschicht 210 auf. Die zweite Wellenleiterschicht 210 kann aus Galliumnitrid oder aus Indi¬ um-Galliumnitrid bestehen. Zudem kann die zweite Wellen¬ leiterschicht 210 zum Beispiel aus Galliumnitrid oder Alumi- nium-Galliumnitrid bestehen. An die zweite Wellenleiter¬ schicht 210 schließt sich eine zweite Schicht 220 an. Die zweite Schicht 220 ist in dem dargestellten Ausführungsbei¬ spiel ebenfalls als Wellenleiterschicht ausgebildet. Bei¬ spielsweise kann die zweite Schicht 220 aus Aluminium- Galliumnitrid, Galliumnitrid oder Indium-Aluminiumnitrid be¬ stehen. An die zweite Schicht 220 schließt sich eine weitere zweite Schicht 230 an. Die weitere zweite Schicht 230 ist als Mantelschicht ausgebildet und kann beispielsweise aus Alumi¬ nium-Galliumnitrid, Indium-Gallium-Nitrid, Aluminium-Indium- Galliumnitrid bestehen. Der Aluminiumanteil kann beispiels¬ weise zwischen 1 und 10% liegen.
An die weitere zweite Schicht 230 schließt sich eine zusätz¬ liche zweite Schicht 240 an. Die zusätzliche zweite Schicht 240 kann beispielsweise aus Galliumnitrid bestehen.
Die Intensität 9 der elektromagnetischen Welle ist vorwiegend im Bereich der aktiven Zone 3 und der angrenzenden Wellenleiter 110,120,210,220 hoch. Ein Aspekt der vorliegenden technischen Lösung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, bei dem die positive oder negative Dotierung im Bereich einer vorge- gebenen Mindestidentität unter einer vorgegebenen Maximaldotierung liegt.
In dem vorliegenden Beispiel ist die erste Wellenleiter- schicht 110 undotiert. Erst in der Blockierschicht 10 steigt die positive Dotierung auf Werte von über 1 x 1019 1/cm3 an. Abhängig von der gewählten Ausführung kann an der Grenzfläche zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der Blockierschicht 10 ein Spitzendotierbereich 6 ausgebildet sein, um den Spannungsabfall zu reduzieren. Somit steigt in diesem
Fall die positive Dotierung 5 bereits in der ansonsten undo¬ tierten ersten Wellenleiterschicht 110 an.
Die positive Dotierung fällt jedoch nach der Blockierschicht 10 in der ersten Schicht 120 wieder auf einen Wert von 1 x
1018 1/cm3 ab. In dem dargestellten Beispiel bleibt die Dotie¬ rung in der ersten Schicht 120 bis in den Grenzbereich zu der weiteren ersten Schicht 130 im Bereich von 1 x 1018/cm3. Erst kurz vor dem Grenzbereich steigt die positive Dotierung 5 in einem positiven ersten Spitzendotierbereich 6 bis auf einen Wert von 2 x 1019 1/cm3 an.
In der weiteren ersten Schicht 130 fällt die Dotierung von diesem Maximalwert des ersten Spitzendotierbereiches 6 wieder auf einen geringeren Wert ab. Der geringere Wert ist in die- sem Ausführungsbeispiel eine Dotierung von 1 x 1018/cm3. Erst ab einem festgelegten Abstand zur aktiven Zone 3 steigt die positive Dotierung 5 über eine Stufe 11 wieder auf einen Wert von ungefähr 1 x 1019/cm3 innerhalb der weiteren ersten
Schicht 130 an. Der festgelegte Abstand kann etwas vor der Mitte der weiteren ersten Schicht 130 sein. Beim Übergang von der weiteren ersten Schicht 130 zur zusätzlichen ersten
Schicht 140 steigt die positive Dotierung 5 erneut weiter an bis auf einen Wert von 2 x 1019/cm3, um eine größere Oberflä¬ chendotierung zu erreichen. In der zusätzlichen ersten
Schicht 140 bleibt die Dotierung konstant. Mithilfe der Spitzendotierbereiche 6 wird erreicht, dass trotz der geringen positiven Dotierung in der ersten Schicht 120, die ebenfalls als Wellenleiter eingesetzt ist, und in der weiteren ersten Schicht 130 gute optoelektronische Eigen- schaffen bereitgestellt werden können. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Höhe des ersten Spitzendo- tierbereiches 6, der näher an der aktiven Zone 3 angeordnet ist und deshalb eine größere Intensität der elektromagneti¬ schen Welle 9 vorliegt, geringer gewählt werden als der Spit- zendotierbereich 6, der weiter von der aktiven Zone 3 entfernt ist. Die Stufe 11, an der die positive Dotierung 5 in¬ nerhalb der weiteren ersten Schicht 130 ansteigt, führt eben¬ falls zu einer verbesserten elektrischen Leitfähigkeit und damit zu einem geringeren Widerstand.
Aufgrund des ersten Spitzendotierbereichs 6, der einen posi¬ tiven Dotierpeak darstellt, und in der Wachstumsrichtung W gesehen am Übergangsbereich zwischen einer Schicht mit einer kleinen Bandlücke 8 zu einer Schicht mit einer großen Bandlü- cke 8 vorgesehen ist, wird eine gute Flussspannung Uf erreicht .
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektro¬ nischen Bauelementes, das in Bezug auf den Schichtaufbau und der Wachstumsrichtung W gemäß der Ausführungsform der Fig. 5 aufgebaut ist. Jedoch unterscheidet sich die Ausführungsform der Fig. 6 gegenüber der Ausführungsform der Fig. 5 in dem Verlauf der positiven Dotierung 5 in der ersten Schichtanordnung 100. Die positive Dotierung ist bis zu einem Maximum des ersten Spitzendotierbereiches 6 identisch zum Profil der Fig. 5. Jedoch steigt die Dotierung nach dem Abfall des ersten Spitzendotierbereiches 6 innerhalb der weiteren ersten
Schicht 130 in Form einer Rampe, vorzugsweise kontinuierlich bis auf einen Wert von 2 x 1019 1/cm3 an. Der Wert von 2 x 1019 1/cm3 wird z.B. innerhalb eines Drittels oder einer Hälfte der Dicke der weiteren ersten Schicht 130 erreicht. Anschlie¬ ßend steigt die Dotierung beim Übergang zwischen der weiteren ersten Schicht 130 zur zusätzlichen ersten Schicht 140 auf Werte von 4 x 1019 an. Somit wird innerhalb der weiteren ers¬ ten Schicht 130 eine höhere Dotierung und innerhalb der zu¬ sätzlichen ersten Schicht 140 eine höhere Dotierung gegenüber der Ausführungsform der Figur 5 erreicht. Somit wird ein Kom- promiss für eine etwas erhöhte Absorption aufgrund der höhe¬ ren Dotierung und eine verbesserte Flussspannung Uf gewählt. Zudem wird eine Zentrierung der elektromagnetischen Welle in dem Bereich der aktiven Zone realisiert. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, die für die aktive Zone 3, die erste Schichtanordnung 100 und die positive Do¬ tierung 5 der Ausführungsform der Fig. 6 entspricht. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 6 ist jedoch die Intensität 9 der elektromagnetischen Welle in Richtung auf die zweite Schichtanordnung 200 verschoben. Dies wird beispiels¬ weise dadurch erreicht, dass die zweite Wellenleiterschicht 210 größer, das heißt dicker ausgebildet ist im Vergleich zur zweiten Wellenleiterschicht 210 der Fig. 6. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann eine Verschiebung der Intensi- tät der Welle in Richtung auf die zweite Schichtanordnung 200, das heißt in Richtung auf die n-Seite durch eine ent¬ sprechende Änderung der Materialzusammensetzung erreicht werden. Die Verschiebung der optischen Welle kann beispielsweise durch eine Erhöhung der Indiumkonzentration oder durch eine Absenkung der Aluminiumkonzentration in der zweiten Schichtanordnung 200 oder durch eine entsprechende breitere Dicke des zweiten Wellenleiters auf der n-Seite erreicht werden.
Durch die Verschiebung der Intensität 9 der elektromagneti¬ schen Welle in Richtung auf die n-Seite weist die Intensität der elektromagnetischen Welle auf der p-Seite, das heißt im Bereich der ersten Schichtanordnung 100 eine geringere Intensität auf. Damit wird durch die positive Dotierung in der Schichtanordnung 100 eine geringere Absorption der elektromagnetischen Welle verursacht. Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines elektroopti- schen Bauelementes, das in Bezug auf die zweite Schichtanord¬ nung 200 gemäß der Fig. 5 ausgebildet ist. Zudem sind die erste Wellenleiterschicht 110, die Blockierschicht 10 und die erste Schicht 120 gemäß der Fig. 5 ausgebildet. Weiterhin ist auch die positive Dotierung 5 bis in den Endbereich der weiteren ersten Schicht 130 gemäß der Fig. 5 ausgebildet. Im Ge¬ gensatz zur Fig. 5 weist die zusätzliche erste Schicht 140 eine größere Bandlücke als die weitere erste Schicht 130 auf. Zudem grenzt an die zusätzliche erste Schicht 140 eine Ab¬ schlussschicht 150 an, die eine kleinere Bandlücke als die zusätzliche erste Schicht 1 aufweist. Die Dotierung 5 weist im Übergangsbereich zwischen der weiteren ersten Schicht 130 einen zweiten Spitzendotierbereich 7 mit einer Dotierung von 2 x 1019 1/cm3 auf. Somit wird ein zweiter Spitzendotierbe¬ reich 7 erhalten, dessen maximale Dotierung über der maximalen Dotierung des ersten Spitzendotierbereiches 6 liegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die maximale Dotie¬ rung des ersten Spitzendotierbereiches 6 im Bereich von 1 x 1019 1/cm3. Dies entspricht der maximalen Dotierung in der Blockierschicht 10.
