WO2020069920A1 - Optoelektronisches bauteil, verfahren zur ansteuerung eines optoelektronischen bauteils und beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Optoelektronisches bauteil, verfahren zur ansteuerung eines optoelektronischen bauteils und beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number
WO2020069920A1
WO2020069920A1 PCT/EP2019/075716 EP2019075716W WO2020069920A1 WO 2020069920 A1 WO2020069920 A1 WO 2020069920A1 EP 2019075716 W EP2019075716 W EP 2019075716W WO 2020069920 A1 WO2020069920 A1 WO 2020069920A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optoelectronic component
radiation
peak wavelength
semiconductor layer
layer sequence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/075716
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ivar TÅNGRING
Stefan HECKELMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to DE112019005003.6T priority Critical patent/DE112019005003B4/de
Priority to US17/281,755 priority patent/US11594659B2/en
Publication of WO2020069920A1 publication Critical patent/WO2020069920A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/851—Wavelength conversion means
    • H10H20/8511—Wavelength conversion means characterised by their material, e.g. binder
    • H10H20/8512—Wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/814—Bodies having reflecting means, e.g. semiconductor Bragg reflectors
    • H10H20/8142—Bodies having reflecting means, e.g. semiconductor Bragg reflectors forming resonant cavity structures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/819—Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates
    • H10H20/82—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/811—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions

Definitions

  • An optoelectronic component and a method for controlling an optoelectronic component are specified.
  • a lighting device with an optoelectronic component is specified.
  • One task to be solved is to specify an optoelectronic component that is particularly space-saving.
  • optoelectronic component and a lighting device can be specified.
  • this comprises
  • optoelectronic component a semiconductor body which has a first semiconductor layer sequence and a second
  • the semiconductor body is, for example, an epitaxial one
  • the semiconductor body is based, for example, on a III-V connecting material.
  • the first semiconductor layer sequence of the semiconductor body comprises, for example, a first semiconductor region of a first conductivity type and a second semiconductor region of a second, different conductivity type.
  • the first semiconductor region is p-doped and thus p-conductive and the second semiconductor region is formed, for example, n-doped and thus n-conductive.
  • the optoelectronic component described here it is possible in particular for the first semiconductor layer sequence and the second semiconductor layer sequence to be based on different compound semiconductor materials, in particular on
  • Semiconductor layer sequence can preferably be a
  • Compound semiconductor materials that contain phosphorus such as the materials from the system In x AlyGa ] _- x -yP with 0 ⁇ x ⁇ 1,
  • Semiconductor layer sequence can preferably be an arsenic compound semiconductor material.
  • Arsenic compound semiconductor materials are
  • Compound semiconductor materials containing arsenic such as the materials from the system In x AlyGa ] __ x _yAs with 0 ⁇ x ⁇ 1,
  • the optoelectronic component also has one
  • the semiconductor body has a stacking direction transverse or perpendicular to that
  • the second semiconductor layer sequence is preferably like this
  • Semiconductor layer sequence can occur.
  • the second For this purpose, the semiconductor layer sequence is, for example, on a radiation passage area of the first
  • the second semiconductor layer sequence is, for example, in
  • a large part of the electromagnetic primary radiation generated in the first semiconductor layer sequence enters the second semiconductor layer sequence. Preferred occurs
  • the first active region is in particular directly adjacent to the first semiconductor region and the second semiconductor region.
  • the first active region preferably has a pn junction for generating the
  • electromagnetic primary radiation such as a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure).
  • SQW structure single quantum well structure
  • MQW structure multiple quantum well structure
  • the first semiconductor layer sequence with the first active region which is formed for example with a phosphide compound semiconductor material or has a phosphide compound semiconductor material, generates, for example electromagnetic radiation in a green to infrared wavelength range.
  • Peak wavelength is, for example, between 640 nm and 780 nm inclusive.
  • Semiconductor layer sequence has a second active region which has a section which is designed to partially absorb primary electromagnetic radiation and to re-emit it in secondary electromagnetic radiation with a second peak wavelength.
