WO2016110433A1 - Optoelektronisches bauelement - Google Patents

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WO2016110433A1
WO2016110433A1 PCT/EP2015/081362 EP2015081362W WO2016110433A1 WO 2016110433 A1 WO2016110433 A1 WO 2016110433A1 EP 2015081362 W EP2015081362 W EP 2015081362W WO 2016110433 A1 WO2016110433 A1 WO 2016110433A1
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WO
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barrier layer
layer
barrier
last
band gap
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/081362
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Eichler
Adrian Stefan Avramescu
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
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    • H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component according to claim 1.
  • opto-electronic devices ⁇ which have an active region for generating an electro- magnetic radiation, said active region quantum ⁇ movies which are spaced apart by barrier layers.
  • the object of the invention is to provide an improved optoelectronic device.
  • Electrons and holes is achieved. As a result, a larger gain of the optical wave can be achieved. In addition, absorption by unpumped quantum wells is reduced. As a result, the laser threshold decreases, whereby the slope of the laser characteristic is improved. In addition, an operational current decreases and the efficiency of the optoelectronic component is increased. This allows for higher output and longer life.
  • the opto-electro ⁇ African component is formed with an active region for generating elekt ⁇ romagnetischer radiation, wherein the active zone comprises at least two quantum wells, said first quantum well between a first and a second barrier layer, wherein said second quantum well film is disposed between the second and last barrier layers, each barrier layer having a bandgap, the bandgaps of the first and second barrier layers being in a different relationship than the bandgaps of the second and third barrier layers.
  • the first and the second barrier layer have an approximately equal band gap, and in particular, the last barrier layer has a larger band gap than the second barrier layer. This achieves a further improvement of the electro-optical properties.
  • the first barrier layer has a larger band gap than the second barrier layer, wherein said second barrier layer having a smaller band gap than the last barrier layer, and wherein the first bar ⁇ centering layer having a smaller band gap than the last barrier layer. This also achieves an improvement in the optoelectronic properties.
  • the second barrier layer has a higher doping than the first and the last barrier layer, and wherein in particular the first barrier layer has a higher doping than the last barrier layer on ⁇ .
  • the first barrier layer has a larger band gap than the second barrier layer, wherein said second barrier layer having a smaller band gap than the last barrier layer, and wherein the first bar ⁇ centering layer an equal or a larger bandgap as the last barrier layer has.
  • the first barrier layer has a smaller band gap than the second barrier layer, wherein the second barrier layer has a smaller band gap than the last barrier layer.
  • Ver ⁇ improvement of the optoelectronic properties is achieved.
  • the first and / or the second barrier layer has a higher doping than the last barrier layer, wherein in particular the first and the second barrier layer have an approximately equal doping. This achieves a further improvement of the optoelectronic properties.
  • the first barrier layer has a smaller band gap than the second barrier layer.
  • the second barrier layer has a smaller band gap than the last barrier layer.
  • a first barrier layer is arranged on an n-contact side and has a smaller band gap than a second barrier layer.
  • Barrier layer is arranged between two quantum films.
  • the last barrier layer is disposed on the p-contact side angren ⁇ zend on the second quantum well.
  • the second barrier layer has a smaller band gap than the first barrier layer.
  • the second barrier layer and the last barrier layer have an approximately equal band gap. This also allows good optoelectronic properties.
  • the last barrier layer has an equal or smaller band gap than the second barrier layer. This achieves a further improvement of the optoelectronic properties.
  • the bandgap is stepped within a barrier layer or formed with an increasing value along a thickness of the barrier layer.
  • the bandgap is stepped within a barrier layer or formed with a descending or rising value along a thickness of the barrier layer.
  • the first barrier layer has a smaller electrical doping than the second barrier layer. This allows a further improvement of the optoelectronic properties.
  • the second barrier layer has a higher electrical doping than the last barrier layer. This also improves the optoelectronic properties of the component.
  • the first barrier layer has an equal or lower electrical doping than the second barrier layer. This also makes it possible to achieve a further improvement of the optoelectronic properties of the component.
  • the second barrier layer has a higher or equal electrical doping than the last barrier layer.
  • the electrical doping is stepped within a barrier layer or formed with an increasing value along a thickness of the barrier layer. In this way, a further optimization of the optoelectronic properties can be made possible.
  • the electrical doping is formed centrally symmetrical to a center of the barrier layer in the form of a sloping profile in the direction of edge regions of the barrier layer. This can be another
  • the first barrier layer is arranged between a first waveguide layer and the first quantum film.
  • the last barrier layer ⁇ between the second quantum well and a second waveguide layer is arranged.
  • the first waveguide layer has a smaller bandgap than the second waveguide layer. Also by a further Ver ⁇ improvement of the opto-electronic properties is achieved.
  • the first barrier layer has a larger band gap than the second barrier layer, wherein the second wave guide layer has a smaller band gap than ⁇ the last barrier layer.
  • the second barrier layer has a greater thickness than the first and / or the last barrier layer. Also can be achieved by a further IMPROVE ⁇ tion of the opto-electronic properties.
  • at least one further quantum film is provided between the second quantum well and the last barrier layer. Between the second quantum well and the further quantum well another second barrier layer is provided. The last barrier layer is adjacent to the other quantum film. In this way you can also active Multi-quantum well zones have improved optoelectronic properties.
  • the additional second barrier layer may be formed corresponding to the second barrier layer, or according to the last Barrie ⁇ re slaughter.
  • the further second barrier layer may have values relative to the bandgap and / or the electrical doping which lie between the values of the second barrier layer and the values of the last barrier layer.
  • second barrier layers may depend a plurality of second barrier layers provided on the chosen embodiment, which are formed according to the second barrier layer or the final barrier layer of stabilized or have the values with respect to the band gap and / or the electrical doping, between the values of the second barrier layer and the values of the last barrier layer.
  • Figures 1 to 6 show various embodiments of an optoelectronic component with two quantum wells, wherein at least a section of the component from the fluid system InGaN is formed, wherein the Indiumkonzentra- tion and the electrical doping are shown across the thickness of the opto ⁇ electronic component.
  • Figures 7 and 8 show further embodiments of an optoelectronic component with two quantum wells, said tendonss WE- a partial section of the component from the material ⁇ system InGaAlN is formed, and wherein a Indiumkonzentra ⁇ tion and an aluminum concentration and an electric Do ⁇ orientation across the thickness of Subsection of the optoelectro ⁇ African component are shown.
  • Figure 9 shows a further embodiment of an opto-electro ⁇ African component.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a course of an indium concentration and an electrical doping of an optoelectronic component with three quantum wells.
  • FIGS. 11 to 15 show further embodiments of an optoelectronic component with two quantum films.
  • Figure 16 shows a further embodiment of a Sectionaus ⁇ section of an optoelectronic component, wherein the first and the second barrier layer have an approximately large band gap.
  • FIG. 17 shows a further embodiment of a component, wherein the second barrier layer has a smaller band gap than the first and the last barrier layer.
  • Figure 18 shows a further embodiment of a optoelekt ⁇ tronic component, said first and second Barri ⁇ ere Anlagen have an approximately equal doping.
  • 19 shows a further embodiment of a optoelekt ⁇ tronic component, wherein the last barrier has a small t ⁇ nere band gap than the second barrier and the second Barrie re ⁇ a smaller band gap than the first barrier.
  • the following statements relate to optoelectronic components, which at least partially consist of a semi ⁇ conductor material. In the following, examples of the material systems InGaN and InGaAlN are described. However, the advantages of the described optoelectronic components are not limited to these material systems, but can also be achieved with other semiconductor materials.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a partial section of a layer structure of an optoelectronic component ⁇ Bau ⁇ , which is designed in particular as a semiconductor laser or as a semiconductor diode.
  • the illustrated Operaaus ⁇ section of the component is formed of an InGaN material system, wherein the content varies across the thickness of the component.
  • the Kon ⁇ concentration is indicated 8 of the indium content in the form of a solid line and the concentration of the doping electrical 9 in the form of a dashed line across a thickness of the layer structure.
  • the indium content is given in percentages and the electrical doping is given in units of 1 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • An electrically negative doping is achieved with the material system InGaN or AlInGaN eg with silicon.
  • An electrically positive doping is achieved in the material systems InGaN or AlInGaN, for example with magnesium.
  • a band gap between a valence band and a conduction band becomes smaller in the InGaN material system.
  • the bandgap between a valence band and a conduction band becomes larger for the AlInGaN material system.
  • the representation of the layer structure is schematically glutenge ⁇ give, that is, it can further or additional layers between the individual layers shown may be provided. In addition, only a section of the optoelectronic component is shown, so that further layers can be provided on both sides of the illustrated layer sequence.
  • the optoelectronic component has a first waveguide layer 1.
  • the first waveguide layer 1 is arranged on an n-contact side.
  • After the first wave ⁇ semiconductor layer 1 follows a first barrier layer 2.
  • At first quantum film 3 is followed by a second barrier layer 4.
  • On the second barrier layer 4 follows a second quantum film 5.
  • On follows the last barrier layer 6 is followed by a second waveguide layer 7, which is on a p-side angeord ⁇ net.
  • the illustrated layers may adjoin one another directly or further layers may be arranged between the illustrated layers. The layers are over one
  • An idea of the present invention is to shape the active zone, that is, the active zone barrier layers 2, 4, 6, asymmetrically such that the at least two quantum wells 3, 5 are more uniformly filled with electrons and holes.
  • the first barrier layer 2 can have a small band gap, ie a high indium concentration, which is, for example, between 3 to 20%, preferably between 5 and 12%, particularly preferably between 7 and 10%.
  • the thickness of the first barrier layer 2 ⁇ may be in the range between 0.5 nm and 20 nm, beispielswei ⁇ se between 2 nm and 15 nm.
  • the thickness of the first barrier layer can also be between 4 nm and 10 nm.
  • the second barrier layer 4, which is arranged between the two quantum ⁇ films 3, 5, may also be highly doped.
  • the electrical doping may be between 1 ⁇ 10 18 / cm 3 and 3 ⁇ 10 19 / cm 3 .
  • the electrical doping can be between 4 and 20 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the electrical doping of the second barrier 4 can be between 5 and 10 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the second barrier 4 may have a larger band gap, ie less indium than the first barrier 2.
  • Barrier 4 an even larger band gap, ie have little to no indium.
  • the indium content of the second barrier layer 4 is less than 6%, preferably below 3%, be ⁇ Sonders preferably below 0.5%.
  • no indium may be present in the second barrier layer 4.
  • the first, second and last barrier layers 2, 4, 6 are formed from indium gallium nitride or gallium nitride, depending on how high the proportion of indium in the corresponding barrier layer is.
  • the second barrier layer 4 may have a thickness ranging from 0.5 nm to 20 nm, preferably between 4 nm and 15 nm, more preferably have from 6 nm to 11 nm on ⁇ .
  • the electric Dotie ⁇ tion may be in the range of less than 2 x 10 19 / cm 3, preferably less than 4 x 10 18 / cm 3, more preferably less than 1 x 10 18 / cm 3 or undoped.
  • the last barrier layer 6 has a large band gap, ie little to no indium, wherein the indium concentration may be less than 6%, preferably less than 3%, more preferably less than 5% to 0%, so that the last barrier layer 6 may be composed of gallium nitride ,
  • the thickness of the last barrier layer 6 can be in the range between 0.5 nm to 20 nm, preferably between 4 nm and 12 nm, particularly preferably between 6 nm and 10 nm.
  • the electrical doping of the first, second and last barrier layers 2, 4, 6 is n-type, it being possible for example to use silicon, oxygen or germanium as the dopant. Good optoelectronic properties are achieved in that the first barrier layer 2 has a rela ⁇ tively low band gap, ie a relatively high Indiumkonzent ⁇ ration, wherein the second barrier layer 4 and the last barrier layer 6 has a larger band gap, that have a lower indium or no indium.
  • the electrical doping of the first barrier layer 2 may be equal to or smaller than the electrical doping of the second barrier layer 4.
  • the third barrier layer has an electrical doping, which is smaller than the electrical doping of the two ⁇ th and / or the first Barrier layer is.
  • the second barrier layer 4 can be made larger in thickness than the first barrier layer 2. If more than two quantum wells 3, 4 are provided, the additional barrier layers can be formed according to the selected embodiment according to the second barrier layer 4.
  • the further barrier layers with respect to the indium concentration, the electrical doping can, thick the layer and / or abandonedbil ⁇ det with respect to an aluminum concentration according to a value between the corresponding values of the second barrier layer 4 and the last barrier layer.
  • the first waveguide layer 1 has no indium.
  • the first barrier layer 2, for example, has a Indiumkon ⁇ concentration in the range of 10%.
  • the first quantum film 3 has an indium concentration in the range of 20%.
  • the second barrier layer 4 has an indium concentration which is in the range ⁇ 5 "6.
  • the second quantum well 5 has an indium concentration which is in the region of 20% 4%.
  • the second shafts ⁇ conductor layer 7 has no indium.
  • the first waveguide layer 1 has an electrical doping, which is in the range of 2 x 10 18 / cm 3.
  • the first Barrie ⁇ re Anlagen 2 has an electrical doping , which is in the range of 5 x ⁇ Be 10 18 / cm 3.
  • the first quantum film 3 has no electrical doping.
  • the second barrier layer 4 has an electrical doping, which is in the range of 5 x 10 18 / cm 3 .
  • the second quantum film 5 has no electric ⁇ doping.