Innerhalb der zusätzlichen ersten Schicht 140 sinkt die Do¬ tierung auf einen Wert von 2 x 1019/cm3 ab. Weiterhin steigt die Dotierung beim Übergang zwischen der zusätzlichen Schicht 140 und der Abschlussschicht 150 auf Werte von 1 x 1020/cm3 an. Mithilfe dieser Ausführungsform wird eine mehrstufige p- Mantelschicht erreicht, wobei eine bessere Flussspannung Uf durch eine geringere Bandlücke im Bereich der weiteren ersten Schicht 130 erreicht wird. Erst die zusätzliche erste Schicht 140 weist die Bandlücke auf, die in der Ausführungsform der Fig. 5 bereits die weitere erste Schicht 130 aufweist. Somit wird eine bessere Flussspannung Uf durch einen geringeren Aluminiumgehalt im Bereich der abgesenkten Dotierung der wei- teren ersten Schicht 130 erreicht.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im Wesentli¬ chen der Ausführungsform der Fig. 8 entspricht, wobei jedoch der Materialübergang zwischen der ersten Schicht 120 und der weiteren ersten Schicht 130 in der Weise ausgeführt ist, dass die Bandlücke in Form einer Rampe ansteigt. Ebenso ist der Übergang zwischen der weiteren ersten Schicht 130 und der zu- sätzlichen ersten Schicht 140 in der Weise ausgebildet, dass die Bandlücke in Form einer Rampe ansteigt. In analoger Weise ändert sich auch die Bandlücke 8 in Form von Rampen.
Weiterhin sind die ersten und zweiten Spitzendotierbereiche 6, 7 im Übergangsbereich zwischen der ersten Schicht 120 zur weiteren ersten Schicht 130 beziehungsweise zwischen der wei¬ teren ersten Schicht 130 und der zusätzlichen ersten Schicht 140 wenigstens so breit ausgeführt, wie die Rampen ausgeführt sind. Dies bedeutet, dass die Dotierung jeweils in der
Schicht mit der niedrigeren Bandlücke ansteigt und erst nach Erreichen des Endes der Rampe an der höheren Bandlücke die Dotierung 5 wieder abfällt. Sowohl bei der Ausführungsform der Fig. 8 als auch bei der Ausführungsform der Fig. 9 wird die positive Dotierung 5 im Bereich einer hohen Intensität 9 der elektromagnetischen Welle, das heißt im Bereich von größer als 5% der maximalen Intensität niedrig dotiert. Dadurch wird eine geringere Absorption realisiert.
Aufgrund der HeteroÜbergänge der Materialien von einer klei- nen zu einer großen Bandlücke in Form einer Rampe wird eine verbesserte Flussspannung Uf erreicht. Zudem ist vorzugsweise die maximale Dotierung des zweiten Spitzendotierbereiches 7 größer als die maximale Dotierung des ersten Spitzendotierbe¬ reiches 6.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform eines elektrooptischen Bauelementes, das im Wesentlichen gemäß der Fig. 8 ausgebil¬ det ist, wobei jedoch im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 8 die Dotierung 5 im Bereich der Spitzendotierbereiche 6, 7 langsamer in Form einer Rampe ansteigt. Dies bedeutet, dass die Dotierung bereits in einem größeren Abstand zum Materialübergang zur nächsten Schicht beginnt anzusteigen. Der Abfall kann genauso steil erfolgen wie in der Ausführungsform der Fig. 8.
Dadurch wird ein breiterer Bereich erreicht, in dem die Do- tierung 5 am Endbereich der ersten Schicht 120 beziehungsweise am Endbereich der weiteren ersten Schicht 130 ansteigt. Somit wird sichergestellt, dass eine ausreichend hohe Dotie¬ rung am Heterointerface zwischen den Schichten mit unterschiedlichen Bandlücken vorgesehen ist. Dadurch wird eine gu- te Flussspannung Uf erreicht.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauelementes, das in Bezug auf die Ausbildung der Schichtanordnungen 100, 200 gemäß Fig. 5 aufgebaut ist. Die Dotierung 5 unter- scheidet sich jedoch gegenüber der Ausbildungsform der Fig. 5 darin, dass die positive Dotierung 5 bereits in einem festge¬ legten Abstand der Materialgrenze in Richtung auf ein Material mit einer größeren Bandlücke ansteigt. Zudem werden auch ein Anstieg und/oder ein Abfall der Dotierung 5 beispielswei- se von der Blockierschicht 10 in Richtung auf die erste
Schicht 120 mit einer größeren Rampe ausgeführt. Zudem be¬ ginnt das Ansteigen der Dotierung 5 im Übergangsbereich zwischen der ersten Schicht 120 und der weiteren ersten Schicht 130 bereits in einem größeren Abstand zur Schichtgrenze.
Weiterhin wird ein Abfallen der Dotierung 5 nach einem Maximum des ersten Spitzendotierbereiches 6 auf einen niedrigeren Wert mit einer Rampe ausgeführt. Zudem sinkt die Dotierung 5 in der weiteren ersten Schicht 130 nur auf einen Wert von 1 x 1019/cm3 ab. Die verwendeten Dotierrampen an den HeteroÜbergängen führen dazu, dass eine ausreichend hohe Dotierung am Heterointerface zwischen den unterschiedlichen Schichten mit den unterschiedlich hohen Bandlücken bereitgestellt wird. Weiterhin kann zusätzlich eine graduelle Absenkung der Dotie- rung nach dem Maximalwert des Spitzendotierbereiches 6 bezie¬ hungsweise nach der Blockierschicht 10 verwendet werden.
Dadurch wird eine gute, d.h. eine niedrige Flussspannung Uf erreicht . Beispielsweise kann die positive Dotierung 5 in der Weise ge¬ wählt werden, dass die Dotierung im Bereich einer hohen Intensität 9 der elektromagnetischen Welle, das heißt bei einer Intensität größer 26% des Maximums, eine niedrige Dotierung im Bereich von 1 x 1018 /cm3 aufweist.
Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der
Schichtaufbau der Ausführungsform der Fig. 11 entspricht. Die Dotierung entspricht bis zum Erreichen des Maximalwertes des ersten Spitzendotierbereiches 6 ebenfalls der Ausführungsform der Fig. 10. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 11 verbleibt die Dotierung 5 nach dem Abfall des Spitzendotierbereiches 6 im Bereich der weiteren ersten Schicht 130 nicht konstant, sondern steigt nach Erreichen eines Minimums nach der Rampe auf einen höheren Wert an. Das Minimum kann in einem Bereich zwischen 1 bis 5 x 1018 /cm3 liegen. Der höhere Wert der Dotierung kann bei 1 x 1019/cm3 liegen. Vor Erreichen der Abschlussschicht 150 steigt die positive Dotierung 5 auf einen Wert von 5 x 1019/cm3 an. Dadurch wird ein Kompromiss zwischen einer guten Flussspannung Uf und einer geringen Absorption erreicht.
Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauelemen- tes, das im Aufbau der Ausführungsform der Fig. 12 entspricht, wobei jedoch im Gegensatz zwischen der Blockierschicht 10 und der ersten Schicht 120 eine weitere Mantel¬ schicht 160 ausgebildet ist. Die weitere Mantelschicht 160 weist die gleiche Bandlücke wie die weitere erste Schicht 120 auf. Die negative Dotierung 5 sinkt nach der Blockierschicht 10 in Form einer Rampe über die weitere Mantelschicht 160 und einen Anfangsbereich der ersten Schicht 120 auf den Wert von 3 x 1018 /cm3 ab. Zudem steigt im Gegensatz zur Dotierung 5 der Ausführungsform der Fig. 12 die Dotierung nach Erreichen eines Minimums nach dem ersten Spitzendotierbereich 6 und nach Erreichen eines minimalen Dotierungswertes im Bereich von 1 bis 5 x 1018 /cm3 in der weiteren ersten Schicht 130 wieder in Form einer Rampe an und erreicht innerhalb der weiteren ersten Schicht 130 ei¬ ne Dotierung im Bereich von 2 x 1019 /cm3. Das Dotierprofil der positiven Dotierung 5 ist in der Weise gewählt, dass im Bereich einer hohen Intensität 9 der elekt¬ romagnetischen Welle, das heißt bei einer Intensität größer 17% des maximalen Wertes eine niedrige Dotierung vorliegt. Dadurch wird eine geringere Absorption der elektromagneti- sehen Welle erreicht. Zudem sind Dotierrampen am HeteroÜbergang eines Materials von einer kleinen zu einer großen Bandlücke vorgesehen, um eine ausreichend hohe Dotierung am Hete- rointerface, das heißt im Grenzbereich zwischen den zwei Schichten zu erreichen. Zusätzlich kann graduell eine Absen- kung der Dotierung nach dem Grenzübergang vorgesehen sein.