  • the last barrier layer 6 has no electrical doping.
  • the second wave ⁇ conductor layer 7 is undoped.
  • the higher indium concentration on the n-side in comparison with the indium concentration of the barrier on the p-side is a better injection of La ⁇ makers in the quantum films 3, 5 is reached.
  • Figure 2 shows the same layer structure as Figure 1, but in contrast to the layer structure of Figure 1, the first waveguide layer 1 has an indium concentration 8 in the range of 4 ⁇ 6.
  • the last barrier layer 6 has an indium concentration 8 which is in the range of 0%.
  • 7 the second waveguide layer an indium ⁇ concentration 8 which is in the range ⁇ 4 '6.
  • the indium 8 is shown as a solid line.
  • the electrical doping 9 is shown in the form of a dotted line.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the optoelectronic component, wherein the electrical doping 9 of the layers according to FIGS. 1 and 2 is formed, but in comparison to FIG. 2 the first waveguide layer 1 has an indium concentration 8 in the region of 2%.
  • the second barrier layer 4 has no indium.
  • the last barrier layer 6 has no indium on.
  • the indium concentration 8 of the second waveguide layer 7 is also in the region of 2%
  • the first barrier layer 2 is made of indium gallium nitride
  • the second and the last barrier layer 4 is formed, 6 of gallium nitride. This also makes a better injection and a more uniform Injekti ⁇ on of charge carriers in the quantum wells 3, 5 is achieved.
  • the formation of the waveguides 1, 7 made of indium gallium nitride enables better waveguiding of the optical mode.
  • Figure 4 shows a further embodiment of an opto-electro ⁇ African component, said indium 8 of the first barrier layer 2, the first quantum film 3, the second barrier layer 4 and the last barrier layer 6 is formed according to FIG. 3
  • the first waveguide layer 1 and the second waveguide layer 7 ⁇ no indium on.
  • the electrical doping 9 is formed lower than the embodiment of FIG. 3 for the first barrier layer and is in the range of 2 to 3 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the doping 9 of the second barrier layer 4 is 5-6x10 18 / cm 3 .
  • the second barrier layer 4 has a higher or high doping on ⁇ . This achieves an improved charge carrier distribution between the quantum films 3, 5.
  • Figure 5 shows an embodiment of an opto-electronic component, substantially corresponding to the embodiment of Figure 4, but in contrast to the execution ⁇ form the figure 4, the first and the second waveguide layer 1, are formed of indium gallium nitride 7, wherein the In ⁇ diumkonzentration 8 also in the range of 4% in the first waveguide layer in the area ⁇ 4 "6 and the indium concentration 8 of the second waveguide layer 7.
  • the electrical dopings 9 of the first and the second waveguide layer 1, 7 correspond to the electrical doping 9 of the embodiment of FIG 4.
  • the electrical doping 9 of the second barrier layer 4 is higher than in the embodiment of FIG. Form of Figure 4 and is in the range of 8 x 10 18 / cm 3 .
  • the second barrier layer 4 having a very high electrical doping in the range of 8 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • FIG. 6 shows a further embodiment of an optoelectronic component, the first barrier layer 2 having little or no electrical doping 9.
  • the electrical doping is less than 1 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the electrical doping of the second barrier layer 4 is higher than 7 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the electrical doping 9 of the second barrier layer 4 is in the range of 8 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the first and the second waveguide layer 1, 7 are formed of indium gallium nitride and have a In ⁇ diumkonzentration 8 in the range of 2%.
  • the second barrier layer 4 is thicker than the first and / or the last barrier layer 2, 6.
  • the second barrier layer 4 may have a thickness that is 5%, preferably 10%, in particular 20% or more thicker than the first and / or the last barrier layer is. In this way better high temperature properties of the device are achieved.
  • Figure 7 shows a schematic representation of a optoelekt ⁇ tronic device, which is constructed in the illustrated partial section of the material system AlInGaN, wherein the individual layers and / or indium aluminum.
  • the indium or aluminum concentration is shown in the way that is shown starting from the value 0 to the top of the indium ⁇ content and starting from the value 0 to bottom of the aluminum content by the solid line.
  • the electrical doping 9 for the individual layers is indicated.
  • the first barrier layer 2 has a high Indiumkonzentra ⁇ tion in the range of 10%.
  • the second barrier layer 4 and the last barrier layer 6 have an aluminum concentration in the range of 2.5%. That is, the second and last barrier layers 4, 6 are formed of aluminum gallium nitride. As a result, an improved charge carrier injection is achieved.
  • the first waveguide layer 1 has no indium and consists of gallium nitride.
  • the first quantum film 3 has an indium concentration in the range of 20%.
  • the second quantum film 5 has an indium concentration in the range of 20%.
  • the second waveguide layer 7 has neither aluminum nor indium.
  • the first waveguide layer has a doping in the range of 3 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the first barrier layer and the first quantum film 3 have almost no electrical doping.
  • the second barrier ⁇ layer 4 has a doping in the range 6 x 10 18 / cm 3 .
  • the second quantum well 5, the last barrier layer 6 and the second waveguide layer 7 have little
  • Figure 8 shows a further embodiment of an opto-electro ⁇ African component, which is formed in the illustrated partial section of the material system AlInGaN, wherein the first waveguide layer 1 is made of aluminum gallium nitride and having a concentration of 20% aluminum.
  • the first barrier layer 2 is also made of aluminum gallium ⁇ nitride and has a concentration of 10% aluminum.
  • the first quantum film 3 is formed of gallium nitride.
  • the second quantum film 5 is formed of gallium nitride.
  • the second barrier layer 4 comprises aluminum gallium nitride, the aluminum content being in the region of 20%.
  • the last barrier layer 6 aluminum gallium nitride, wherein the aluminum content is 20%.
  • the second waveguide layer 7 also has aluminum nitride ⁇ Galli, wherein the aluminum content is in the range from 19% lies.
  • the first waveguide layer 1 has an electrical doping in the range of 8 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the first barrier layer 2 has a low doping, which is in the range of 1 ⁇ 10 18 / cm 3 or less.
  • the first and second quantum wells 3, 5 have substantially no electrical doping.
  • the second barrier layer 4 has an electrical ⁇ doping, which is in the range of 10 x 10 18 / cm 3 .
  • the last barrier layer 6 and the second waveguide layer Layer 7 have a low or no electric Dotie ⁇ tion. This embodiment is suitable for. B.
  • the n-side first barrier layer 2 has little aluminum, the second barrier layer 4 and the last barrier layer 6 exhibit a higher Aluminiumkonzent ⁇ ration. In this way, an improved injection of charge carriers, in particular a uniform injection of charge carriers in the first and in the second quantum film is made possible.
  • due to the low to no Do ⁇ orientation of the first barrier layer 2 and by the high Do ⁇ orientation in the second barrier layer 4 has a better La ⁇ makers distribution is achieved in the quantum wells 3; 5.
  • Figure 9 shows a further embodiment of an opto-electro ⁇ African component which is suitable for example for the formation of a green Hablleiterlasers with Indiumgalliumnitridbarrie ⁇ ren.
  • the first waveguide layer 1 has Indi ⁇ umgalliumnitrid, wherein the indium content is in the range of 5%.
  • the first barrier layer 2 has Indiumgallium ⁇ nitride, wherein the indium content is 15%.
  • the first quantum film 3 comprises indium gallium nitride, wherein the Indi ⁇ vice halt is 30%.
  • the second barrier layer 4 comprises indium gallium nitride, the indium content at 5 ⁇ 6
  • the second quantum well 5 has indium gallium nitride with the indium content at 30%.
  • the last Barri ⁇ ere für 6 comprises indium gallium nitride, wherein the indium ⁇ content is 5%.
  • the second waveguide layer 7 comprises indium gallium nitride, wherein the indium content at 6 ⁇ 6
  • the first waveguide layer 1 has an electrical doping in the range of 3 ⁇ 10 18 / cm 3
  • the first barrier layer 2 a low or no doping, as well as the first quantum film 3, on.
  • the second barrier layer 4 has an electrical doping in the range of 7 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the second quantum film 5, the last barrier layer 6 and the second waveguide layer 7 have little or no electrical doping. Due to the formation of the in ⁇ first barrier layer 2 with a high Indiumge ⁇ hold, the middle and the last barrier layer 4, 6 of indium gallium nitride with a lower indium content than that First barrier layer 2 allows a better injection of La ⁇ makers. In addition, a low to no doping of the first barrier layer 2 and a higher to high doping of the second barrier layer 4 ensures a better charge carrier distribution between the quantum films 3, 5.
  • Figure 10 shows a further embodiment of a optoelekt ⁇ tronic device, which is formed substantially as the embodiment of Figure 9, but showing a further, second barrier layer 10 and a third quantum well
  • the further second barrier layer 10 is arranged between the second quantum film 5 and the third quantum film 11.
  • the third barrier film 11 is followed by the last barrier layer 6.
  • the further second barrier layer 10 is formed substantially identically to the second barrier layer 4.
  • the additional second barrier layer 10 also be formed un ⁇ differently to the second barrier layer. 4
  • the additional second barrier layer 10 may have values such as the second bar ⁇ centering layer 4 or values between the values of the second barrier layer 4 and the values of the last barrier layer 6 with respect to the indium concentration and / or the aluminum concentration and / or the electrical doping.
  • the indium content of the first waveguide layer 1 is in the range of 1%, as the indium content of the two ⁇ th waveguide layer 7, the indium content of the first Barri ⁇ ere Mrs 2 is in the range of 10%.
  • the indium content of the second barrier layer 4, the further second barrier layer 10 and the last barrier layer 6 is in the range of 0%.
  • the formation of the n-side first barrier layer 2 with a lot of indium and the remaining barrier layers with less indium, in particular only gallium nitride ensures a better injection of charge carriers.
  • the first barrier layer 2 and higher, particularly a high Do ⁇ orientation of the second and further second barrier layer 4, 10 a better carrier distribution between the quantum wells 3, 5, 11 is achieved by a low to no doping.
  • first and the second waveguide layer of indium gallium nitride provides a better waveguide.
  • a corresponding arrangement according to FIG. 10 can also have more than three quantum films and further second barrier layers.
  • the further second barrier layers may be formed in accordance with the further second barrier layer 10.
  • Figure 11 shows a further embodiment in which the ers ⁇ te waveguide layer 1, an indium 8 in the region of 1%, the first barrier layer 2, a Indiumkon ⁇ concentration in the range ⁇ 9 "6" of the first quantum film 3 is an indium concentration in the range of 20%, second barrier layer 4, an indium concentration of 0%, the second quantum well 5 6 an indium concentration of 0%, and the two ⁇ te waveguide layer 7 having an indium concentration of 20%, the final barrier layer, an indium concentration of 1%.
  • the first waveguide layer 1 comprises the first waveguide layer 1, an electrical doping of 8 ranging from 3 x 10 18 / cm 3, the first quantum film 3, the second quantum well 5, the last Barri- ere für 6 and the second waveguide layer 7, a clotting ⁇ ge or no electrical doping 8
  • the first barrier layer 2 has an electrical doping in the range of 2 ⁇ 10 18 / cm 3 , the electrical doping being center-symmetrical with respect to e Iner center of the first barrier layer 2 is arranged and at a predetermined distance from the Randbe ⁇ rich the first barrier layer 2 drops to the value 0.
  • the second barrier layer 4 has a doping in the range of 8 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the electrical doping is disposed in the second barrier layer 4 centrally symmetrically to a center of the second barrier layer 4, wherein the elekt ⁇ generic doping falls within a predetermined distance to the edge regions of the second barrier layer 4 to 0.
  • a profile for the decrease of the electrical doping in the direction of the edge region of the first or the second barrier layer 2, 4 may also be provided. Due to the formation of the n-side first barrier layer 2 with a high indium concentration and the formation of the second barrier layer 2 Layer 4 and the last barrier layer 6 of gallium nitride, a better injection of charge carriers is achieved.
  • the second barrier layer 4 may have a greater thickness than the first and / or the last barrier layer 6. As a result, a better high-temperature property of the component is made possible.
  • Figure 12 shows a further embodiment of a optoelekt ⁇ tronic device.
  • the first waveguide layer 1 has a low indium concentration 8 in the range of 1%.
  • the first barrier layer 2 has an indium concentration which increases stepwise from a range ⁇ 8 "6 to 10 ⁇ 6 toward the first quantum well 3.
  • the first quantum well 3 has an indium concentration of 20%
  • the second barrier layer 4 and the last one barrier layer 6 have no indium on, but are gebil ⁇ det of gallium nitride.
  • the second quantum well 5 comprises an indium concentration in the range of 20%.
  • the second waveguide layer 7 has a low indium concentration in the range of 1%.
  • the first waveguide layer 1 an electrical doping 9 in the range of 2 ⁇ 10 18 / cm 3.
  • the first barrier layer 2 has little or no electrical doping, likewise the first and the second quantum film 3, 5.
  • the second barrier layer 4 has an electrical barrier Dotie ⁇ tion, which is in the range of 8 x 10 18 / cm 3. Since the n-side first barrier layer 2 multi-level with a high
  • FIG. 13 shows a further embodiment of a optoelekt ⁇ tronic component, said first waveguide layer 1 has a low indium 8 in the range of 1% up and is formed of indium gallium nitride.
  • the first barrier layer 2 is also ge ⁇ forms of indium gallium nitride, wherein the indium content in the range of 9% by weight.
  • the quantum films 3, 5 each have indium gallium nitride, where ⁇ in the indium content in the range of 20%.
  • the second barrier layer 4 has an indium content 8 in the range of 3 to 8%, wherein the indium content increases in stages in the direction of the second quantum film 5.
  • the last barrier ⁇ layer 6 has a low or no indium and is formed for example of gallium nitride.
  • the second waveguide layer 7 is formed from indium gallium nitride with a low indium content of 1%.
  • the first wave ⁇ conductor layer 1 has an electrical doping in the range of 5 x 10 18 / cm 3 .
  • the first barrier layer 2 has an electrical doping 9 in the range of 2 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the electrical doping 9 is in the form of a profile mittensym ⁇ metric with respect to a center axis of the first barrier ⁇ layer 2, wherein at a specified distance from the edge portions of the first barrier layer 2, the electrical doping falls to 0.
  • the first and second quantum wells 3, 5 have no electrical doping.
  • the second barrier layer 4 has an electrical Do ⁇ tion, which is in the range of 3 x 10 18 / cm 3 .
  • the electrical doping of the second barrier layer 4 is also formed mittensymmet ⁇ driven to a center axis of the second barrier layer 4 of ⁇ , wherein the electrical doping 9 in the direction of the edge portions of the second barrier layer 4 and above Errei ⁇ surfaces of the edge region drops to the value 0.
  • the last barrier layer 6 and the second waveguide layer 7 have little or no electrical doping. Since the in ⁇ side first barrier layer 2 has a high indium concentration in the range ⁇ 9 "6 and the second barrier layer 4 has a ge ⁇ ringere indium concentration, but at least one or more stages in the direction of the second quantum 5 increases and the last barrier layer 6 consists Gal ⁇ liumnitrid, an improved injection of La ⁇ makers is possible. In addition, 9 allows a better Ladungsträ ⁇ gerver notorious in the area of the second barrier layer 4 by the low or no electric doping 9 in the area of the first barrier layer 2 and a higher electrical doping.
  • FIG. 14 shows a further embodiment of an optoelectronic component, the first barrier layer 2 and the second barrier layer 4 having an indium content 8 decreasing in the direction of the p-side.
  • the p-side last barrier layer 6 is formed from gallium nitride.
  • the indium content falls in at least one or more stages within the first and / or second barrier layer 2, 4.
  • the indium content may also be continuous in the direction of the p-side within the Barrie ⁇ retik 2 , 4 fall off. This allows a better injection of charge carriers.
  • the first barrier layer 2 has a lower electrical doping 9 in the range of 2 ⁇ 10 18 / cm 3 compared to the second barrier layer 4.
  • the second barrier layer 4 has an electrical Do ⁇ tion in the range of 6 x 10 18 / cm 3 . As a result, a better charge carrier distribution between the quantum films 3, 5 is achieved.
  • the indium content decreases from 12% to 8%.
  • Within the second Barrier ⁇ esch layer 4 of indium ⁇ 5 "6 is lowered to 1% or to 0%.
  • the electrical doping of the second barrier layer 4 is in the range of 6 x 10 18 / cm 3.
  • the electrical doping the first barrier layer 2 is in the range of 2
  • FIG. 15 shows a further embodiment of an optoelectronic component in which the indium content 8 within the first barrier layer 2 rises continuously starting from the first waveguide layer 1 in the direction of the first quantum film 3.
  • the indium content increases from 2% to 10%.
  • the electrical doping 9 falls within the first one Barrier layer 2 of 3 x 10 18 / cm 3 to a value of 0.
  • the Indiumkonzent ⁇ ration in the second barrier layer 4 is less than 2%, in particular 0%.
  • the indium concentration in the last barrier layer 6 is below 2%, in particular at 0%.
  • the second barrier layer 4 and the last Barri ⁇ ere für 6 is preferably formed of gallium nitride.
  • the electrical doping of the first waveguide layer 1 is in the range of 3 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the electrical doping of the first quantum well 3, the second quantum well 5, the last barrier layer 6 and the second waveguide layer 7 is in the range of zero.
  • the indium concentrations, the aluminum concentrations, the electrical conductivity in the form of steps may fall off or increase or fall off in the form of continuous profiles within a layer.
  • FIG. 16 shows a schematic representation of a partial detail of a further embodiment of an optoelectronic component, which consists of a semiconductor material, in particular in the illustrated section of InGaN or AlInGaN, with an active zone for generating electromagnetic radiation, the active zone having a first Wel ⁇ lenleiter Anlagen 1, wherein the first waveguide ⁇ layer 1, a first barrier layer 2 adjacent.
  • a second barrier layer 4 and a last barrier layer 6 are provided. Between the first barrier layer 2 and the second barrier layer 4, a first quantum film 3 is arranged. Between the second barrier layer 4 and the last barrier layer 6, a second quantum film 5 is arranged. A second world bordering on the last barrier layer 6 conductor layer 7.
  • the illustrated region of the opto ⁇ electronic component is formed of indium gallium nitride or gallium nitride.
  • the indium content 8 is plotted as a solid line across the thickness of the device.
  • the electrical doping 9 is applied in the form of a dashed line over the thickness of the component.
  • the first waveguide layer 1 is assigned to an n-doped side of the component.
  • the second waveguide layer 7 is assigned to a p-doped side of the component.
  • the first and the second barrier layer 2, 4 is a high indium concentration in the range ⁇ 8 "6, wherein the Indiumkonzentrationen the first and second waveguide layers 2, 4 are approximately equal.
  • the first and the second barrier layer 2, 4 is a relatively small band gap between the conduction band and the valence band.
  • the last barrier 6, which represents ⁇ represents a p-side barrier has a lower indium, and thus a larger band gap than the second barrier layer 4 and / or the first barrier layer 2 on.
  • the last barrier layer 6, as shown in Fig. 16, also consist of gallium nitride. With this choice of bandgap better Ladungsträ ⁇ gerinjetechnisch is achieved.
  • the second barrier layer 4 also has a higher indium concentration than the first Barrie Layer 2, that is, have a smaller band gap than the first barrier layer 2. This also achieves an improvement in the injection of the charge carriers.
  • the first and / or the second waveguide layer 1, 7 have an indium concentration and are formed from indium gallium nitride. 7 thereby, the first and / or second waveguide layer 1, a smaller bandgap than GaN and thus can cause egg ⁇ ne better waveguide of electromagnetic radiation.
  • the first waveguide layer 1 has a doping in the range of 1 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the first barrier layer 2 has a doping in the range of 2 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the first and second quantum wells 3, 5 are substantially undoped.
  • the second barrier layer 4 has a doping in the region of 4 ⁇ 10 18 / cm 3 up.
  • the last barrier layer 6 and the second Wel ⁇ lenleiter Anlagen 7 are undoped.
  • Figure 17 shows a partial section of a further exemplary form of an optoelectronic component, which is formed from egg ⁇ nem semiconductor material, particularly InGaN or AlInGaN.
  • the device has a layer sequence of a first waveguide layer 1, a first barrier ⁇ layer 2, a first quantum film 3, a second barrier layer 4, a second quantum well 5, a final barrier layer 6, and a second waveguide layer.
  • the middle that is, the second barrier layer 4 has a smaller band gap than the first barrier layer 2 or the last barrier layer 3. This is achieved that the indium ⁇ concentration is greater in the second barrier layer 4 as in the first barrier layer 2 or the last barrier layer 6.
  • the embodiment is ge ⁇ selected in such a way that the first barrier layer 6, a smaller Bandlü- CKE as the last barrier layer 6 has. This is achieved that the indium content of the first barrier ⁇ layer 2 is greater than the indium content of the last Barrie ⁇ re harsh 6.
  • the first and the second waveguide layer 1, 7 is formed of indium gallium nitride in the illustratedariessbei ⁇ game.
  • the first waveguide layer 7 has an indium concentration in the range of 1%.
  • the first barrier layer 2 has "6.
  • the second barrier layer 4 has an in ⁇ diumkonzentration in the range ⁇ 8" an indium concentration in the rich Be ⁇ 6 ⁇ 6.
  • the third barrier layer 6 has an indium concentration in the range of 4 ⁇ 6.
  • the second waveguide layer 7 has a Indiumkon ⁇ concentration in the range of 1%.
  • the first and second quantum wells 3, 5 have an indium concentration in the range of 20%.
  • This choice of band gaps in the barrier layers 2, 4, 6 is overall better injection he ⁇ enough.
  • the waveguide guidance is improved by the fact that the waveguides consist of indium gallium nitride.
  • the first waveguide layer 1 has an electrical doping in the range of 1 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the first barrier Layer 2 has a doping in the range of 2 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the second barrier layer 4 has a doping in the loading on ⁇ range from 4 x 10 18 / cm 3.
  • the first quantum film 3, the second quantum well 5, the last barrier layer 6 and the second waveguide layer 7 are undoped in the illustrated execution ⁇ example.
  • FIG. 18 shows a schematic section in a further embodiment of an optoelectronic component which is formed from a semiconductor material, in particular from InGaN or AlInGaN.
  • the component has the following
  • the second Barri ⁇ ere für 4 has a smaller band gap than the first and last barrier layers 2, 6.
  • the first and the last barrier layer 2, 6 have an approximately equal band gap.
  • the barrier layers are formed from indium gallium nitride, with the indium concentration of the second barrier layer 4 being in the range of ⁇ 5 "6.
  • the indium concentrations of the first and the last barrier layer 2, 6 are in the range ⁇ 4 "6.
  • the quantum films 3, 5 have an indium concentration. concentration in the range of 20%.
  • the quantum films are also formed from indium gallium nitride.
  • the first and the second waveguide layers 1, 7 are formed from indium gallium nitride, wherein the indium content is 1%.
  • the first waveguide layer 1 has a doping in the range of 1 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the first and the second barrier layer ⁇ 2, 4 have a doping in the range of 4 x 10 18 / cm 3.
  • the first quantum well 3, the second quantum well 5, the last barrier layer 6, and the second waveguide layer 7 are substantially undoped.
  • FIG. 19 shows a further detail of a further embodiment of an optoelectronic component which is formed from a semiconductor material, in particular from InGaN or AlInGaN.
  • the device has an active zone for generating electromagnetic radiation. It points the component has the following layer sequence: a first wave ⁇ conductor layer 1, a first barrier layer 2, a first quantum well 3, a second barrier layer 4, a second quantum well 5, a last barrier layer 6 and a second waveguide layer 7.
  • a special feature of this embodiment is ⁇ form in that the last barrier layer 6 has a smaller band gap than the second barrier layer 4. 4
  • the second barrier layer has a smaller band gap than the first barrier ⁇ layer.
  • the layer structure is formed of indium gallium nitride with varying indium concentration.
  • the first waveguide layer 1 has a Indiumkonzentrati ⁇ on of 1%.
  • the first barrier layer 2 has a ⁇ indium concentration of 2%.
  • the second barrier layer 4 has "6.
  • the last barrier ⁇ layer 6 has an indium concentration ⁇ 6" an indium ⁇ 4 6.
  • the second waveguide layer 7 has an indium concentration of 1%.
  • the first and second quantum wells 3, 5 have an indium concentration of 20%.
  • the first waveguide layer 1 has a doping in the range of 1 ⁇
  • the first barrier layer 2 has a doping in the range of 4 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the second barrier layer 2 has a doping in the range of 4 ⁇ 10 18 / cm 3 .
  • the first quantum film 3, the second quantum film 5, the last barrier layer 6 and the second waveguide layer 7 are undo ⁇ oriented. Also in this embodiment, an improvement in the injection of the charge carriers is achieved.
  • the formation of the waveguide layers of indium gallium nitride enables a better waveguide.
  • the band gap of the barrier layers can be reduced depending on the material of the barrier layer for example, in Indiumgallium ⁇ nitride by increasing the indium concentration and decreased by reducing the aluminum concentration in the formation of aluminum gallium nitride.
  • the exemplary embodiments described in the figures can be made from the material system indium gallium nitride or from the aluminum gallium nitride material system or from the material system Indium aluminum gallium nitride are formed.
  • the indium content or the aluminum content can be adjusted accordingly.
  • the values for the doping and the values for the indium content or the band gaps may vary.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Optoelektronisches Bauelement mit einer aktiven Zone zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, wobei die aktive Zone wenigstens zwei Quantenfilme (3, 5) aufweist, wobei der erste Quantenfilm (3) zwischen einer ersten und einer zweiten Barriereschicht (2, 4) angeordnet ist, wobei der zweite Quantenfilm (5) zwischen der zweiten und einer letzten Barriereschicht (4, 6) angeordnet ist, wobei die Bandlücken der ersten und der zweiten Barriereschicht in einem anderen Verhältnis zueinander stehen als die Bandlücken der zweiten und der dritten Barriereschicht.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 100 029.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Im Stand der Technik sind optoelektronische Bauelemente be¬ kannt, die eine aktive Zone zum Erzeugen einer elektromagne- tischen Strahlung aufweisen, wobei die aktive Zone Quanten¬ filme aufweist, die über Barriereschichten voneinander beabstandet sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Bauelement gemäß Pa¬ tentanspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Ein Vorteil des beschriebenen Bauelementes besteht darin, dass eine gleichmäßigere Befüllung der Quantenfilme mit
Elektronen und Löchern erreicht wird. Dadurch kann eine größere Verstärkung der optischen Welle erreicht werden. Zudem wird eine Absorption durch ungepumpte Quantenfilme reduziert. Dadurch sinkt die Laserschwelle, wobei die Steilheit der Laserkennlinie verbessert wird. Zudem sinkt ein Operationsstrom und die Effizienz des optoelektronischen Bauelementes wird erhöht. Dadurch werden eine höhere Ausgangsleistung und eine längere Lebensdauer ermöglicht. Diese Vorteile werden dadurch erreicht, dass das optoelektro¬ nische Bauelement mit einer aktiven Zone zum Erzeugen elekt¬ romagnetischer Strahlung ausgebildet ist, wobei die aktive Zone wenigstens zwei Quantenfilme aufweist, wobei der erste Quantenfilm zwischen einer ersten und einer zweiten Barriereschicht angeordnet ist, wobei der zweite Quantenfilm zwischen der zweiten und einer letzten Barriereschicht angeordnet ist, wobei jede Barriereschicht eine Bandlücke aufweist, wobei die Bandlücken der ersten und der zweiten Barriereschicht in ei- nem anderen Verhältnis zueinander stehen als die Bandlücken der zweiten und der dritten Barriereschicht.