Damit wird eine niedrige Flussspannung Uf erreicht. Mit nied¬ riger Intensität der elektromagnetischen Welle im Bereich der Mantelschichten wird eine ansteigende Dotierung realisiert. Dies stellt einen Kompromiss für eine gute Flussspannung und eine geringe Absorption dar. Aufgrund des mehrstufigen Mantelschicht wird eine bessere Wellenführung erreicht.
Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform, deren Schichtauf¬ bau für die zweite Schichtanordnung 200, die aktive Zone 3 , die erste Wellenleiterschicht 110, die erste Schicht 120, die Blockierschicht 10 und die weitere erste Schicht 130 der Fig. 5 entspricht. Im Gegensatz zur Ausführung der Fig. 5 ist die weitere erste Schicht 130 dünner ausgeführt und geht in eine zusätzliche Schicht 140 mit einer niedrigeren Bandlücke über. An die zusätzliche erste Schicht 140 schließt sich eine Ab¬ schlussschicht 150 an, die eine noch niedrigere Bandlücke als die zusätzliche erste Schicht 140 aufweist. Die Dotierung 5 fällt nach dem ersten Spitzendotierbereich 6 nach dem Übergang von der ersten Schicht 120 auf die weitere erste Schicht 130 in Form einer Rampe auf einen Wert von 1 x 1018/cm3 ab. Anschließend steigt die positive Dotierung 5 beim Übergang von der weiteren ersten Schicht 130 zur zusätzlichen ersten Schicht 140 bis auf einen Wert von 1 x 1019 /cm3 in Form einer Rampe an. Beim Übergang von der zusätzlichen ersten Schicht 140 zur Abschlussschicht 150 steigt die Dotierung erneut auf einen Wert von 1 x 1020 /cm3 an. Der Anstieg erfolgt bereits vor Erreichen des Endes der zusätzlichen ersten Schicht 140.
Die vorgesehene positive Dotierung 5 ist in der Weise ausge¬ führt, dass im Bereich mit hoher Intensität 9 der elektromag¬ netischen Welle, das heißt in einem Bereich größer von 26% der maximalen Intensität eine niedrige Dotierung vorliegt. Dadurch wird eine geringere Absorption erreicht. Zudem sind
Dotierrampen am HeteroÜbergang von einer kleinen zu einer hohen Bandlücke vorgesehen, um eine ausreichend hohe Dotierung am Heterointerface zu erreichen. Weiterhin wird graduell eine Absenkung der Dotierung nach dem Heterointerface durchge- führt. Dadurch wird eine niedrige Flussspannung Uf bereitge¬ stellt. Mit niedriger Intensität der Welle im Mantelbereich, das heißt im Bereich der zusätzlichen ersten Schicht 140 steigt die positive Dotierung an. Dies stellt einen Kompro- miss für eine gute Flussspannung Uf und eine geringe elektro- magnetische Absorption dar. Mithilfe der mehrstufigen Mantelschicht wird eine bessere Wellenführung erreicht.
Fig. 15 zeigt in einer schematischen Darstellung den Schichtaufbau gemäß Fig. 5, wobei die Bandlücken der Materialschich- ten angegeben sind. In dem dargestellten Beispiel wird GaN als Substrat 1 verwendet. Zudem ist in dem dargestellten Bei¬ spiel auf einer Ga terminierten Oberfläche des GaN Substrates eine Pufferschicht aufgewachsen. Die Wachstumsrichtung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von rechts nach links.
Im Gegensatz zur Fig. 5 wird die negative Dotierung 12 in der zweiten Schichtanordnung 200 dargestellt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die aktive Zone 3 wenigstens zwei Quantentöpfe 15,16 aufweisen, die jeweils von zwei Bar¬ riereschichten 17,18,19 begrenzt sind. Die Barriereschichten 17,18,19 können eine negative Dotierung 12 aufweisen, die z.B. im Bereich von 1 x 1018/cm3 liegt. Die Schichten der Quantentöpfe, d.h. die Quantenfilme selbst sind undotiert. Zudem weist eine zweite Wellenleiterschicht 210, die an die aktive Zone 3 angrenzt, eine negative Dotierung 12 auf, die z.B. im Bereich von 1 x 1018/cm3 liegt. Die negative Dotierung 12 ist in Richtung weg von der aktiven Zone 3 bis nahe an einen Grenzbereich zur zweiten Schicht 220 konstant und steigt dann in Form eines negativen ersten Spitzendotierbereiches 13 auf einen Wert von 1 x 1019/cm3 an. Anschließend fällt die ne¬ gative Dotierung 12 im ersten Spitzendotierbereich 13 in der zweiten Schicht 220 wieder auf einen Wert von 1 x 1018/cm3 ab.
In der zweiten Schicht 220 bleibt die negative Dotierung 12 im Bereich der Größenordnung von 1 x 1018/cm3. Zum Ende der zweiten Schicht 220 steigt die negative Dotierung 12 vor Er- reichen der weiteren zweiten Schicht 230 in einem zweiten negativen Spitzendotierbereich 14 auf einen Wert von 1 x
1019/cm3 an, um anschließend in der weiteren zweiten Schicht 230 auf einen Wert von 2 x 1018 abzufallen. In der weiteren zweiten Schicht 230 bleibt die negative Dotierung 12 bis in die zusätzliche zweite Schicht 240 annähernd im Bereich von 2 x 1018/cm3 konstant. Damit sind die Schichten der zweiten Schichtanordnung 200, in denen beim Betrieb des Bauelementes die elektromagnetische Welle eine Intensität 9 aufweist, die über einem Mindestwert liegt, gering dotiert. Damit entstehen geringe Absorptionsverluste. Zudem sind die Heterogrenzfla¬ chen zwischen den Schichten mit negativen Spitzendotierberei- chen, das heißt Dotierspikes, hochdotiert. Damit wird eine gute, d.h. niedrige Flussspannung Uf erreicht. Zudem ist die elektromagnetische Welle mit der Intensität 9 auf die aktive Zone 3 zentriert. Damit ist ein hoher Füllfaktor gegeben und es wird eine gute Laserschwelle erreicht.
Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines elektroopti- schen Bauelementes, das im Schichtaufbau der Ausführungsform der Fig. 15 entspricht. In Bezug auf die negative Dotierung
12 entspricht Fig. 16 bis auf die aktive Zone 3 ebenfalls der Ausführungsform der Fig. 15. Im Gegensatz zu Fig. 15 weist die aktive Zone 3 in den drei Barriereschichten 17,18,19, die die zwei Quantentöpfe 15,16 begrenzen, jeweils eine negative Dotierung 12 auf, die im Bereich von 5 x 1018 /cm3 liegt. Zudem sind die Schichten der zweiten Schichtanordnung 200 in der Weise ausgebildet, dass die negative Dotierung 12 in Be- zug auf die Intensität 9 der elektromagnetischen Welle in der Weise ausgebildet ist, dass bei einer Intensität 9 der elekt¬ romagnetischen Welle größer als 8% des Maximums der elektro¬ magnetischen Welle eine niedrige negative Dotierung 12 von 1 x 1018 /cm3 oder niedriger vorliegt.
Fig. 17 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektro¬ nischen Bauelementes, das in Bezug auf den Schichtaufbau identisch zu der Ausführungsform der Fig. 15 ist. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 16 ist die zweite Wel- lenleiterschicht 210 und die zweite Schicht 220 bis auf den negativen ersten Spitzendotierbereich 13 und den negativen zweiten Spitzendotierbereich 14 niedrig dotiert, das heißt, es ist eine Dotierung kleiner als 1 x 1017/cm3 oder keine Dotierung vorgesehen. Die Barriereschichten 17,18,19 der akti- ven Zone 3 sind entsprechend der Ausführungsform der Fig. 16 hoch dotiert. Im Übergangsbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 ist ein ne¬ gativer erster Spitzendotierbereich 13 ausgebildet, wobei die Dotierung in Richtung weg von der aktiven Zone 3 gesehen im Endbereich der zweiten Wellenleiterschicht 210 beginnt und nach Überschreiten des maximalen Wertes im Anfangsbereich der zweiten Schicht 220 wieder absinkt.