In einer weiteren Ausführung weisen die erste und die zweite Barriereschicht eine annähernd gleich große Bandlücke auf, und wobei insbesondere die letzte Barriereschicht eine größe¬ re Bandlücke als die zweite Barriereschicht aufweist. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der elektrooptischen Eigenschaften erreicht. In einer weiteren Ausführung weist die erste Barriereschicht eine größere Bandlücke als die zweite Barriereschicht auf, wobei die zweite Barriereschicht eine kleinere Bandlücke als die letzte Barriereschicht aufweist, und wobei die erste Bar¬ riereschicht eine kleinere Bandlücke als die letzte Barriere- schicht aufweist. Auch dadurch wird eine Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht.
In einer weiteren Ausführung weist die zweite Barriereschicht eine höhere Dotierung als die erste und die letzte Barriere- schicht auf, und wobei insbesondere die erste Barriereschicht eine höhere Dotierung als die letzte Barriereschicht auf¬ weist. Dadurch kann eine weitere Verbesserung der optoelekt¬ ronischen Eigenschaften erreicht werden. In einer weiteren Ausführung weist die erste Barriereschicht eine größere Bandlücke als die zweite Barriereschicht auf, wobei die zweite Barriereschicht eine kleinere Bandlücke als die letzte Barriereschicht aufweist, und wobei die erste Bar¬ riereschicht eine gleich große oder eine größere Bandlücke als die letzte Barriereschicht aufweist. Dadurch wird eine Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht.
In einer weiteren Ausführung weist die erste Barriereschicht eine kleinere Bandlücke als die zweite Barriereschicht auf, wobei die zweite Barriereschicht eine kleinere Bandlücke als die letzte Barriereschicht aufweist. Dadurch wird eine Ver¬ besserung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht. In einer weiteren Ausführung weist die erste und/oder die zweite Barriereschicht eine höhere Dotierung als die letzte Barriereschicht auf, wobei insbesondere die erste und die zweite Barriereschicht eine annähernd gleich große Dotierung aufweisen. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der opto- elektronischen Eigenschaften erreicht.
In einer weiteren Ausführung weist die erste Barriereschicht eine kleinere Bandlücke als die zweite Barriereschicht auf. In einer weiteren Ausführung weist die zweite Barriereschicht eine kleinere Bandlücke als die letzte Barriereschicht auf.
In einer weiteren Ausführung ist eine erste Barriereschicht an einer n-Kontaktseite angeordnet und weist eine kleinere Bandlücke als eine zweite Barriereschicht auf. Die zweite
Barriereschicht ist zwischen zwei Quantenfilmen angeordnet. Die letzte Barriereschicht ist auf der p-Kontaktseite angren¬ zend an dem zweiten Quantenfilm angeordnet. In einer Ausführungsform weist die zweite Barriereschicht ei¬ ne kleinere Bandlücke als die erste Barriereschicht auf.
Dadurch wird eine Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht. In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Barriereschicht und die letzte Barriereschicht eine annähernd gleich große Bandlücke auf. Auch dadurch werden gute optoelektronische Eigenschaften ermöglicht. In einer weiteren Ausführungsform weist die letzte Barriereschicht eine gleich große oder eine kleinere Bandlücke als die zweite Barriereschicht auf. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Bandlücke innerhalb einer Barriereschicht gestuft oder mit einem ansteigenden Wert entlang einer Dicke der Barriereschicht ausgebildet. Dadurch kann eine weitere Optimierung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Bandlücke innerhalb einer Barriereschicht gestuft oder mit einem absteigenden o- der einem ansteigenden Wert entlang einer Dicke der Barriere- schicht ausgebildet. Dadurch kann eine weitere Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Barriereschicht eine kleinere elektrische Dotierung als die zweite Barriereschicht auf. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Barriereschicht eine höhere elektrische Dotierung als die letzte Bar- riereschicht auf. Auch dadurch werden die optoelektronischen Eigenschaften des Bauelementes verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Barriereschicht eine gleich große oder niedrigere elektrische Dotie- rung als die zweite Barriereschicht auf. Auch dadurch kann eine weitere Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften des Bauelementes erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Barriere- schicht eine höhere oder gleich große elektrische Dotierung wie die letzte Barriereschicht auf. Dadurch kann eine weitere Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht werden . In einer weiteren Ausführungsform ist die elektrische Dotierung innerhalb einer Barriereschicht gestuft oder mit einem ansteigenden Wert entlang einer Dicke der Barriereschicht ausgebildet. Auf diese Weise kann eine weitere Optimierung der optoelektronischen Eigenschaften ermöglicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die elektrische Dotierung mittensymmetrisch zu einer Mitte der Barriereschicht in Form eines abfallenden Profiles in Richtung auf Randbereiche der Barriereschicht ausgebildet. Dadurch kann eine weitere
Optimierung der optoelektronischen Eigenschaften des Bauelementes erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Barriere- schicht zwischen einer ersten Wellenleiterschicht und dem ersten Quantenfilm angeordnet. Zudem ist die letzte Barriere¬ schicht zwischen dem zweiten Quantenfilm und einer zweiten Wellenleiterschicht angeordnet. Weiterhin weist die erste Wellenleiterschicht eine kleinere Bandlücke als die zweite Wellenleiterschicht auf. Auch dadurch wird eine weitere Ver¬ besserung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Barriereschicht eine größere Bandlücke als die zweite Barriereschicht auf, wobei die zweite Wellenleiterschicht eine kleinere Band¬ lücke als die letzte Barriereschicht aufweist. Auch dadurch kann eine weitere Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht werden. In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Barriereschicht eine größere Dicke als die erste und/oder die letzte Barriereschicht auf. Auch dadurch kann eine weitere Verbesse¬ rung der optoelektronischen Eigenschaften erreicht werden. In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens ein weiterer Quantenfilm zwischen dem zweiten Quantenfilm und der letzten Barriereschicht vorgesehen. Zwischen dem zweiten Quantenfilm und dem weiteren Quantenfilm ist eine weitere zweite Barriereschicht vorgesehen. Die letzte Barriereschicht grenzt an den weiteren Quantenfilm an. Auf diese Weise können auch aktive Zonen mit mehreren Quantenfilmen verbesserte optoelektronischen Eigenschaften aufweisen.
Die weitere zweite Barriereschicht kann entsprechend der zweiten Barriereschicht oder entsprechend der letzten Barrie¬ reschicht ausgebildet sein. Zudem kann die weitere zweite Barriereschicht in Bezug auf die Bandlücke und/oder die elektrische Dotierung Werte aufweisen, die zwischen den Werten der zweiten Barriereschicht und den Werten der letzten Barriereschicht liegen.
Zudem können abhängig von der gewählten Ausführungsform mehrere zweite Barriereschichten vorgesehen sein, die gemäß der zweiten Barriereschicht oder der letzten Barriereschicht aus¬ gebildet sind oder die Werte in Bezug auf die Bandlücke und/oder die elektrische Dotierung aufweisen, die zwischen den Werten der zweiten Barriereschicht und den Werten der letzten Barriereschicht liegen.
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 erläutert werden.
Die Figuren 1 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines optoelektronischen Bauelementes mit zwei Quantenfilmen, wobei wenigstens ein Teilabschnitt des Bauelements aus dem Materialsystem InGaN gebildet ist, wobei die Indiumkonzentra- tion und die elektrische Dotierung über die Dicke des opto¬ elektronischen Bauelementes dargestellt sind.
Figur 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsformen eines optoelektronischen Bauelementes mit zwei Quantenfilmen, wobei we- nigstens ein Teilabschnitt des Bauelementes aus dem Material¬ system InGaAlN gebildet ist, und wobei eine Indiumkonzentra¬ tion und eine Aluminiumkonzentration und eine elektrische Do¬ tierung über die Dicke eines Teilabschnittes des optoelektro¬ nischen Bauelementes dargestellt sind. Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektro¬ nischen Bauelements.
Figur 10 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ver- lauf einer Indiumkonzentration und einer elektrischen Dotierung eines optoelektronischen Bauelementes mit drei Quantenfilmen .
Figuren 11 bis 15 zeigen weitere Ausführungsformen eines optoelektronischen Bauelementes mit zwei Quantenfilmen.
Figur 16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Teilaus¬ schnittes eines optoelektronischen Bauelementes, wobei die erste und die zweite Barriereschicht eine annähernd große Bandlücke aufweisen.
Figur 17 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauelementes, wobei die zweite Barriereschicht eine kleinere Bandlücke als die erste und die letzte Barriereschicht aufweist.
Figur 18 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelekt¬ ronischen Bauelementes, wobei die erste und die zweite Barri¬ ereschicht eine annähernd gleich große Dotierung aufweisen. Figur 19 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelekt¬ ronischen Bauelementes, wobei die letzte Barriere eine klei¬ nere Bandlücke als die zweite Barriere und die zweite Barrie¬ re eine kleinere Bandlücke als die erste Barriere aufweist. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf optoelektronische Bauelemente, die wenigstens teilweise aus einem Halb¬ leitermaterial bestehen. Im Folgenden werden Beispiele für die Materialsysteme InGaN und InGaAlN beschrieben. Die Vorteile der beschriebenen optoelektronischen Bauelemente sind jedoch nicht auf diese Materialsysteme beschränkt, sondern können auch mit anderen Halbleitermaterialien erreicht werden. Eine Indiumkonzentration oder Aluminiumkonzentration 8 ist als durchgezogene Linie dargestellt. Eine positive oder negative elektrische Dotierung 9 ist in Form einer gestri- chelten Linie dargestellt. Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Teilausschnitt eines Schichtaufbaus eines optoelektronischen Bau¬ elementes, das insbesondere als Halbleiterlaser oder als Halbleiterdiode ausgebildet ist. Der dargestellte Teilaus¬ schnitt des Bauelementes ist aus einem InGaN Materialsystem gebildet, wobei der In Gehalt über die Dicke des Bauelementes variiert . In Figur 1 ist über eine Dicke des Schichtaufbaus die Kon¬ zentration 8 des Indiumgehalts in Form einer durchgezogenen Linie und die Konzentration der elektrischen Dotierung 9 in Form einer gestrichelten Linie angegeben. Der Indiumgehalt ist in Prozentangaben und die elektrische Dotierung ist in Einheiten von 1 x 1018/cm3 angegeben. Eine elektrisch negative Dotierung wird bei den Materialsystem InGaN oder AlInGaN z.B. mit Silizium erreicht. Eine elektrisch positive Dotierung wird bei den Materialsystemen InGaN oder AlInGaN z.B. mit Magnesium erreicht. Mit steigendem Indiumgehalt wird eine Bandlücke zwischen einem Valenzband und einem Leitungsband das InGaN Materialsystems kleiner. Mit steigendem Aluminiumgehalt wird die Bandlücke zwischen einem Valenzband und einem Leitungsband das AlInGaN Materialsystems größer. Die Darstellung des Schichtaufbaus ist schematisch wiederge¬ geben, das heißt es können weitere oder zusätzliche Schichten zwischen den einzelnen dargestellten Schichten vorgesehen sein. Zudem ist nur ein Ausschnitt des optoelektronischen Bauelementes dargestellt, sodass auf beiden Seiten der darge- stellten Schichtfolge weitere Schichten vorgesehen sein können. Diese Ausführungen betreffen auch die weiteren Figuren 2 bis 19.