In der gleichen Weise ist die negative Dotierung 12 im Über- gangsbereich zwischen der zweiten Schicht 220 und der weiteren zweiten Schicht 230 ausgebildet. Dabei steigt die negati¬ ve Dotierung ebenfalls im Endbereich der zweiten Schicht 220 von einem Wert kleiner 1 x 1017/cm3 bis auf einen Wert von 1 x 1019/cm3 an und sinkt anschließend in der weiteren zweiten Schicht 230 auf einen Wert von 3 x 1018 /cm3 ab. Im Bereich der weiteren zweiten Schicht 230 bleibt die negative Dotie¬ rung 12 im Bereich von 3 x 1018 konstant. Ebenso im Bereich der zusätzlichen zweiten Schicht 240. Fig. 18 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das opto¬ elektronische Bauelement den gleichen Schichtaufbau wie in Fig. 15 aufweist. Die aktive Zone 3 weist in der dargestell- ten Ausführungsform zwei Quantentöpfe 15,16 auf, die von je¬ weils einer Barriereschicht 17,18,19 begrenzt sind. Die mitt¬ lere Barriereschicht 18 weist eine negative Dotierung 12 auf, die im Bereich von 3 x 1018/cm3 liegt. Die beiden äußeren Barriereschichten 17,19 weisen eine negative Dotierung 12 auf, die im Bereich von 2 x 1018/cm3 liegt. Die zweite Wellenleiterschicht 210 ist gering dotiert, das heißt, es ist eine negative Dotierung vorgesehen, die kleiner als 1 x 1017 ist. Weiterhin ist ein negativer erster Spitzendotierbereich 13 im Übergang zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 vorgesehen. Der erste negative Spitzendo- tierbereich 13 weist im Vergleich zur Ausführungsform der Fig. 17 eine größere Breite auf. Die negative Dotierung kann sich in die zweite Wellenleiterschicht 210 und in die zweite Schicht 220 bis zu 10 nm, 20 nm oder sogar 30 nm oder mehr erstrecken. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass im
Grenzbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 eine ausreichend hohe Dotierung vor¬ liegt. In der gleichen Weise ist der negative zweite Spit- zendotierbereich 14 ausgebildet, sodass sich die negative Do- tierung über eine Tiefe von 10 nm, 20 nm oder bis zu 30 nm oder mehr in den Endbereich der zweiten Schicht 220 und in den Anfangsbereich der weiteren zweiten Schicht 230 erstreckt. In der weiteren zweiten Schicht 230 verbleibt die Dotierung im Bereich von 3 x 1018 konstant. Ebenso in der zu- sätzlichen zweiten Schicht 240.
Durch die Ausbildung des Dotierungsprofils in Form einer Rampe mit entsprechenden Breiten wird eine niedrige Flussspannung Uf erreicht. Zudem ist die mittlere Barriereschicht 18 der aktiven Zone 3 zwischen den Quantentöpfen höher dotiert. Dadurch wird eine verbesserte Injektion erreicht. Fig. 19 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektro¬ nischen Bauelementes, dessen Schichten gemäß dem Bauelement der Fig. 15 ausgebildet sind. Zudem weist die zweite Schicht¬ anordnung 200 einen negativen ersten Spitzendotierbereich 13 und einen negativen zweiten Spitzendotierbereich 14 auf. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 18 ist der negative erste Spitzendotierbereich 13 breiter ausgebildet. Der negative Spitzendotierbereich 13 kann eine Breite von 20 nm, 40 nm, 60 nm oder mehr aufweisen. Dabei kann der negative erste Spitzendotierbereich 13 zu gleichen Teilen in der zweiten
Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 angeord¬ net sein. Zudem weist der erste negative Spitzendotierbereich
13 eine Dotierung im Bereich von 2 x 1019/cm3 auf. Die zweite Wellenleiterschicht 210 ist außerhalb des ersten Spitzendo- tierbereiches 13 nahezu undotiert, das heißt, die Dotierung liegt bei oder unter 1 x 1017/cm3. Ebenso weist der negative zweite Spitzendotierbereich 14 eine Breite von 20 nm, 40 nm, 60 nm oder mehr auf. Der negative zweite Spitzendotierbereich
14 ist vorzugsweise zu gleichen Teilen in der zweiten Schicht 220 und in der weiteren zweiten Schicht 230 ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform weist der zweite negative Spitzendotierbereich 14 eine Dotierung im Bereich von 1 x 1019/cm3 auf. Die aktive Zone 3 weist in dem dargestellten Ausführungsbei¬ spiel zwei Quantentöpfe 15,16 auf, die von drei Barriere¬ schichten 17,18,19 begrenzt sind. Dabei weisen die dritte Barriereschicht 19 und die zweite Barriereschicht 18 jeweils eine negative Dotierung auf, die im Bereich von 5 x 1018/cm3 liegt. Die erste Barriereschicht 17, die an die erste
Schichtanordnung 100 angrenzt, ist im Wesentlichen undotiert, das heißt, die erste Barriereschicht 17 weist eine Dotierung auf, die kleiner als 1 x 1017/cm3 ist. Auch mit dieser Ausführungsform werden geringe Absorptionsverluste der elektromagnetischen Welle erreicht. Zudem werden aufgrund der breiten Ausbildung der negativen ersten und zweiten Spitzendotierbereiche 13, 14 gute Werte für die Flussspannung Uf erreicht. Durch die hohe Dotierung der Barriereschichten 18,19 wird eine gute Injektion in die aktive Zone ermöglicht. Fig. 20 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im Wesentli¬ chen dem Schichtaufbau der Ausführungsform der Fig. 15 entspricht, wobei sich jedoch im Übergangsbereich zwischen der aktiven Zone 3 und der zweiten Wellenleiterschicht 210 und zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 und der zweiten Schicht 220 und der weiteren zweiten Schicht 230 sich die Materialzusammensetzung kontinuierlich ändert, sodass die Bandlücke 8 im Übergangsbereich in Form einer Rampe ausgebildet ist. Weiterhin weist die dritte Barriereschicht 19, die zwischen der zweiten Wellenleiter- schicht 210 und dem zweiten Quantentopf 16 ausgebildet ist, eine negative Dotierung auf, die im Bereich von 5 x 1018/cm3 liegt. Die zweite Barriereschicht, die zwischen einem ersten Quantentopf 15 und dem zweiten Quantentopf 16 angeordnet ist, weist eine negative Dotierung auf, die im Bereich von 4 x 1018/cm3 liegt. Die erste Barriereschicht 17, die zwischen dem ersten Quantentopf 15 und der ersten Schichtanordnung 100 angeordnet ist, weist im Wesentlichen eine geringe negative Do¬ tierung unter 1 x 1017/cm3 oder keine Dotierung auf. Der negative erste und zweite Spitzendotierbereich 13, 14 sind jeweils im Übergangsbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 beziehungsweise zwischen der zweiten Schicht 220 und der weiteren zweiten Schicht 230 angeordnet. Somit liegen die negativen ersten und zweiten Spitzendotierbereiche 13, 14 im Rampenbereich der
Schichtübergänge. Vorzugsweise sind die Spitzendotierbereiche 13,14 mindestens so breit wie die Rampen und beginnen und en¬ den in den jeweiligen angrenzenden Schichten. Die negativen ersten und zweiten Spitzendotierbereiche 13, 14 weisen vor- zugsweise eine Breite von 20 nm, 40 nm oder 60 nm und mehr auf. Der erste und der zweiten negative Spitzendotierbereich 13, 14 weisen eine Dotierung auf, die im Bereich von 5 x 1018/cm3 liegt. Außerhalb des ersten Spitzendotierbereiches 13 ist die zweite Wellenleiterschicht 210 im Wesentlichen undo¬ tiert, das heißt, die Dotierung ist kleiner als 1 x 1017. Zu¬ dem ist die zweite Schicht 220 im Bereich außerhalb des ers¬ ten und des zweiten Spitzendotierbereiches 13, 14 im Wesent- liehen negativ undotiert, das heißt, die Dotierung liegt im Bereich kleiner 1 x 1017/cm3. Die weitere zweite Schicht 230 und die angrenzende zusätzliche zweite Schicht 240 weisen ei¬ ne negative Dotierung auf, die im Bereich von 3 x 1018/cm3 liegt .
Durch die Ausbildung der Heterogrenzflachen zwischen den einzelnen Schichten in Form von Rampen in Bezug auf die Materialzusammensetzung und die damit verbundene rampenartig an¬ steigende oder abfallende Bandlücke wird eine niedrige Fluss- Spannung Uf erreicht.
Fig. 21 zeigt eine weitere Ausführungsform, deren Schichtauf¬ bau der Fig. 15 entspricht. Zudem weist die negative Dotie¬ rung 12 im Übergangsbereich zwischen der zweiten Wellen- leiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 einen negativen ersten Spitzendotierbereich 13 auf, der in Form einer relativ breiten Spitze ausgebildet ist, die gemäß dem negativen ers¬ ten Spitzendotierbereich 13 der Fig. 18 ausgebildet ist. Die Breite kann dabei im Bereich von 20 nm, 40 nm, 60 nm oder mehr liegen. Die zweite Wellenleiterschicht 210 ist außerhalb des negativen ersten Spitzendotierbereiches 13 im Wesentli¬ chen undotiert, das heißt die Dotierung liegt unter 1 x
1017/cm3. Ungefähr in der Mitte der Schichtdicke der zweiten Schicht 220 steigt die Dotierung von einem Wert unter 1 x 1017/cm3 auf einen Wert von 3 x 1018/cm3 an und bleibt in Richtung auf die weitere zweite Schicht 230 im Wesentlichen kon¬ stant, bis kurz vor Erreichen des Endes der zweiten Schicht 220 weg von der aktiven Zone 3 gesehen der negative zweite Spitzendotierbereich 14 ausgebildet ist. Der zweite Spit- zendotierbereich 14 ist in der Breite schmäler ausgebildet als der negative erste Spitzendotierbereich 13. Die Breite des negativen zweiten Spitzendotierbereiches 14 kann z.B. unter 30 nm, insbesondere unter 20 nm liegen. Der negative erste Spitzendotierbereich 13 weist eine Spit¬ zendotierung von 2 x 1019/cm3 auf. Der negative zweite Spit- zendotierbereich 14 weist eine Dotierung im Bereich von 1,5 x 1019/cm3 auf. Innerhalb der weiteren zweiten Schicht 230 fällt die negative Dotierung 12 nach dem negativen zweiten Spit- zendotierbereich 14 auf einen Wert von 4 x 1018/cm3 ab. Im Übergang von der weiteren zweiten Schicht 230 zur zusätzlichen zweiten Schicht 240 wird die Dotierung auf einen Wert von 1 x 1018 abgesenkt.