Das optoelektronische Bauelement weist eine erste Wellen- leiterschicht 1 auf. Die erste Wellenleiterschicht 1 ist auf einer n-Kontaktseite angeordnet. Nach der ersten Wellen¬ leiterschicht 1 folgt eine erste Barriereschicht 2. Auf die erste Barriereschicht 2 folgt ein erster Quantenfilm 3. Auf den ersten Quantenfilm 3 folgt eine zweite Barriereschicht 4. Auf die zweite Barriereschicht 4 folgt ein zweiter Quanten- film 5. Auf den zweiten Quantenfilm 5 folgt eine letzte Barriereschicht 6. Auf die letzte Barriereschicht 6 folgt eine zweite Wellenleiterschicht 7, die auf einer p-Seite angeord¬ net ist. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die dargestellten Schichten direkt aneinander angrenzen oder es können auch weitere Schichten zwischen den dargestellten Schichten angeordnet sein. Die Schichten sind über eine
Schichtdicke d des optoelektronischen Bauelementes aufgetra¬ gen, wobei die Dicken der Schichten nicht maßstabgetreu im Verhältnis zueinander dargestellt sind. Zudem sind die
Schichten in der Weise angeordnet, dass eine Wachstumsrichtung, in der die Schichten aufeinander aufgewachsen werden von der ersten Wellenleiterschicht 1 in Richtung zur zweiten Wellenleiterschicht 7 verläuft.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, die aktive Zone, das heißt die Barriereschichten 2, 4, 6 der aktiven Zone, asymmetrisch in der Weise zu gestalten, dass die wenigstens zwei Quantenfilme 3, 5, gleichmäßiger mit Elektronen und Löchern befüllt werden. Durch eine gleichmäßigere Befül¬ lung der Quantenfilme mit Elektronen und Löchern wird eine höhere Verstärkung der optischen Welle ermöglicht, wobei ei¬ ner Absorption durch ungepumpte Quantenfilme reduziert wird. Dadurch werden eine Absenkung der Laserschwelle und eine Ver- besserung der Steilheit der Laserkennlinie erreicht. Zudem sinkt der Operationsstrom und die Effizienz des optoelektronischen Bauelementes wird erhöht. Weiterhin ist eine höhere Ausgangsleistung bei gleichzeitiger Verlängerung der Lebensdauer möglich. Die erste Barriereschicht 2 kann elektrisch niedrig dotiert bis undotiert sein. Dabei kann beispielsweise die elektrische Dotierung der ersten Barriereschicht 2 klei¬ ner als 6 x 1018/cm3, beispielsweise kleiner 2 x 1018/cm3, oder kleiner 1 x 1018/cm3 sein. Zudem kann die erste Barriereschicht 2 eine kleine Bandlücke, d.h. eine hohe Indiumkon- zentration aufweisen, die beispielsweise zwischen 3 bis 20 %, bevorzugt zwischen 5 bis 12 %, besonders bevorzugt zwischen 7 und 10 % liegt. Weiterhin kann die Dicke der ersten Barriere¬ schicht 2 im Bereich zwischen 0,5 nm und 20 nm, beispielswei¬ se zwischen 2 nm und 15 nm liegen. Zudem kann die Dicke der ersten Barriereschicht auch zwischen 4 nm und 10 nm liegen. Die zweite Barriereschicht 4, die zwischen den zwei Quanten¬ filmen 3, 5 angeordnet ist, kann ebenfalls elektrisch hoch dotiert sein. Dabei kann die elektrische Dotierung zwischen 1 x 1018/cm3 und 3 x 1019/cm3 liegen. Weiterhin kann die elektrische Dotierung zwischen 4 bis 20 x 1018/cm3 liegen. Besonders bevorzugt kann die elektrische Dotierung der zweiten Barriere 4 zwischen 5 bis 10 x 1018/cm3 liegen. Die zweite Barriere 4 kann eine größere Bandlücke, d.h. weniger Indium als die erste Barriere 2 aufweisen. Zudem kann die zweite
Barriere 4 eine noch größere Bandlücke, d.h. wenig bis kein Indium aufweisen. Beispielsweise liegt der Indiumgehalt der zweiten Barriereschicht 4 unter 6 %, bevorzugt unter 3 %, be¬ sonders bevorzugt unter 0,5 %. Zudem kann in der zweiten Bar- riereschicht 4 auch gar kein Indium vorhanden sein.
Die erste, zweite und letzte Barriereschicht 2, 4, 6 sind aus Indiumgalliumnitrid oder Galliumnitrid gebildet, je nachdem wie hoch der Anteil an Indium in der entsprechenden Barriere- schicht ist. Die zweite Barriereschicht 4 kann eine Dicke im Bereich zwischen 0,5 nm bis 20 nm, vorzugsweise zwischen 4 nm und 15 nm, besonders bevorzugt zwischen 6 nm bis 11 nm auf¬ weisen . Bei der letzten Barriereschicht 6 kann die elektrische Dotie¬ rung im Bereich kleiner 2 x 1019/cm3, vorzugsweise kleiner 4 x 1018/cm3, besonders bevorzugt kleiner 1 x 1018/cm3 oder undotiert sein. Zudem weist die letzte Barriereschicht 6 eine große Bandlücke, d.h. wenig bis kein Indium auf, wobei die Indiumkonzentration kleiner 6 %, vorzugsweise kleiner 3 %, besonders bevorzugt kleiner 5 % bis 0 % liegen kann, sodass die letzte Barriereschicht 6 aus Galliumnitrid aufgebaut sein kann. Die Dicke der letzten Barriereschicht 6 kann im Bereich zwischen 0,5 nm bis 20 nm, vorzugsweise zwischen 4 nm und 12 nm, besonders bevorzugt zwischen 6 nm und 10 nm liegen.
Die elektrische Dotierung der ersten, zweiten und letzten Barriereschicht 2, 4, 6 ist n-leitend, wobei als Dotierstoff zum Beispiel Silizium, Sauerstoff oder Germanium verwendet werden kann. Gute optoelektronische Eigenschaften werden dadurch erreicht, dass die erste Barriereschicht 2 eine rela¬ tiv niedrige Bandlücke, d.h. eine relativ hohe Indiumkonzent¬ ration aufweist, wobei die zweite Barriereschicht 4 und die letzte Barriereschicht 6 eine größere Bandlücke, d.h. eine geringere Indiumkonzentration bzw. keine Indiumkonzentration aufweisen. Zudem kann die elektrische Dotierung der ersten Barriereschicht 2 gleich groß oder kleiner sein als die elektrische Dotierung der zweiten Barriereschicht 4. Weiterhin weist die dritte Barriereschicht eine elektrische Dotie- rung auf, die kleiner als die elektrische Dotierung der zwei¬ ten und/oder der ersten Barriereschicht ist. Weiterhin kann die zweite Barriereschicht 4 in der Dicke größer ausgebildet werden als die erste Barriereschicht 2. Sind mehr als zwei Quantenfilme 3, 4 vorgesehen, so können die zusätzlichen Bar- riereschichten abhängig von der gewählten Ausführungsform gemäß der zweiten Barriereschicht 4 ausgebildet werden.
Zudem können die weiteren Barriereschichten in Bezug auf die Indiumkonzentration, die elektrische Dotierung, die Schicht- dicke und/oder in Bezug auf eine Aluminiumkonzentration gemäß einem Wert zwischen den entsprechenden Werten der zweiten Barriereschicht 4 und der letzten Barriereschicht 6 ausgebil¬ det werden. Die erste Wellenleiterschicht 1 weist kein Indium auf. Die erste Barriereschicht 2 weist beispielsweise eine Indiumkon¬ zentration im Bereich von 10 % auf. Der erste Quantenfilm 3 weist eine Indiumkonzentration im Bereich von 20 % auf. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine Indiumkonzentration auf, die im Bereich θΠ 5 "6 liegt. Der zweite Quantenfilm 5 weist eine Indiumkonzentration auf, die im Bereich von 20 % liegt. Die letzte Barriereschicht 6 weist eine Indiumkonzentration auf, die im Bereich von 2 bis 4 % liegt. Die zweite Wellen¬ leiterschicht 7 weist keine Indiumkonzentration auf. Die ers- te Wellenleiterschicht 1 weist eine elektrische Dotierung auf, die im Bereich von 2 x 1018/cm3 liegt. Die erste Barrie¬ reschicht 2 weist eine elektrische Dotierung auf, die im Be¬ reich von 5 x 1018/cm3 liegt. Der erste Quantenfilm 3 weist keine elektrische Dotierung auf. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine elektrische Dotierung auf, die im Bereich von 5 x 1018/cm3 liegt. Der zweite Quantenfilm 5 weist keine elekt¬ rische Dotierung auf. Die letzte Barriereschicht 6 weist kei¬ ne elektrische Dotierung auf. Ebenso ist die zweite Wellen¬ leiterschicht 7 undotiert. Durch die höhere Indiumkonzentra- tion auf der n-Seite im Vergleich zur Indiumkonzentration der Barrieren auf der p-Seite wird eine bessere Injektion von La¬ dungsträgern in die Quantenfilme 3, 5 erreicht. Insbesondere ist die Injektion gleichmäßiger. Figur 2 zeigt den gleichen Schichtaufbau wie Figur 1, wobei jedoch im Gegensatz zum Schichtaufbau der Figur 1 die erste Wellenleiterschicht 1 eine Indiumkonzentration 8 im Bereich von 4 ~6 aufweist. Zudem weist die letzte Barriereschicht 6 eine Indiumkonzentration 8 auf, die im Bereich von 0 % liegt. Weiterhin weist die zweite Wellenleiterschicht 7 eine Indium¬ konzentration 8 auf, die im Bereich θΠ 4 "6 liegt. Die Indiumkonzentration 8 ist als durchgezogene Linie dargestellt. Die elektrische Dotierung 9 ist in Form einer gestrichelten Linie dargestellt. Durch das Vorsehen von Indium bzw. die Ausbildung der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht 1, 7 in Form von Indiumgalliumnitrid wird eine bessere Wellen¬ führung erreicht. Die weiteren Schichten weisen den entsprechenden Aufbau und die elektrische Dotierung gemäß der Fi¬ gur 1 auf.
Auch in dieser Ausführungsform wird durch eine kleinere Bandlücke, d.h. eine höhere Indiumkonzentration in der ersten Barriereschicht 1 im Vergleich zur zweiten und zur dritten Barriereschicht 4, 6 eine bessere Injektion von Ladungsträ- gern, insbesondere eine gleichmäßigere Injektion von Ladungs¬ trägern in den ersten und den zweiten Quantenfilm 3, 5 erreicht .
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des optoelektroni- sehen Bauelementes, wobei die elektrische Dotierung 9 der Schichten gemäß der Figuren 1 und 2 ausgebildet ist, wobei jedoch im Vergleich zur Figur 2 die erste Wellenleiterschicht 1 eine Indiumkonzentration 8 im Bereich von 2 % aufweist. Zudem weist die zweite Barriereschicht 4 kein Indium auf. Ebenso weist die letzte Barriereschicht 6 kein Indium auf. Die Indiumkonzentration 8 der ersten Barriereschicht 2 liegt im Bereich θΠ 8 "6 · Zudem liegt die Indiumkonzentration 8 der zweiten Wellenleiterschicht 7 ebenfalls im Bereich von 2 %. In dieser Ausführungsform ist die erste Barriere- schicht 2 aus Indiumgalliumnitrid, die zweite und die letzte Barriereschicht 4, 6 aus Galliumnitrid gebildet. Auch dadurch wird eine bessere Injektion bzw. eine gleichmäßigere Injekti¬ on von Ladungsträgern in die Quantenfilme 3, 5 erreicht.
Durch die Ausbildung der Wellenleiter 1, 7 aus Indiumgallium- nitrid wird eine bessere Wellenführung der optischen Mode ermöglicht .
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektro¬ nischen Bauelementes, wobei die Indiumkonzentration 8 der ersten Barriereschicht 2, des ersten Quantenfilmes 3, der zweiten Barriereschicht 4 und der letzten Barriereschicht 6 gemäß Figur 3 ausgebildet ist. Im Gegensatz zu Figur 3 weist die erste Wellenleiterschicht 1 und die zweite Wellenleiter¬ schicht 7 kein Indium auf. Zudem ist die elektrische Dotie- rung 9 gegenüber der Ausführungsform der Figur 3 für die erste Barriereschicht niedriger ausgebildet und liegt im Bereich von 2 bis 3 x 1018/cm3. Zudem liegt die Dotierung 9 der zweiten Barriereschicht 4 bei 5- 6x1018/cm3. Somit liegt eine gerin¬ ge Dotierung in der ersten Barriereschicht 2 vor, wobei die zweite Barriereschicht 4 eine höhere bzw. hohe Dotierung auf¬ weist. Damit wird eine verbesserte Ladungsträgerverteilung zwischen den Quantenfilmen 3, 5 erreicht.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes, die im Wesentlichen der Ausführungsform der Figur 4 entspricht, wobei jedoch im Gegensatz zur Ausführungs¬ form der Figur 4 die erste und die zweite Wellenleiterschicht 1, 7 aus Indiumgalliumnitrid ausgebildet sind, wobei die In¬ diumkonzentration 8 in der ersten Wellenleiterschicht im Be- reich θΠ 4 "6 und die Indiumkonzentration 8 der zweiten Wellenleiterschicht 7 ebenfalls im Bereich von 4 % liegt. Die elektrischen Dotierungen 9 der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht 1, 7 entsprechen der elektrischen Dotierung 9 der Ausführung der Figur 4. Zudem ist die elektrische Dotie- rung 9 der zweiten Barriereschicht 4 höher als in der Ausfüh- rungsform der Figur 4 und liegt im Bereich von 8 x 1018/cm3. Zudem liegt wieder eine geringe elektrische Dotierung 9 der ersten Barriereschicht 2 im Bereich von 2 x 1018/cm3 vor, wobei die zweite Barriereschicht 4 eine sehr hohe elektrische Dotierung im Bereich von 8 x 1018/cm3 aufweist. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Ladungsträgerverteilung zwischen den Quantenfilmen 3, 5 erreicht.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektro- nischen Bauelementes, wobei die erste Barriereschicht 2 eine geringe oder keine elektrische Dotierung 9 aufweist. Die elektrische Dotierung liegt unter 1 x 1018/cm3. Die elektrische Dotierung der zweiten Barriereschicht 4 liegt höher als 7 x 1018/cm3. Im dargestellten Beispiel liegt die elektrische Dotierung 9 der zweiten Barriereschicht 4 im Bereich von 8 x 1018/cm3. Die erste und die zweite Wellenleiterschicht 1, 7 sind aus Indiumgalliumnitrid ausgebildet und weisen eine In¬ diumkonzentration 8 im Bereich von 2 % auf. Weiterhin ist die zweite Barriereschicht 4 dicker ausgebildet als die erste und/oder die letzte Barriereschicht 2, 6. Beispielsweise kann die zweite Barriereschicht 4 eine Dicke aufweisen, die um 5 %, vorzugsweise 10 %, insbesondere um 20 % oder mehr dicker als die erste und/oder die letzte Barriereschicht ist. Auf diese Weise werden bessere Hochtemperatureigenschaften des Bauelementes erreicht.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelekt¬ ronischen Bauelementes, das in dem dargestellten Teilausschnitt aus dem Materialsystem AlInGaN aufgebaut ist, wobei die einzelnen Schichten Indium und/oder Aluminium aufweisen. Die Indium- bzw. Aluminiumkonzentration ist in der Weise dargestellt, dass ausgehend von dem Wert 0 nach oben der Indium¬ gehalt und ausgehend von dem Wert 0 nach unten der Aluminiumgehalt durch die durchgezogenen Linie 8 dargestellt ist. Zu- dem ist die elektrische Dotierung 9 für die einzelnen Schichten angegeben.