Die aktive Zone 3 weist eine dritte Barriereschicht 19 auf, die eine Dotierung im Bereich von 1 x 1018 aufweist. Die dritte Barriereschicht 19 grenzt an die zweite Wellenleiter- schicht 210 an. Die zweite Barriereschicht 18, die zwischen den zwei Quantentöpfen angeordnet ist, weist eine negative Dotierung 12 auf, die im Bereich von 8 x 1018/cm3 liegt. Ebenso weist die erste Barriereschicht 17, die an die erste
Schichtanordnung 100 angrenzt, eine negative Dotierung 12 auf, die im Bereich von 8 x 1018 /cm3 liegt. Die zwei Quanten¬ töpfe 15,16, die zwischen den drei Barriereschichten 17,18,19 angeordnet sind, sind im Wesentlichen undotiert, d.h. die Do¬ tierung ist kleiner als 1 x 1017/cm3. Das optoelektronische Bauelement ist in der Weise ausgebil¬ det, dass bis auf die aktive Zone und den negativen ersten Spitzendotierbereich 13 die Schichten im Wesentlichen undotiert sind, in denen eine Intensität größer als 23% der Maxi¬ malintensität der elektromagnetischen Welle angeordnet ist. Dadurch werden geringe interne Absorptionsverluste erreicht. Zudem ist ein Teil der zweiten Schicht 220, die als Wellenleiter ausgebildet ist, für eine bessere Flussspannung Uf do¬ tiert. Zudem sind die Heterogrenzflächen mit den Spitzendo- tierbereichen versehen. Dadurch wird ein gutes Uf erreicht.
Fig. 22 zeigt eine Ausbildungsform eines optoelektronischen Bauelementes, das im Wesentlichen gemäß der Fig. 16 aufgebaut ist, wobei jedoch im Vergleich zur Ausbildungsform der Fig. 16 die zweite Wellenleiterschicht 210 gegenüber der ersten Wellenleiterschicht 110 deutlich breiter ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die elektromagnetische Welle in Richtung auf die n-Seite, das heißt, in Richtung auf die zweite Schichtan- Ordnung 200 verschoben. Dadurch wird eine weitere Reduzierung der internen Absorptionsverluste erreicht. Die Verschiebung der optischen Welle kann beispielsweise durch eine Absenkung der Indiumkonzentration oder durch eine Erhöhung der Aluminiumkonzentration in der zweiten Schichtanordnung 200 oder durch eine entsprechende breitere Dicke des zweiten Wellen¬ leiters auf der n-Seite, d.h. in der zweiten Schichtanordnung 200 erreicht werden.
Ansonsten ist an den Übergängen der Schichten beziehungsweise an den Kanten der Grenzflächen jeweils ein negativer Spit- zendotierbereich 13, 14 vorgesehen.
Die in den Figuren 5 bis 14 dargestellten verschiedenen
Schichtaufbauten der ersten Schichtanordnung 100 und deren Dotierungen können mit den verschiedenen Schichtaufbauten der zweiten Schichtanordnungen 200 der Figuren 15 bis 22 und deren Schichtanordnungen kombiniert werden. Auch einzelne Abschnitte der ersten Schichtanordnungen 100 der Figuren 5 bis 14 können mit Abschnitten der zweiten Schichtanordnungen 200 der Figuren 15 bis 22 kombiniert werden.
Die in den Figuren angegebenen Werte für die Bandlücken oder die Dotierungen sind Beispiele, die zu guten Ergebnissen führen. Die dargestellten bzw. die beschriebenen Werte für die die Dotierung und/oder für die Bandlücken können davon abweichen und insbesondere um +/- 30% abweichen.
Die anhand der Figuren 5 bis 22 erläuterten Werte für die Dotierungen und/oder die Bandlücken und/oder die Schichtmaterialien können entsprechend bei den Figuren 1 bis 4 angewendet werden.
Abhängig von den gewählten Ausführungsformen der Bauelemente können die Schichtaufbauten der ersten Schichtanordnung 100 und die positiven Dotierungsprofile 5 der Figuren 5 bis 14 mit den unterschiedlichen Schichtaufbauten der Figuren 15 bis 22 deren verschiedenen negativen Dotierungsprofilen 14 kombiniert werden. Zudem können die dargestellten Beispiele für die negative Dotierung 12 der aktiven Zone 3 der Figuren 15 bis 22 auch mit verschiedenen negativen Dotierungsprofilen 12 der Figuren 15 bis 22 und mit den Schichtaufbauten der ersten Schichtanordnungen 100 und deren positiven Dotierungsprofile 5 der Figuren 5 bis 14 kombiniert werden.
Für die positive Dotierung kann als Dotierstoff beispielswei¬ se Magnesium, Kohlenstoff, Beryllium, Zink, Cadmium und/oder Calcium verwendet werden. Die beschriebene Anordnung eignet sich insbesondere für das Materialsystem Aluminium-Gallium- Indium-Nitrid, das ein piezoelektrisches Material darstellt. Insbesondere an Heterogrenzflachen zwischen Materialien mit unterschiedlichem Aluminium- beziehungsweise Indiumgehalt kann aufgrund der piezoelektrischen Effekte ein Spannungsfall auftreten. Deshalb ist es vorteilhaft, an Übergängen von ei- ner niedrigen Bandlücke auf eine größeren Bandlücke, das heißt zum Beispiel von Galliumnitrid auf Aluminium- Galliumnitrid, von Indium-Galliumnitrid auf Galliumnitrid, von Indium-Galliumnitrid auf Aluminium-Galliumnitrid oder von Aluminium-Galliumnitrid auf Aluminium-Galliumnitrid mit einer höheren Aluminiumkonzentration einen positiven Spitzendotier- bereich vorzusehen. Dies gilt insbesondere für ein Wachstum auf einer Galliumfläche von Galliumnitrid. Im Fall von Wachs¬ tum auf der Stickstoff terminierte Fläche von Galliumnitrid werden die Übergänge von größerer Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke dotiert. Die Materialien können dabei binär (Galli¬ umnitrid, Aluminiumnitrid) , ternär (Aluminium-Galliumnitrid, Indium-Galliumnitrid) oder quaternär (Aluminium-Indium- Galliumnitrid) sein. Bahngebiete zwischen den Heterogrenzflächen bleiben dabei vorzugsweise niedrig dotiert, um eine Absorption der elektro¬ magnetischen Strahlung zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Die Dotierung wird dabei vorzugsweise nur in den Bereichen abge- senkt, in welchen die Intensität 9 der optischen Welle über einer Mindestgrenze liegt. Ebenso kann die Höhe der Dotierbe¬ reiche auf einen Maximalwert begrenzt werden, um die Absorp¬ tion der elektromagnetischen Welle zu begrenzen bzw. zu ver- meiden. Die Dotierung wird dabei vorzugsweise in den Berei¬ chen abgesenkt, in denen die Intensität der optischen Welle größer als ein Mindestwert ist. Ebenso kann die Höhe der Do¬ tierung in den Spitzendotierbereichen in Bereichen auch ohne Intensität der elektromagnetischen Welle niedriger gewählt werden als in den Bereichen einer niedrigen Intensität der elektromagnetischen Welle. Dadurch können weiterhin Absorptionsverluste reduziert werden.
Zudem kann in Bereichen niedriger positiver Dotierung der Aluminiumgehalt abgesenkt werden und somit die Bandlücke und die Aktivierungsenergie verringert werden, um die Leitfähig¬ keit zu erhöhen.
Die optische Welle wird vorzugsweise auf die aktive Zone zentriert, sodass ein besserer Füllfaktor erreicht wird oder n-seitig geführt, sodass weniger Absorption auftritt. Im letztgenannten Fall liegt das Maximum der optischen Welle somit bevorzugt zwischen der aktiven Zone und dem n-Kontakt, d.h. der zweiten Schichtanordnung 200. Durch die Reduzierung der internen Verluste verbessern sich die Laserschwelle und insbesondere die Steilheit der Laserkennlinie und damit die Effizienz der Laserdiode. Dadurch sind höhere Ausgangsleis¬ tungen und längere Lebensdauern möglich oder das optoelektronische Bauelement kann bei höheren Temperaturen betrieben werden. Durch die Einführung der Spitzendotierbereiche wird erreicht, dass die Flussspannung Uf der Laserdiode niedrig ist und somit eine gute Effizienz erreicht wird.
Die positiven Dotierungen beziehungsweise die positiven Spit- zendotierbereiche können einen oder mehrere positive Dotier¬ stoffe aufweisen. Die Dotierung kann größer 1 x 1018/cm3, vorzugsweise größer 5 x 1018/cm3, besonders bevorzugt 8 x 1018/cm3 und insbesondere größer 1 x 1019/cm3 sein. Beispielsweise werden vor allem die Bereiche der Schichten niedrig dotiert, in denen die Intensität 9 der optischen Wel¬ le bezogen auf das Maximum größer als ein Mindestwert ist. Die Mindestwerte können 40%, 15% oder 3% des Maximums dar¬ stellen. Niedrig dotiert kann heißen, dass die Dotierstoff¬ konzentration unter 2 x 1019/cm3, vorzugsweise kleiner 8 x 1018/cm3, besonders bevorzugt kleiner 4 x 1018/cm3 ist. Die der aktiven Zone abgewandten Bereiche der Schichten, in denen die Intensität kleiner als die vorgenannte Zahl ist, können mit einer Dotierstoffkonzentration größer 5 x 1018/cm3, vorzugsweise größer 1 x 1019/cm3 dotiert sein. Neben einer konstanten Dotierung kann beispielsweise auch ein sukzessiver Anstieg der positiven Dotierung entsprechend der Abnahme der Intensi- tät der Welle vorgesehen sein, d.h. mit größerer Entfernung zur aktiven Zone 3 kann die Dotierung zunehmen.
Zudem oder anstelle der entsprechenden positiven Dotierung, wie beschrieben, kann auch die negative Dotierung der n-Seite entsprechend gewählt werden. Die beschriebenen Vorteile wer¬ den beispielsweise bei dem Materialsystem Aluminium-Gallium- Indiumnitrid erreicht, da Aluminium-Gallium-Indiumnitrid ein piezoelektrisches Material darstellt, das insbesondere an He- terogrenzflächen zwischen Materialien mit unterschiedlichem Aluminium- beziehungsweise Indiumgehalt aufgrund der piezoe¬ lektrischen Eigenschaften einen erhöhten Spannungsabfall aufweisen kann. Daher kann es vorteilhaft sein, die Übergänge von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke zum Beispiel von Galliumnitrid auf Indium-Galliumnitrid, oder von Aluminium-Galliumnitrid auf Galliumnitrid, oder von Indium- Galliumnitrid auf Indium-Galliumnitrid mit einer höheren In¬ diumkonzentration mit einem negativen Spitzendotierbereich zu versehen. Dies gilt beispielsweise für Wachstum auf der mit Gallium terminierten Oberfläche von Galliumnitrid. Im Fall von Wachstum auf der Stickstoff terminierten Fläche Fläche von Galliumnitrid werden die Übergänge von kleinerer Bandlü¬ cke auf eine höhere Bandlücke dotiert. Die Materialien können dabei binär (Galliumnitrid, Aluminiumnitrid) , ternär (Alumi- nium-Galliumnitrid, Indium-Galliumnitrid) oder quaternär (Aluminium- Indium-Galliumnitrid) sein .
Bahngebiete zwischen den Heterogrenzflachen können dabei niedrig dotiert oder nominell undotiert sein. Die Dotierung wird dabei vorzugsweise in den Bereichen abgesenkt, in denen die Intensität der optischen Welle größer als ein vorgegebe¬ ner Mindestwert ist. Eine oder mehrere der Barriereschichten der aktiven Zone, die vor, nach oder zwischen den Quantentöp- fen angeordnet sind, können zumindest teilweise negativ do¬ tiert sein. Zudem kann die optische Welle beispielsweise in ¬ seitig geführt werden, sodass das Maximum der optischen Welle bevorzugt zwischen der aktiven Zone und dem n-Kontakt ange¬ ordnet ist.
Durch die Absenkung der Dotierung in den Gebieten, in denen die optische Welle eine signifikante Intensität aufweist, werden die internen Verluste im optoelektronischen Bauelement, insbesondere bei einem Laser reduziert. Dadurch wird eine Laserschwelle verbessert und insbesondere die Steilheit der Laserkennlinie und damit die Effizienz der Laserdiode er¬ höht. Dadurch sind höhere Ausgangsleistungen und längere Le¬ bensdauern möglich oder das elektrooptische Bauelement kann bei höheren Temperaturen betrieben werden. Werte für die Do- tierung der negativen Spitzendotierbereiche kann im Bereich von größer 5 x 1017/cm3, vorzugsweise größer 1 x 1018/cm3, insbesondere vorzugsweise größer 2 x 1018/cm3 und bevorzugt grö¬ ßer 5 x 1018/cm3 gewählt werden. Als negative Dotierstoffe können beispielsweise Silizium, Sauerstoff oder Germanium verwendet werden.
Die der aktiven Zone abgewandten Bereiche der n-Seite, in de¬ nen die Intensität kleiner als die vorgegebenen Maxima sind, werden beispielsweise mit einer Dotierstoffkonzentration grö- ßer als 5 x 1017/cm3, vorzugsweise größer 1 x 1018/cm3 dotiert. Die Dotierstoffkonzentrationen in der aktiven Zone beziehungsweise in den Barriereschichten der aktiven Zone liegen beispielsweise größer 5 x 1017/cm3, vorzugsweise größer 1 x 1018/cm3, vorzugsweise größer 2 x 1018/cm3 und insbesondere vorzugsweise größer als 5 x 1018/cm3. Vorzugsweise kann auf der n-Seite eine Dotierung im Bereich von 3 bis 6 x 1018/cm3 außerhalb der negativen Spitzendotierbereiche vorgesehen sein.
Das optoelektronische Bauelement der Figuren 1 bis 22 ist beispielsweise als Laser, insbesondere als Laserdiode oder als Streifenlaser oder als Licht emittierende Diode (LED) ausgebildet .
Die anhand der Figuren erläuterten Anordnungen eignen sich für Schichten und Schichtanordnungen aus binären, ternären und/oder quaternären III-V oder II-VI Verbindungshalbleitermaterialien, wobei die Schichten in der Weise aufgewachsen wurden, dass die Schichten eine mit einem Gruppe III oder II Element terminierte Oberfläche aufweisen, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe AI, In oder Ga ist und das Gruppe
II Element aus der Gruppe Zn, Mg, oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in ei¬ ner Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgese¬ hen ist, und wobei an der Grenzfläche der Spitzendotierbe- reich positiv dotiert ist. Zudem eignen sich die anhand der Figuren beschriebenen Anordnungen für Schichten und Schichtanordnungen aus binären, ternären und/oder quaternären III-V II-VI Verbindungshalbleitermaterialien, wobei die Schichten in der Weise abgeschieden wurden, dass die Schichten eine mit einem Gruppe III oder II Element terminierte Oberfläche aufweisen, wobei das Gruppe
III Element aus der Gruppe AI, In oder Ga ist und das Gruppe II Element aus der Gruppe Zn, Mg, oder Cd ist, , und wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in ei- ner Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgese- hen ist, und wobei an der Grenzfläche der Spitzendotierbe- reich negativ dotiert ist.
Weiterhin eignen sich die anhand der Figuren beschriebenen Anordnungen für Schichten und Schichtanordnungen aus binären, ternären und/oder quaternären III-V oder II-VI Verbindungshalbleitermaterialien, wobei die Schichten des Verbindungshalbleitermaterials in der Weise aufgewachsen wurden, dass das Schichten eine mit einem Gruppe V oder VI Element terminierte Oberfläche aufweisen, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist und das Gruppe VI Element Sauer¬ stoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Be¬ zug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Band- lücke vorgesehen ist, und wobei an der Grenzfläche der Spit- zendotierbereich positiv dotiert ist.
Weiterhin eignen sich die anhand der Figuren beschriebenen Anordnungen für Schichten und Schichtanordnungen aus binären, ternären und/oder quaternären III-V oder II-VI Verbindungs- halbleitermaterialien, wobei die Schichten des Verbindungshalbleitermaterials in der Weise aufgewachsen wurden, dass die Schichten eine mit einem Gruppe V Element oder mit einem Gruppe VI Element terminierte Oberfläche aufweisen, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist und das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei an der Grenzfläche der Spitzendotierbereich negativ dotiert ist. Die Wachstumsrichtung der Schichten kann parallel zur c-Achse der Gitterstruktur sein, kann aber auch davon abweichen, z.B. um +- 20° oder mehr. Je größer die Abweichung von der c-Achse ist, umso geringer ist das an der Grenzfläche zwischen den Schichten ausgebildete Polarisationsfeld. Bei einer Abwei- chung um 90° von der Ausrichtung der C-Achse ist das Polarisationsfeld gleich 0.
Zudem eignen sich die anhand der Figuren beschriebenen Anordnungen für Schichten und Schichtanordnungen aus II-VI Verbin- dungshalbleitermaterialien, insbesondere Zinkoxid und/oder oder Magnesiumzinkoxid, wobei an der Grenzfläche von zwei Schichten aufgrund eines Polarisationsfeldes, das durch den unterschiedlichen Aufbau der Schichten verursacht wird, ein elektrischer Spannungsabfall auftritt. Auch an diesen Grenz- flächen kann mithilfe der Spitzendotierungsbereiche der Span¬ nungsabfall wenigstens abgeschwächt werden.
Fig. 23 zeigt in einer schematischen Darstellung eine
Wurtzitstruktur eines III-V bzw. eines II-VI Verbindungshalbleitermaterials. Die Struktur ist aus Atomen von zwei Elemen- ten aufgebaut. Die Atome der zwei verschiedenen Elemente 300, 400 sind in der Figur einmal als Kreis 300 und einmal als Doppelkreis 400 dargestellt. Die zwei Elemente 300, 400 wer¬ den bei III-V bzw. eines II-VI Verbindungshalbleitermateria¬ lien durch Elemente der Gruppe III und V bzw. durch die Ele- mente der Gruppe II und VI dargestellt. Die dargestellte
Wurtzitstruktur ist durch die Elemente mit dem Doppelkreis 400 terminiert. Zudem ist die C-Achse dargestellt, die senk¬ recht zur 0001 Ebene verläuft.