Die erste Barriereschicht 2 weist eine hohe Indiumkonzentra¬ tion im Bereich von 10 % auf. Die zweite Barriereschicht 4 und die letzte Barriereschicht 6 weisen eine Aluminiumkon- zentration im Bereich von 2,5 % auf. Das heißt die zweite und letzte Barriereschicht 4, 6 sind aus Aluminiumgalliumnitrid gebildet. Dadurch wird eine verbesserte Ladungsträgerinjekti¬ on erreicht. Die erste Wellenleiterschicht 1 weist kein Indi- um auf und besteht aus Galliumnitrid. Der erste Quantenfilm 3 weist eine Indiumkonzentration im Bereich von 20 % auf. Der zweite Quantenfilm 5 weist eine Indiumkonzentration im Bereich von 20 % auf. Die zweite Wellenleiterschicht 7 weist weder Aluminium noch Indium auf. Die erste Wellenleiter- schicht weist eine Dotierung im Bereich von 3 x 1018/cm3 auf. Die erste Barriereschicht und der erste Quantenfilm 3 weisen nahezu keine elektrische Dotierung auf. Die zweite Barriere¬ schicht 4 weist eine Dotierung im Bereich 6 x 1018/cm3 auf. Der zweite Quantenfilm 5, die letzte Barriereschicht 6 und die zweite Wellenleiterschicht 7 weisen eine geringe oder keine elektrische Dotierung auf.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektro¬ nischen Bauelementes, das in dem dargestellten Teilausschnitt aus dem Materialsystem AlInGaN gebildet ist, wobei die erste Wellenleiterschicht 1 aus Aluminiumgalliumnitrid besteht und eine Konzentration von 20 % Aluminium aufweist. Die erste Barriereschicht 2 besteht ebenfalls aus Aluminiumgallium¬ nitrid und weist eine Konzentration von 10 % Aluminium auf. Der erste Quantenfilm 3 ist aus Galliumnitrid gebildet. Eben¬ so ist der zweite Quantenfilm 5 aus Galliumnitrid gebildet. Die zweite Barriereschicht 4 weist Aluminiumgalliumnitrid auf, wobei der Aluminiumgehalt im Bereich von 20 % liegt. Ebenso weist die letzte Barriereschicht 6 Aluminiumgallium- nitrid auf, wobei der Aluminiumgehalt bei 20 % liegt. Die zweite Wellenleiterschicht 7 weist ebenfalls Aluminiumgalli¬ umnitrid auf, wobei der Aluminiumgehalt im Bereich von 19 % liegt. Die erste Wellenleiterschicht 1 weist eine elektrische Dotierung im Bereich von 8 x 1018/cm3auf . Die erste Barriere- schicht 2 weist eine geringe Dotierung auf, die im Bereich von 1 x 1018/cm3 oder kleiner liegt. Der erste und der zweite Quantenfilm 3, 5 weisen im Wesentlichen keine elektrische Dotierung auf. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine elektri¬ sche Dotierung auf, die im Bereich von 10 x 1018/cm3 liegt. Die letzte Barriereschicht 6 und die zweite Wellenleiter- Schicht 7 weisen eine geringe oder keine elektrische Dotie¬ rung auf. Diese Ausführungsform eignet sich z. B. für die Ausbildung eines Ultravioletthalbleiterlasers mit Gallium¬ nitrid-Quantenfilmen. Die n-seitige erste Barriereschicht 2 weist wenig Aluminium, die zweite Barriereschicht 4 und die letzte Barriereschicht 6 weisen eine höhere Aluminiumkonzent¬ ration auf. Auf diese Weise wird eine verbesserte Injektion von Ladungsträgern, insbesondere eine gleichmäßige Injektion von Ladungsträgern in dem ersten und in dem zweiten Quanten- film ermöglicht. Zudem wird durch die geringe bis keine Do¬ tierung der ersten Barriereschicht 2 und durch die hohe Do¬ tierung in der zweiten Barriereschicht 4 eine bessere La¬ dungsträgerverteilung in den Quantenfilmen 3, 5 erreicht. Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektro¬ nischen Bauelementes, die beispielsweise für die Ausbildung eines grünen Hablleiterlasers mit Indiumgalliumnitridbarrie¬ ren geeignet ist. Die erste Wellenleiterschicht 1 weist Indi¬ umgalliumnitrid auf, wobei der Indiumgehalt im Bereich von 5 % liegt. Die erste Barriereschicht 2 weist Indiumgallium¬ nitrid auf, wobei der Indiumgehalt bei 15 % liegt. Der erste Quantenfilm 3 weist Indiumgalliumnitrid auf, wobei der Indi¬ umgehalt bei 30 % liegt. Die zweite Barriereschicht 4 weist Indiumgalliumnitrid auf, wobei der Indiumgehalt bei 5 ~6
liegt. Der zweite Quantenfilm 5 weist Indiumgalliumnitrid auf, wobei der Indiumgehalt bei 30 % liegt. Die letzte Barri¬ ereschicht 6 weist Indiumgalliumnitrid auf, wobei der Indium¬ gehalt bei 5 % liegt. Die zweite Wellenleiterschicht 7 weist Indiumgalliumnitrid auf, wobei der Indiumgehalt bei 6 ~6
liegt. Weiterhin weist die erste Wellenleiterschicht 1 eine elektrische Dotierung im Bereich von 3 x 1018/cm3, die erste Barriereschicht 2 eine geringe oder keine Dotierung, ebenso der erste Quantenfilm 3, auf. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine elektrische Dotierung im Bereich von 7 x 1018/cm3 auf. Der zweite Quantenfilm 5, die letzte Barriereschicht 6 und die zweite Wellenleiterschicht 7 weisen eine geringe bzw. keine elektrische Dotierung auf. Durch die Ausbildung der in ¬ seitigen ersten Barriereschicht 2 mit einem hohen Indiumge¬ halt, der mittleren und der letzten Barriereschicht 4, 6 aus Indiumgalliumnitrid mit einem geringeren Indiumgehalt als der ersten Barriereschicht 2 wird eine bessere Injektion an La¬ dungsträgern ermöglicht. Zudem sorgt eine geringe bis keine Dotierung der ersten Barriereschicht 2 und eine höhere bis hohe Dotierung der zweiten Barriereschicht 4 für eine bessere Ladungsträgerverteilung zwischen den Quantenfilmen 3, 5.
Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelekt¬ ronischen Bauelementes, das im Wesentlichen wie die Ausführungsform der Figur 9 ausgebildet ist, wobei jedoch eine wei- tere, zweite Barriereschicht 10 und ein dritter Quantenfilm
11 vorgesehen sind. Die weitere zweite Barriereschicht 10 ist zwischen dem zweiten Quantenfilm 5 und dem dritten Quantenfilm 11 angeordnet. Auf den dritten Quantenfilm 11 folgt die letzte Barriereschicht 6. Die weitere zweite Barriereschicht 10 ist im Wesentlichen identisch zur zweiten Barriereschicht 4 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die weitere zweite Barriereschicht 10 auch un¬ terschiedlich zur zweiten Barriereschicht 4 ausgebildet sein. Die weitere zweite Barriereschicht 10 kann in Bezug auf die Indiumkonzentration und/oder die Aluminiumkonzentration und/oder die elektrische Dotierung Werte wie die zweite Bar¬ riereschicht 4 oder Werte zwischen den Werten der zweiten Barriereschicht 4 und den Werten der letzten Barriereschicht 6 aufweisen. Der Indiumgehalt der ersten Wellenleiterschicht 1 liegt im Bereich von 1 %, ebenso der Indiumgehalt der zwei¬ ten Wellenleiterschicht 7. Der Indiumgehalt der ersten Barri¬ ereschicht 2 liegt im Bereich von 10 %. Der Indiumgehalt der zweiten Barriereschicht 4, der weiteren zweiten Barriereschicht 10 und der letzten Barriereschicht 6 liegt im Bereich von 0 %. Die Ausbildung der n-seitigen ersten Barriereschicht 2 mit viel Indium und der restlichen Barriereschichten mit weniger Indium, insbesondere nur aus Galliumnitrid, sorgt für eine bessere Injektion von Ladungsträgern. Zudem wird durch eine geringe bis keine Dotierung der ersten Barri- ereschicht 2 und einer höheren, insbesondere einer hohen Do¬ tierung der zweiten und der weiteren zweiten Barriereschicht 4, 10 eine bessere Ladungsträgerverteilung zwischen den Quantenfilmen 3, 5, 11 erreicht. Die Ausbildung der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht aus Indiumgalliumnitrid sorgt für eine bessere Wellenführung. Eine entsprechende Anordnung gemäß Figur 10 kann auch mehr als drei Quantenfilme und weitere zweite Barriereschichten aufweisen. Dabei können die weiteren zweiten Barriereschich- ten gemäß der weiteren zweiten Barriereschicht 10 ausgebildet sein .
Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die ers¬ te Wellenleiterschicht 1 eine Indiumkonzentration 8 im Be- reich von 1 %, die erste Barriereschicht 2 eine Indiumkon¬ zentration im Bereich θΠ 9 "6 » der erste Quantenfilm 3 eine Indiumkonzentration im Bereich von 20 %, die zweite Barriereschicht 4 eine Indiumkonzentration von 0 %, der zweite Quantenfilm 5 eine Indiumkonzentration von 20 %, die letzte Bar- riereschicht 6 eine Indiumkonzentration von 0 % und die zwei¬ te Wellenleiterschicht 7 eine Indiumkonzentration von 1 % aufweist. Zudem weist die erste Wellenleiterschicht 1 eine elektrische Dotierung 8 im Bereich von 3 x 1018/cm3, der erste Quantenfilm 3, der zweite Quantenfilm 5, die letzte Barri- ereschicht 6 und die zweite Wellenleiterschicht 7 eine gerin¬ ge oder keine elektrische Dotierung 8 auf. Zudem weist die erste Barriereschicht 2 eine elektrische Dotierung im Bereich von 2 x 1018/cm3 auf, wobei die elektrische Dotierung mittensymmetrisch zu einer Mitte der erste Barriereschicht 2 ange- ordnet ist und in einem vorgegebenen Abstand zu den Randbe¬ reichen der ersten Barriereschicht 2 auf den Wert 0 abfällt. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine Dotierung im Bereich von 8 x 1018/cm3 auf. In dieser Ausführungsform ist die elektrische Dotierung in der zweiten Barriereschicht 4 mittensymmetrisch zu einer Mitte der zweiten Barriereschicht 4 angeordnet, wobei die elekt¬ rische Dotierung in einem festgelegten Abstand zu den Randbereichen der zweiten Barriereschicht 4 auf den Wert 0 abfällt. Anstelle eines Stufenabfalles der elektrischen Dotierung kann auch ein Profil für das Absinken der elektrischen Dotierung in Richtung auf den Randbereich der ersten bzw. der zweiten Barriereschicht 2, 4 vorgesehen sein. Durch die Ausbildung der n-seitigen ersten Barriereschicht 2 mit einer hohen Indi- umkonzentration und die Ausbildung der zweiten Barriere- Schicht 4 und der letzten Barriereschicht 6 aus Galliumnitrid wird eine bessere Injektion von Ladungsträgern erreicht. Zu¬ dem sorgt die geringe bis keine Dotierung der ersten Barriereschicht 2, eine hohe Dotierung der zweiten Barriereschicht 4 mit der mittensymmetrischen Profilverteilung der Dotierung für eine bessere Ladungsträgerverteilung. Zudem kann die zweite Barriereschicht 4 eine größere Dicke als die erste und/oder die letzte Barriereschicht 6 aufweisen. Dadurch wird eine bessere Hochtemperatureigenschaft des Bauelementes er- möglicht.