Abhängig von der Ausbildungsform können die Positionen der Doppelkreise 400 bei einem III-V Verbindungshalbleitermaterial von den Atomen der Gruppe III Elemente oder den Atomen der Gruppe V Elemente eingenommen werden. Somit kann die
Wurtzitstruktur durch ein Gruppe III oder ein Gruppe V Element terminiert sein. Abhängig von der Ausbildungsform können die Positionen der
Doppelkreise 400 bei einem II-VI Verbindungshalbleitermaterial von den Atomen der Gruppe II Elemente oder den Atomen der Gruppe VI Elementen eingenommen werden. Somit kann die
Wurtzitstruktur durch ein Gruppe II oder ein Gruppe VI Ele- ment terminiert sein. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so is die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugs zeichenliste
1 Substrat
2 Pufferschicht
3 aktive Zone
4 Brechungsindex
5 positive Dotierung
6 positiver erster Spitzendotierbereich 7 positiver zweiter Spitzendotierbereich
8 Bandlücke
9 Intensität der elektromagnetischen Welle
10 Blockierschicht
11 Stufe
12 negative Dotierung
13 negativer erster Spitzendotierbereich
14 negativer zweiter Spitzendotierbereich
15 1. Quantentopf
16 2. Quantentopf
17 1. Barriereschicht
18 2. Barriereschicht
19 3. Barriereschicht
100 erste Schichtanordnung
110 erste Wellenleiterschicht
120 erste Schicht
130 weitere erste Schicht
140 zusätzliche erste Schicht
150 Abschlussschicht
160 weitere Mantelschicht
200 zweite Schichtanordnung
210 zweite Wellenleiterschicht
220 zweite Schicht
230 weitere zweite Schicht
240 zusätzliche zweite Schicht
300 erstes Element
400 zweites Element

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement mit einer aktiven Zone (3) zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung, wobei die aktive Zone (3) an wenigstens eine Schichtanordnung
(100,200) aus einem halbleitenden Material angrenzt, wo¬ bei die Schichtanordnung (100,200) wenigstens zwei
Schichten aufweist, wobei die zwei Schichten in der Wei¬ se ausgebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen den zwei Schichten ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der zwei Schichten ein Spitzendotierbereich (6, 13) vorgesehen ist, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung (5,12) des Spitzendotierbereiches
(6,13) in Richtung weg von der aktiven Zone (3) wenigs¬ tens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 ~6 einer maximalen Dotierung des Spitzendotierbereiches (6,13) ist, wobei die aktive Zone (3) wenigstens eine Quanten¬ topfschicht (15, 16) aufweist, die zwischen zwei Barrie¬ reschichten (17, 18, 19) angeordnet ist, wobei wenigs¬ tens eine der Barriereschichten (17, 18, 19) negativ do- tiert ist, wobei die negative Dotierung größer 5 x
1017/cm3 ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei das halbleitende Mate¬ rial ein binäres, ternäres und/oder quaternäres I I I -V oder ein II-VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material mit einer Gruppe I I I o- der Gruppe I I Element terminierten Oberfläche aufgewach¬ sen wurde, wobei das Gruppe I I I Element aus der Gruppe AI, In oder Ga ist undwobei das Gruppe I I Element aus der Gruppe Zn, Mg oder Cd ist, und wobei die zwei
Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbe- reich positiv dotiert ist.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei das halbleitende Mate¬ rial ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III-V oder II-VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wo¬ bei das halbleitende Material mit einer Gruppe III oder II Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe AI, In oder Ga ist und das Gruppe II Element aus der Gruppe Zn, Mg oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer n- Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgese¬ hen ist, und wobei der Spitzendotierbereich negativ dotiert ist.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei das halbleitende Mate¬ rial ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III-V oder II-VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wo¬ bei das halbleitende Material mit einer Gruppe V oder Gruppe VI Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist und das Gruppe VI Element 0 ist, wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich positiv dotiert ist.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei das halbleitende Mate¬ rial ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III-V oder II-VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wo¬ bei das halbleitende Material mit einem Gruppe V oder Gruppe VI Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist, wobei das Gruppe VI Element 0 ist, wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbe- reich negativ dotiert ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichtanordnung (100, 200) als Schichten wenigstens eine Wellenleiterschicht (110, 210) und eine Schicht (120, 220) aufweist, wobei die Wellenleiter¬ schicht (110, 210) zwischen der aktiven Zone (3) und der Schicht (120, 220) angeordnet ist, und wobei an der Grenzfläche zwischen der Wellenleiterschicht und der Schicht ein Spitzendotierbereich vorgesehen ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die aktive Zone (3) zwischen der Schichtanordnung (100) und einer zweiten Schichtanordnung (200) aus einem halbleitenden Material angeordnet ist, wobei die zweite
Schichtanordnung (200) als weitere zwei Schichten wenigstens eine zweite Wellenleiterschicht (210) und eine zweite Schicht (220) aufweist, wobei die zweite Wellen¬ leiterschicht (210) zwischen der aktiven Zone (3) und der zweiten Schicht (220) angeordnet ist, wobei die wei¬ teren zwei Schichten in der Weise ausgebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen den weiteren zwei Schichten ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der weiteren zwei Schichten ein Spitzendo- tierbereich (6, 13) vorgesehen ist, um den Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung des Spitzendo- tierbereiches in Richtung weg von der aktiven Zone we¬ nigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % der Dotierung der Schicht ist, die näher an der aktiven Zone angeordnet ist.
8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine maximale Dotierung im Spitzendotierbereich (6, 13) wenigstens größer als 1 x 1018/cm3 insbesondere grö¬ ßer als 5 x 1018/cm3 , insbesondere größer als 8 x
1018/cm3, insbesondere größer als 1 x 1019/cm3 ist.
9. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste Schicht (120) der ersten Schichtanordnung (100) eine positive Dotierung (5) aufweist, die größer als 5 x 1018/cm3, insbesondere größer als 1 x 1019/cm3 ist.
10. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Dotierung (12) der zweiten Schichtanordnung (200) negativ ist, und wobei die Dotierung (12) im Spitzendo- tierbereich (13) wenigstens größer als 5 x 1017/cm3, insbesondere größer als 1 x 1018/cm3, bevorzugt größer als 2 x 1018/cm3, und insbesondere größer als 5 x 1018/cm3, ins¬ besondere größer als 1 x 1019/cm3 ist.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Dotierung (12) im zweiten Wellenleiter (210) außerhalb des Spitzendotierbereichs (13) kleiner oder gleich der Dotierung in der zweiten Schicht (220) ist.
12. Bauelement nach Anspruch 11, wobei die zweite Wel¬ lenleiterschicht (210) eine negative Dotierung (12) auf¬ weist, die wenigstens in einem zweiten Abschnitt kleiner als 1 x 1018/cm3, insbesondere kleiner als 6 x 1017/cm3, insbesondere kleiner als 3 x 1017/cm3 ist, wobei der zweite Abschnitt zwischen der aktiven Zone (3) und dem zweiten Spitzendotierbereich (13) angeordnet ist.
13. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die zweite Schicht (220) der zweiten Schichtanordnung (200) eine negative Dotierung aufweist, die größer als 5 x 1017/cm3, insbesondere größer als 1 x 1018/cm3 ist.
14. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktive Zone (3) wenigstens eine Quantentopf¬ schicht (15, 16) aufweist, die zwischen zwei Barriere¬ schichten (17, 18, 19) angeordnet ist, wobei wenigstens eine der Barriereschichten (17, 18, 19) negativ dotiert ist, wobei die negative Dotierung größer 1 x 1018/cm3, insbesondere größer 2 x 1018/cm3, insbesondere größer 5 x 1018/cm3 ist.
15. Bauelement nach Anspruch 14, wobei die aktive Zone (3) mehrere Quantentöpfe (15, 16) aufweist, wobei jeder Quantentopf (15, 17) zwischen zwei Barriereschichten (17, 18, 19) angeordnet ist, wobei ausgehend von einer zweiten Schichtanordnung (200), die ersten zwei Barriereschichten (17, 18, 19) der ersten zwei Quantentöpfe (15, 16) negativ dotiert sind, und wobei die wenigstens eine folgende Barriereschicht (17) undotiert ist.
16. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 15, wobei die erste Schicht (120) der ersten Schichtanordnung (100) eine positive Dotierung (5) aufweist, die kleiner als 5 x 1019/cm3, insbesondere kleiner als 1 x 1019/cm3 , insbesondere kleiner als kleiner als 1 x 1018/cm3, insbe¬ sondere kleiner als 5 x 1017/cm3 aufweist.
17. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 16, wobei die zweite Wellenleiterschicht (210) der zweiten
Schichtanordnung (200) eine negative Dotierung (12) aufweist, die kleiner als 5 x 1018/cm3 aufweist, insbesonde¬ re kleiner als 1 x 1018/cm3, vorzugsweise kleiner als 1 x 1017/cm3 aufweist, und wobei die zweite Schicht (220) ei¬ ne negative Dotierung (12) aufweist, die kleiner als 5 x 1018/cm3, insbesondere kleiner als 1 x 1018/cm3, vorzugs¬ weise kleiner als 1 x 1017/cm3 ist.
18. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei die negative Dotierung (12) in der zweiten Schicht (220) in einem vorgegebenen Abstand in Richtung weg von der aktiven Zone (3) zur zweiten Wellenleiterschicht (210) ansteigt .
19. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 18, wobei angrenzend an die erste Schicht (120) eine weitere erste Schicht (130) vorgesehen ist, wobei die erste Schicht und die weitere erste Schicht in der Weise ausgebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen der ersten Schicht und der weiteren ersten Schicht ein piezoelekt¬ risches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Span- nungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der
Grenzfläche der ersten Schicht und der weiteren ersten Schicht ein zweiter Spitzendotierbereich (6, 13) vorgesehen ist, um den elektrischen Spannungsabfall zu redu¬ zieren, wobei eine Dotierung des zweiten Spitzendotier- bereiches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigs¬ tens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % der Do¬ tierung der Schicht ist, die näher an der aktiven Zone angeordnet ist.
20. Bauelement nach Anspruch 19, wobei außerhalb des ersten und/oder des zweiten Spitzendotierbereichs (6, 7) die positive Dotierung der ersten Schicht (120) kleiner oder gleich der positiven Dotierung (130) der weiteren ersten Schicht ist, wobei insbesondere die positive Do¬ tierung (5) der weiteren ersten Schicht (130) größer ist als die positive Dotierung (5) der ersten Schicht (120) .
21. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 20, wobei angrenzend an die zweite Schicht (220) eine weitere zweite Schicht (230) vorgesehen ist, wobei die zweite
Schicht und die weitere zweite Schicht in der Weise aus¬ gebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen der zweiten Schicht und der weiteren zweiten Schicht ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektri- sehen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der zweiten Schicht und der weiteren zweiten Schicht ein weiterer Spitzendotierbereich (6,
13) vorgesehen ist, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung des weiteren zweiten Spitzendotierbereiches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % der Dotierung der Schicht ist, die näher an der aktiven Zone angeordnet ist. 22. Bauelement nach Anspruch 21, wobei außerhalb des ersten und/oder des zweiten Spitzendotierbereichs (13,
14) die negative Dotierung (12) der zweiten Schicht (220) kleiner oder gleich der negativen Dotierung (12) der weiteren zweiten Schicht (230) ist, wobei insbeson- dere die negative Dotierung (12) der weiteren zweiten
Schicht (230) größer ist als die negative Dotierung der zweiten Schicht (220) .
23. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Spitzendotierbereich (6, 7, 13, 14) eine Breite aufweist, die senkrecht zur Ebene der aktiven Zone im Bereich zwischen 1 nm und 100 nm liegt .
24. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Spitzendotierbereich (6, 7, 13, 14) in beiden aneinander angrenzenden Schichten
(110, 120, 130, 210, 220, 230) ausgebildet ist.
25. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Anstieg der Dotierung (5, 12) im Spitzendo- tierbereich (6, 7, 13, 14) und/oder eine Absenkung der Dotierung (5, 12) im Spitzendotierbereich (6, 7, 13, 14) eine Rampe aufweist.
26. Bauelement nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wo¬ bei an die weitere erste Schicht (130) eine zusätzliche erste Schicht (140) angrenzt, und wobei im Übergangsbe- reich zwischen der weiteren ersten Schicht (130) und der zusätzlichen ersten Schicht (140) die positive Dotierung (5) in Richtung auf die zusätzliche erste Schicht (140) ansteigt, wobei insbesondere die zusätzliche erste
Schicht eine kleinere Bandlücke (8) als die weitere ers¬ te Schicht (130) aufweist.
27. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der ersten Schichtanordnung (100) eine positiv dotierte Blockierschicht (10) für Elektronen vorgesehen ist, wobei die Blockierschicht (10) insbesondere an die aktive Zone (3) angrenzt oder zwischen der ersten Wel¬ lenleiterschicht (110) und der ersten Schicht (120) an¬ geordnet ist, und wobei angrenzend an eine Grenzfläche der Blockierschicht ein Spitzendotierbereich ausgebildet ist, um einen Spannungsabfall zu reduzieren.
28. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wellenleiterschicht (110) außerhalb des Spitzendotierbereichs (6) undotiert ist.
29. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine positive Dotierung in den Schichten, insbesondere in den Schichten der ersten Schichtanordnung außerhalb des wenigstens einen Spitzendotierbereichs in der Weise ausgebildet ist, dass für eine vorgegebene Mindestintensität (9) der optischen Welle die Dotierung (5) unter einer vorgegebenen Maximaldotierung liegt, wobei die Mindestintensität kleiner als 40%, insbesondere kleiner als 15%, insbesondere kleiner als 3% ist, und wobei die Maximaldotierung kleiner als 2 x 1019/cm3, insbesondere kleiner als 8 x 1018/cm3, insbesondere kleiner als 4 x 1018/cm3 ist.
30. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die negative Dotierung (12) der Schichten (100, 200), insbesondere der Schichten der zweiten Schichtanordnung (200) außerhalb des wenigstens einen Spitzendo- tierbereichs (13) in der Weise ausgebildet ist, dass für eine vorgegebene Mindestintensität (9) der optischen Welle die Dotierung (12) unter einer vorgegebenen Maximaldotierung liegt, wobei die Mindestintensität kleiner als 40%, insbesondere kleiner als 15%, insbesondere kleiner als 5% ist, und wobei die Maximaldotierung klei¬ ner als 1 x 1018/cm3, insbesondere kleiner als 6 x
1017/cm3, insbesondere kleiner als 3 x 1017/cm3 angeordnet ist .
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichten, insbesondere die Schichten der ers¬ ten und/oder der zweiten Schichtanordnung ein Material aus der folgenden Gruppe aufweisen: GaN, A1N, AlGaN, InGaN, InAlN, AlInGaN.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauelement als Laserdiode oder als Leuchtdiode ausgebildet ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichten, zwischen denen die Grenzfläche ausgebildet ist, ein II-VI Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere Zinkoxid und/oder Magnesiumzinkoxid aufweisen oder aus einem II-VI- Verbindungshalbleiterma¬ terial, insbesondere Zinkoxid und/oder Magnesiumzinkoxid bestehen .
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes mit einer aktiven Zone zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung, wobei die aktive Zone an wenigstens eine Schichtanordnung (100,200) aus einem halbleitenden Material angrenzt, wobei die Schichtanord¬ nung (100,200) aus wenigstens zwei Schichten aufgebaut wird, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet werden, dass an einer Grenzfläche zwischen den zwei Schichten ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der zwei Schichten und in den zwei Schichten ein Spitzendotierbereich (6, 13) eingebracht wird, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung des Spitzendotierberei- ches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigs- tens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 ~6 einer maxima len Dotierung des Spitzendotierbereiches (6,13) ist, wo¬ bei in der aktive Zone (3) wenigstens eine Quantentopf¬ schicht (15, 16) ausgebildet wird, wobei die Quanten- topfschicht (15, 16) zwischen zwei Barriereschichten
(17, 18, 19) angeordnet wird, wobei wenigstens eine der Barriereschichten (17, 18, 19) negativ dotiert wird, wobei die negative Dotierung größer 5 x 1017/cm3 ist.
35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres I I I -
V oder II-VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material in der Weise aufgewach¬ sen wird, dass das Material eine mit einem Gruppe I I I Element terminierte Oberfläche oder eine mit einem Grup- pe I I Element terminierte Oberfläche aufweist, wobei das
Gruppe I I I Element aus der Gruppe AI, In oder Ga ist, wobei das Gruppe I I Element aus der Gruppe Zn, Mg oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet werden, und wo - bei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet werden, dass zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke ausgebildet wird, und wobei der Spitzendotierbereich positiv dotiert wird.
36. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres I I I -
V oder I I-VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material in der Weise aufgewach- sen wird, dass das Material eine mit einem Gruppe I I I
Element oder mit einem Gruppe I I Element terminierte Oberfläche aufweist, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe AI, In oder Ga ist, wobei das Gruppe II Ele¬ ment aus der Gruppe Zn, Mg oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet werden, wobei die zwei Schichten in der
Weise ausgebildet werden, dass zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke ausgebildet wird, und wobei der Spitzendotier- bereich negativ dotiert wird.
37. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III-
V oder II-VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material in der Weise aufgewach- sen wird, dass das Material eine mit einem Gruppe V Ele¬ ment oder mit einem Gruppe VI Element terminierte Ober¬ fläche aufweist, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist, wobei das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer p- Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet werden, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet wer¬ den, dass zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke ausgebildet wird, und wobei der Spitzendotierbereich positiv dotiert wird .
38. Bauelement nach Anspruch 34, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III-
V oder II-VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material in der Weise aufgewach¬ sen wird, dass das Material eine mit einem Gruppe V Ele¬ ment oder mit einem Gruppe VI Element terminierte Ober¬ fläche aufweist, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist, wobei das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer n-
Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet werden, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet wer¬ den, dass zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke ausgebildet wird, und wobei der Spitzendotierbereich negativ dotiert wird .
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