Figur 12 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelekt¬ ronischen Bauelementes. Die erste Wellenleiterschicht 1 weist eine geringe Indiumkonzentration 8 im Bereich von 1 % auf. Die erste Barriereschicht 2 weist eine Indiumkonzentration auf, die stufenweise von einem Bereich θΠ 8 "6 auf 10 ~6 in Richtung auf den ersten Quantenfilm 3 ansteigt. Der erste Quantenfilm 3 weist eine Indiumkonzentration von 20 % auf. Die zweite Barriereschicht 4 und die letzte Barriereschicht 6 weisen kein Indium auf, sondern sind aus Galliumnitrid gebil¬ det. Der zweite Quantenfilm 5 weist eine Indiumkonzentration im Bereich von 20 % auf. Die zweite Wellenleiterschicht 7 weist eine geringe Indiumkonzentration im Bereich von 1 % auf. Zudem weist die erste Wellenleiterschicht 1 eine elekt- rische Dotierung 9 im Bereich von 2 x 1018/cm3 auf. Die erste Barriereschicht 2 weist eine geringe bzw. keine elektrische Dotierung auf. Ebenso der erste und der zweite Quantenfilm 3, 5. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine elektrische Dotie¬ rung auf, die im Bereich von 8 x 1018/cm3 liegt. Da die n- seitige erste Barriereschicht 2 mehrstufig mit einer hohen
Indiumkonzentration ausgebildet ist und die zweite Barriere¬ schicht 4 und die letzte Barriereschicht 6 aus Galliumnitrid bestehen, wird eine bessere Injektion von Ladungsträgern erreicht. Durch eine geringe bis keine Dotierung in der ersten Barriereschicht 2 und eine hohe elektrische Dotierung in der zweiten Barriereschicht 4 wird eine bessere Ladungsträgerver¬ teilung ermöglicht. Zudem wird durch eine dickere Ausbildung der zweiten Barriereschicht 4 im Vergleich zur ersten und letzten Barriereschicht 6 eine bessere Hochtemperatureigen- schaff des Bauelementes ermöglicht. Figur 13 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelekt¬ ronischen Bauelementes, wobei die erste Wellenleiterschicht 1 eine geringe Indiumkonzentration 8 im Bereich von 1 % auf- weist und aus Indiumgalliumnitrid gebildet ist. Die erste Barriereschicht 2 ist ebenfalls aus Indiumgalliumnitrid ge¬ bildet, wobei der Indiumgehalt im Bereich von 9 % liegt. Die Quantenfilme 3, 5 weisen jeweils Indiumgalliumnitrid auf, wo¬ bei der Indiumgehalt im Bereich von 20 % liegt. Die zweite Barriereschicht 4 weist einen Indiumgehalt 8 im Bereich von 3 bis 8 % auf, wobei der Indiumgehalt stufig in Richtung auf den zweiten Quantenfilm 5 ansteigt. Die letzte Barriere¬ schicht 6 weist einen geringen bzw. keinen Indiumgehalt auf und ist beispielsweise aus Galliumnitrid gebildet. Die zweite Wellenleiterschicht 7 ist aus Indiumgalliumnitrid mit einem geringen Indiumanteil von 1 % gebildet. Die erste Wellen¬ leiterschicht 1 weist eine elektrische Dotierung im Bereich von 5 x 1018/cm3 auf. Die erste Barriereschicht 2 weist eine elektrische Dotierung 9 im Bereich von 2 x 1018/cm3 auf. Die elektrische Dotierung 9 ist in Form eines Profiles mittensym¬ metrisch in Bezug auf eine Mittenachse der ersten Barriere¬ schicht 2 ausgebildet, wobei in einem festgelegten Abstand zu den Randbereichen der ersten Barriereschicht 2 die elektrische Dotierung auf den Wert 0 abfällt. Der erste und der zweite Quantenfilm 3, 5 weisen keine elektrische Dotierung auf. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine elektrische Do¬ tierung auf, die im Bereich von 3 x 1018/cm3 liegt.
In der dargestellten Ausführungsform ist die elektrische Do- tierung der zweiten Barriereschicht 4 ebenfalls mittensymmet¬ risch zu einer Mittenachse der zweiten Barriereschicht 4 aus¬ gebildet, wobei die elektrische Dotierung 9 in Richtung auf die Randbereiche der zweiten Barriereschicht 4 und vor Errei¬ chen des Randbereichs auf den Wert 0 abfällt. Die letzte Bar- riereschicht 6 und die zweite Wellenleiterschicht 7 weisen eine geringe bzw. keine elektrische Dotierung auf. Da die in ¬ seitige erste Barriereschicht 2 eine hohe Indiumkonzentration im Bereich θΠ 9 "6 und die zweite Barriereschicht 4 eine ge¬ ringere Indiumkonzentration aufweist, die jedoch mindestens einstufig oder mehrstufig in Richtung auf den zweiten Quan- tenfilm 5 ansteigt und die letzte Barriereschicht 6 aus Gal¬ liumnitrid besteht, wird eine verbesserte Injektion von La¬ dungsträgern ermöglicht. Zudem wird durch die geringe bzw. keine elektrische Dotierung 9 im Bereich der ersten Barriere- schicht 2 und einer höheren elektrischen Dotierung 9 im Bereich der zweiten Barriereschicht 4 eine bessere Ladungsträ¬ gerverteilung ermöglicht.
Figur 14 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelekt- ronischen Bauelementes, wobei die erste Barriereschicht 2 und die zweite Barriereschicht 4 einen in Richtung auf die p- Seite abnehmenden Indiumgehalt 8 aufweisen. Zudem ist die p- seitige letzte Barriereschicht 6 aus Galliumnitrid gebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel fällt der Indiumge- halt in wenigstens einer oder mehreren Stufen innerhalb der ersten und/oder zweiten Barriereschicht 2, 4. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Indiumgehalt auch kontinuierlich in Richtung auf die p-Seite innerhalb der Barrie¬ reschicht 2, 4 abfallen. Dadurch wird eine bessere Injektion von Ladungsträgern ermöglicht. Zudem weist die erste Barriereschicht 2 eine geringere elektrische Dotierung 9 im Bereich von 2 x 1018/cm3 im Vergleich zur zweiten Barriereschicht 4 auf. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine elektrische Do¬ tierung im Bereich von 6 x 1018/cm3 auf. Dadurch wird eine bessere Ladungsträgerverteilung zwischen den Quantenfilmen 3, 5 erreicht. Innerhalb der ersten Barriereschicht 2 sinkt der Indiumgehalt von 12 % auf 8 %. Innerhalb der zweiten Barrier¬ eschicht 4 sinkt der Indiumgehalt θΠ 5 "6 auf 1 % bzw. auf 0 %. Die elektrische Dotierung der zweiten Barriereschicht 4 liegt im Bereich von 6 x 1018/cm3. Die elektrische Dotierung der ersten Barriereschicht 2 liegt im Bereich von 2
x 1018/cm3.
Figur 15 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelekt- ronischen Bauelementes, bei dem der Indiumgehalt 8 innerhalb der ersten Barriereschicht 2 ausgehend von der ersten Wellenleiterschicht 1 in Richtung auf den ersten Quantenfilm 3 kontinuierlich ansteigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel steigt der Indiumgehalt von 2 % auf 10 % an. Gleichzei- tig fällt die elektrische Dotierung 9 innerhalb der ersten Barriereschicht 2 von 3 x 1018/cm3 auf einen Wert von 0. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Indiumkonzent¬ ration in der zweiten Barriereschicht 4 geringer als 2 %, insbesondere 0 %. Ebenso ist die Indiumkonzentration in der letzten Barriereschicht 6 unter 2 %, insbesondere bei 0 %.
Somit sind die zweite Barriereschicht 4 und die letzte Barri¬ ereschicht 6 vorzugsweise aus Galliumnitrid gebildet. Die elektrische Dotierung der ersten Wellenleiterschicht 1 liegt im Bereich von 3 x 1018/cm3. Die elektrische Dotierung des ersten Quantenfilmes 3, des zweiten Quantenfilmes 5, der letzten Barriereschicht 6 und der zweiten Wellenleiterschicht 7 liegt im Bereich von 0.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Indium- konzentrationen, die Aluminiumkonzentrationen, die elektrische Leitfähigkeit in Form von Treppenstufen ansteigen, abfallen oder in Form von kontinuierlichen Profilen ansteigen oder abfallen innerhalb einer Schicht. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist 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.
Figur 16 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Teilausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes, das aus einem Halbleitermaterial, ins- besondere in dem dargestellten Teilausschnitt aus InGaN oder AlInGaN besteht, mit einer aktiven Zone zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, wobei die aktive Zone eine erste Wel¬ lenleiterschicht 1 aufweist, wobei an die erste Wellenleiter¬ schicht 1 eine erste Barriereschicht 2 angrenzt. Zudem sind eine zweite Barriereschicht 4 und eine letzte Barriereschicht 6 vorgesehen. Zwischen der ersten Barriereschicht 2 und der zweiten Barriereschicht 4 ist ein erster Quantenfilm 3 angeordnet. Zwischen der zweiten Barriereschicht 4 und der letzten Barriereschicht 6 ist ein zweiter Quantenfilm 5 angeord- net. An die letzte Barriereschicht 6 grenzt eine zweite Wel- lenleiterschicht 7 an. Der dargestellte Bereich des opto¬ elektronischen Bauelementes ist aus Indiumgalliumnitrid bzw. Galliumnitrid gebildet. In dem dargestellten Diagramm ist der Indiumgehalt 8 als durchgezogene Linie über die Dicke des Bauelementes aufgetragen. Zudem ist die elektrische Dotierung 9 in Form einer gestrichelten Linie über die Dicke des Bauelementes aufgetragen. Die erste Wellenleiterschicht 1 ist einer n-dotierten Seite des Bauelementes zugeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht 7 ist einer p-dotierten Seite des Bauelementes zugeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbei¬ spiel weisen die erste und die zweite Barriereschicht 2, 4 eine hohe Indiumkonzentration im Bereich θΠ 8 "6 auf, wobei die Indiumkonzentrationen der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht 2, 4 annähernd gleich groß sind. Dadurch weisen die erste und die zweite Barriereschicht 2, 4 eine relativ kleine Bandlücke zwischen dem Leitungsband und dem Valenzband auf. Die letzte Barriere 6, die eine p-seitige Barriere dar¬ stellt, weist eine geringere Indiumkonzentration und damit eine größere Bandlücke als die zweite Barriereschicht 4 und/oder die erste Barriereschicht 2 auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die letzte Barriereschicht 6, wie in Fig. 16 dargestellt, auch aus Galliumnitrid bestehen. Durch diese Wahl der Bandlücken wird eine bessere Ladungsträ¬ gerinjektion erreicht. Abhängig von der gewählten Ausfüh- rungsform kann die zweite Barriereschicht 4 auch eine höhere Indiumkonzentration als die erste Barriereschicht 2, das heißt eine kleinere Bandlücke als die erste Barriereschicht 2 aufweisen. Dadurch wird zudem eine Verbesserung der Injektion der Ladungsträger erreicht. Zudem weisen die erste und/oder die zweite Wellenleiterschicht 1, 7 eine Indiumkonzentration auf und sind aus Indiumgalliumnitrid gebildet. Dadurch weisen die erste und/oder die zweite Wellenleiterschicht 1, 7 eine kleinere Bandlücke als Galliumnitrid auf und können somit ei¬ ne bessere Wellenführung der elektromagnetischen Strahlung bewirken. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erste Wellenleiterschicht 1 eine Dotierung im Bereich von 1 x 1018/cm3 auf. Die erste Barriereschicht 2 weist eine Dotierung im Bereich von 2 x 1018/cm3 auf. Der erste und der zweite Quantenfilm 3, 5 sind im Wesentlichen undotiert. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine Dotierung im Bereich von 4 x 1018/cm3 auf. Die letzte Barriereschicht 6 und die zweite Wel¬ lenleiterschicht 7 sind undotiert.
Figur 17 zeigt einen Teilausschnitt einer weiteren Ausfüh- rungsform eines optoelektronischen Bauelementes, das aus ei¬ nem Halbleitermaterial, insbesondere aus InGaN oder AlInGaN gebildet ist. Das Bauelement weist eine Schichtabfolge von einer ersten Wellenleiterschicht 1, einer ersten Barriere¬ schicht 2, einem ersten Quantenfilm 3, einer zweiten Barrier- eschicht 4, einem zweiten Quantenfilm 5, einer letzten Barriereschicht 6, und einer zweiten Wellenleiterschicht 7 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die mittlere, das heißt die zweite Barriereschicht 4 eine kleinere Bandlücke als die erste Barriereschicht 2 oder die letzte Barriere- schicht 3 auf. Dies wird dadurch erreicht, dass die Indium¬ konzentration in der zweiten Barriereschicht 4 größer ist als in der ersten Barriereschicht 2 oder der letzten Barriereschicht 6. Zudem ist das Ausführungsbeispiel in der Weise ge¬ wählt, dass die erste Barriereschicht 6 eine kleinere Bandlü- cke als die letzte Barriereschicht 6 aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Indiumgehalt der ersten Barriere¬ schicht 2 größer ist als der Indiumgehalt der letzten Barrie¬ reschicht 6. Zudem sind in dem dargestellten Ausführungsbei¬ spiel die erste und die zweite Wellenleiterschicht 1, 7 aus Indiumgalliumnitrid gebildet. Die erste Wellenleiterschicht 7 weist eine Indiumkonzentration im Bereich von 1% auf. Die erste Barriereschicht 2 weist eine Indiumkonzentration im Be¬ reich θΠ 6"6 auf. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine In¬ diumkonzentration im Bereich θΠ 8 "6 auf. Die dritte Barriere- schicht 6 weist eine Indiumkonzentration im Bereich von 4 ~6 auf. Die zweite Wellenleiterschicht 7 weist eine Indiumkon¬ zentration im Bereich von 1% auf. Der ersten und der zweite Quantenfilm 3, 5 weisen eine Indiumkonzentration im Bereich von 20% auf. Durch diese Wahl der Bandlücken in den Barriere- schichten 2, 4, 6 wird insgesamt eine bessere Injektion er¬ reicht. Zudem wird die Wellenleiterführung dadurch verbessert, dass die Wellenleiter aus Indiumgalliumnitrid bestehen.
Die erste Wellenleiterschicht 1 weist eine elektrische Dotie- rung im Bereich von 1 x 1018/cm3 auf. Die erste Barriere- Schicht 2 weist eine Dotierung im Bereich von 2 x 1018/cm3 auf. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine Dotierung im Be¬ reich von 4 x 1018/cm3 auf. Der erste Quantenfilm 3, der zweite Quantenfilm 5, die letzte Barriereschicht 6 und die zweite Wellenleiterschicht 7 sind in dem dargestellten Ausführungs¬ beispiel undotiert.
Figur 18 zeigt einen schematischen Ausschnitt in einer weiteren Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes, das aus einem Halbleitermaterial, insbesondere aus InGaN oder AlInGaN gebildet ist. Das Bauelement weist folgende
Schichtstruktur auf: eine erste Wellenleiterschicht 1, eine erste Barriereschicht 2, ein erster Quantenfilm 3, eine zwei¬ te Barriereschicht 4, ein zweiter Quantenfilm 5, eine letzte Barriereschicht 6 und eine zweite Wellenleiterschicht 7. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die zweite Barri¬ ereschicht 4 eine kleinere Bandlücke als die erste und die letzte Barriereschicht 2, 6 auf. Die erste und die letzte Barriereschicht 2, 6 weisen eine annähernd gleich große Band- lücke auf. Die Barriereschichten sind aus Indiumgalliumnitrid gebildet, wobei die Indiumkonzentration der zweiten Barriereschicht 4 im Bereich θΠ 5"6 liegt. Die Indiumkonzentration der ersten und der letzten Barriereschicht 2, 6 liegen im Bereich θΠ 4 "6 · Die Quantenfilme 3, 5 weisen eine Indiumkon- zentration im Bereich von 20% auf. Auch die Quantenfilme sind aus Indiumgalliumnitrid gebildet. Zudem sind die erste und die zweite Wellenleiterschicht 1, 7 aus Indiumgalliumnitrid gebildet, wobei der Indiumgehalt bei 1% liegt. Weiterhin weist die erste Wellenleiterschicht 1 eine Dotierung im Be- reich von 1 x 1018/cm3 auf. Die erste und die zweite Barriere¬ schicht 2, 4 weisen eine Dotierung im Bereich von 4 x 1018/cm3 auf. Der erste Quantenfilm 3, der zweite Quantenfilm 5, die letzte Barriereschicht 6 und die zweite Wellenleiterschicht 7 sind im Wesentlichen undotiert.
Figur 19 zeigt einen weiteren Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes, das aus einem Halbleitermaterial, insbesondere aus InGaN oder AlInGaN gebildet ist. Das Bauelement weist eine aktive Zone zum Er- zeugen einer elektromagnetischen Strahlung auf. Dabei weist das Bauelement folgende Schichtfolge auf: eine erste Wellen¬ leiterschicht 1, eine erste Barriereschicht 2, einen ersten Quantenfilm 3, eine zweite Barriereschicht 4, einen zweiten Quantenfilm 5, eine letzte Barriereschicht 6 und eine zweite Wellenleiterschicht 7. Eine Besonderheit dieser Ausführungs¬ form besteht darin, dass die letzte Barriereschicht 6 eine kleinere Bandlücke als die zweite Barriereschicht 4 aufweist. Zudem weist die zweite Barriereschicht 4 eine kleinere Band¬ lücke als die erste Barriereschicht 2 auf. In der dargestell- ten Ausführungsform ist die Schichtstruktur aus Indiumgalliumnitrid mit variierender Indiumkonzentration ausgebildet. Die erste Wellenleiterschicht 1 weist eine Indiumkonzentrati¬ on von 1% auf. Die erste Barriereschicht 2 weist eine Indium¬ konzentration von 2% auf. Die zweite Barriereschicht 4 weist eine Indiumkonzentration θΠ 4 "6 auf. Die letzte Barriere¬ schicht 6 weist eine Indiumkonzentration θΠ 6"6 auf. Die zweite Wellenleiterschicht 7 weist eine Indiumkonzentration von 1% auf. Der erste und der zweite Quantenfilm 3, 5 weisen eine Indiumkonzentration von 20% auf. Zudem weist die erste Wellenleiterschicht 1 eine Dotierung im Bereich von 1 x
1018/cm3 auf. Die erste Barriereschicht 2 weist eine Dotierung im Bereich von 4 x 1018/cm3 auf. Die zweite Barriereschicht 2 weist eine Dotierung im Bereich von 4 x 1018/cm3 auf. Der erste Quantenfilm 3, der zweite Quantenfilm 5, die letzte Barri- ereschicht 6 und die zweite Wellenleiterschicht 7 sind undo¬ tiert. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine Verbesserung der Injektion der Ladungsträger erreicht. Zudem wird durch die Ausbildung der Wellenleiterschichten aus Indiumgalliumnitrid eine bessere Wellenführung ermöglicht.
Die Bandlücke der Barriereschichten kann abhängig von dem Material der Barriereschicht beispielsweise bei Indiumgallium¬ nitrid durch eine Erhöhung der Indiumkonzentration verkleinert bzw. bei der Ausbildung aus Aluminiumgalliumnitrid durch eine Reduzierung der Aluminiumkonzentration verkleinert werden .
Die in den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele können aus dem Materialsystem Indiumgalliumnitrid oder aus dem Mate- rialsystem Aluminiumgalliumnitrid oder aus dem Materialsystem Indiumaluminiumgalliumnitrid gebildet werden. Der Indiumge¬ halt bzw. der Aluminiumgehalt kann abhängig von der gewünschten Bandlücke bzw. den gewünschten Bandlücken für die Barriereschichten und die Wellenleiterschichten entsprechend einge- stellt werden.
Abhängig von den gewählten Ausführungsformen können die Werte für die Dotierung und die Werte für den Indiumgehalt bzw. die Bandlücken variieren.
BEZUGSZEICHENLISTE erste Wellenleiterschicht
erste Barriereschicht
erster Quantenfilm
zweite Barriereschicht
zweiter Quantenfilm
letzte Barriereschicht
zweite Wellenleiterschicht
Indiumkonzentration
Dotierung
weitere zweite Barriereschicht dritter Quantenfilm

Claims

PATENTA S PRÜCHE
1. Optoelektronisches Bauelement mit einer aktiven Zone zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, wobei die aktive Zone wenigstens zwei Quantenfilme (3, 5) auf¬ weist, wobei der erste Quantenfilm (3) zwischen einer ersten und einer zweiten Barriereschicht (2, 4) ange¬ ordnet ist, wobei der zweite Quantenfilm (5) zwischen der zweiten und einer letzten Barriereschicht (4, 6) angeordnet ist, wobei Bandlücken der ersten und der zweiten Barriereschicht (2, 4) in einem anderen Verhältnis zueinander stehen als Bandlücken der zweiten und der dritten Barriereschicht (4, 6) .
2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die erste und die
zweite Barriereschicht (2, 4) eine annähernd gleich große Bandlücke aufweisen, und wobei insbesondere die letzte Barriereschicht (6) eine größere Bandlücke als die zweite Barriereschicht (4) aufweist.
3. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die erste Barriere¬ schicht (2) eine größere Bandlücke als die zweite Bar¬ riereschicht (4) aufweist, wobei die zweite Barriere¬ schicht (4) eine kleinere Bandlücke als die letzte Bar- riereschicht (6) aufweist, und wobei die erste Barrier¬ eschicht (2) eine kleinere Bandlücke als die letzte Barriereschicht (6) aufweist.
4. Bauelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zweite
Barriereschicht (4) eine höhere elektrische Dotierung als die erste und die letzte Barriereschicht (2, 6) aufweist, und wobei insbesondere die erste Barriere¬ schicht (2) eine höhere elektrische Dotierung als die letzte Barriereschicht (6) aufweist.
5. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die erste Barriere¬ schicht (2) eine größere Bandlücke als die zweite Bar¬ riereschicht (4) aufweist, wobei die zweite Barriere¬ schicht (4) eine kleinere Bandlücke als die letzte Bar- riereschicht (6) aufweist, und wobei die erste Barrier- eschicht 82) eine gleich große oder eine größere Band¬ lücke als die letzte Barriereschicht (6) aufweist.
6. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die erste Barriere- schicht (2) eine kleinere Bandlücke als die zweite Bar¬ riereschicht (4) aufweist, wobei die zweite Barriere¬ schicht (4) eine kleinere Bandlücke als die letzte Bar¬ riereschicht (6) aufweist.
7. Bauelement nach Anspruch 5 oder 6, wobei die erste
und/oder die zweite Barriereschicht (2, 4) eine höhere elektrische Dotierung als die letzte Barriereschicht (6) aufweist, und wobei insbesondere die erste und die zweite Barriereschicht (2, 4) eine annähernd gleich große elektrische Dotierung aufweisen.
8. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die erste Barriere¬ schicht (2) eine kleinere Bandlücke als die zweite Bar¬ riereschicht (4) aufweist.
9. Bauelement nach Anspruch 1 oder 8, wobei die zweite
Barriereschicht (4) eine kleinere Bandlücke als die letzte Barriereschicht (6) aufweist.
10. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die zweite Barriere¬ schicht (4) und die letzte Barriereschicht (6) eine gleich große Bandlücke aufweisen.
11. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei die Bandlücke innerhalb einer Barriereschicht (2,
4, 6) gestuft oder mit einem wenigstens teilweise ste¬ tig ansteigenden Wert entlang einer Dicke (d) der Barriereschicht (2, 4, 6) ausgebildet ist.
12. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Barriereschicht (2) eine kleinere elekt¬ rische Dotierung (9) als die zweite Barriereschicht (4) aufweist .
13. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Barriereschicht (4) eine höhere elekt¬ rische Dotierung (9) als die letzte Barriereschicht (6) aufweist .
14. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder 13, wobei die erste Barriereschicht (2) eine gleich große oder niedrigere elektrische Dotierung (9) als die zwei¬ te Barriereschicht (4) aufweist.
15. Bauelement nach einem der Ansprüche 13 , wobei die
zweite Barriereschicht (4) eine höhere oder gleich gro¬ ße elektrische Dotierung (9) wie die letzte Barriere¬ schicht (6) aufweist.
16. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo¬ bei die elektrische Dotierung (9) innerhalb einer Bar¬ riereschicht (2, 4, 6) gestuft oder mit einem anstei¬ genden Wert entlang einer Dicke (d) der Barriereschicht (2, 4, 6) ausgebildet ist.
17. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Dotierung (9) innerhalb einer Bar¬ riereschicht (2, 4, 6) ein um eine Mitte der Barriere- schicht (2, 4, 6) symmetrisch ausgebildetes Profil ent¬ lang einer Dicke der Barriereschicht aufweist, wobei insbesondere die elektrische Dotierung in Richtung auf einen Randbereich der Barriereschicht abfällt.
18. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo¬ bei die erste Barriereschicht (2) zwischen einer ersten Wellenleiterschicht (1) und dem ersten Quantenfilm (3) angeordnet ist, wobei die letzte Barriereschicht (6) zwischen dem zweiten Quantenfilm (5) und einer zweiten Wellenleiterschicht (7) angeordnet ist, wobei die erste
Wellenleiterschicht (1) eine kleinere Bandlücke (8) als die zweite Wellenleiterschicht (7) aufweist.
19. Bauelement nach Anspruch 18, wobei die erste Barriere- schicht (2) eine größere Bandlücke als die zweite Bar- riereschicht (4) aufweist, und wobei die zweite Wellen¬ leiterschicht (7) eine niedrigere Bandlücke als die letzte Barriereschicht (6) aufweist.
20. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Barriereschicht (4) eine größere Dicke (d) als die erste Barriereschicht (2) und/oder die letzte Barriereschicht (6) aufweist.
21. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein weiterer Quantenfilm (11) zwischen dem zweiten Quantenfilm (5) und der letzten Barriereschicht (6) vorgesehen ist, wobei zwischen dem zweiten Quantenfilm (5) und dem weiteren Quantenfilm (11) eine weitere zweite Barriereschicht (10) vorgesehen ist, und wobei die letzte Barriereschicht (6) an den weiteren Quantenfilm (11) angrenzt, wobei die weitere zweite Barriereschicht (10) entsprechend der zweiten Barriere¬ schicht (4) oder entsprechend der letzten Barriere¬ schicht (6) ausgebildet ist, oder wobei die weitere zweite Barriereschicht (10) in Bezug auf die Bandlücke und/oder die elektrische Dotierung (9) Werte aufweist, die zwischen den Werten der zweiten Barriereschicht (4) und den Werten der letzten Barriereschicht (6) liegen oder gleich den Werten der zweiten oder letzten Barriereschicht (4,6) sind.
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