  • the second active area can, for example, also have a plurality of
  • the sections are arranged one on top of the other along the stacking direction, for example.
  • the second active area can have a single quantum well structure (SQW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure).
  • the second active area has a single one
  • the second active area is a single quantum well structure. If the second active area has, for example, the plurality of sections, the second active area is a multiple quantum well structure with a large number of single quantum well structures.
  • Secondary radiation is preferably larger than the first
  • the second active area is preferably between two
  • connection materials arranged.
  • the connecting material which is arranged between the second active region and the first semiconductor layer sequence, connects the first semiconductor layer sequence and the second
  • connection materials have Al x GAi_ x As with 0 dx ⁇ 1 or are formed from them.
  • Semiconductor layer sequence can be produced in a single epitaxial growth process. The first
  • semiconductor layer sequences are advantageously connected to one another monolithically.
  • the first is preferably
  • the second peak wavelength is preferably between 700 nm and
  • the first is N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl
  • the first peak wavelength preferably has a wavelength of 660 nm and the second
  • Peak wavelength a wavelength of 730 nm. In at least one embodiment, this includes
  • the first semiconductor layer sequence has a first active region which generates electromagnetic primary radiation with a first peak wavelength
  • the second semiconductor layer sequence has a second active region which has a section which is designed to partially absorb primary electromagnetic radiation and to re-emit it in secondary electromagnetic radiation with a second peak wavelength
  • Wavelength range and the second peak wavelength is in an infrared wavelength range, or
  • the first peak wavelength is at most 100 nanometers smaller than the second peak wavelength.
  • a semiconductor chip has a
  • the first and the second semiconductor layer sequence can each emit radiation with a different wavelength range.
  • the optoelectronic component thus shows
  • Such an optoelectronic component can advantageously be designed to be comparatively compact.
  • the first active area is exclusively electrically energized and the second active area is pumped exclusively optically. This means that electromagnetic secondary radiation in the second active region is not generated by electrical operation of the second active region.
  • optoelectronic component free of electrical contacts which are provided for energizing the second active region.
  • Optical pumping of the second active area preferably enables uniform charge distribution in the second active area. Furthermore, the second
  • semiconductor layer sequence are advantageously cooled particularly well, since the first semiconductor layer sequence acts as a heat sink for the second semiconductor layer sequence. Since only the first semiconductor layer sequence is energized, one can be used to operate the optoelectronic component
  • the first semiconductor layer sequence is preferred with a phosphide compound semiconductor material and the second
  • Radiation exit surface of the semiconductor body roughened.
  • the radiation exit area of the semiconductor body comprises one facing away from the first semiconductor layer sequence
  • the roughening can advantageously increase the outcoupling of light from the optoelectronic component.
  • the section of the second active region comprises two subregions.
  • the first sub-area has a first band gap and the second sub-area has a second band gap that is smaller than the first band gap.
  • the first sub-area preferably forms an absorption area in which
  • the second sub-area preferably forms one
  • the first active region can have a further second band gap.
  • the further second band gap preferably defines electrical properties of the active region from which the electromagnetic primary radiation is emitted.
  • the other is second
  • Semiconductor layer sequence have a third band gap, which is larger than the first band gap.
  • the third is preferred Band gap chosen so large that little or no
  • electromagnetic primary radiation is absorbed by the third band gap.
  • a maximum absorption wavelength is specified by means of the first band gap. For example, by choosing the material of the first
  • Sub-range a size of the first band gap can be specified. Is the material of the first sub-area
  • electromagnetic primary radiation with a comparatively small primary wavelength are absorbed. If, on the other hand, the material of the first sub-area is selected such that a comparatively small first band gap results, then electromagnetic primary radiation, which has a comparatively large primary wavelength, can preferably be absorbed particularly well. Also electromagnetic
  • the primary wavelength can be absorbed particularly well.
  • an absorption strength is predetermined by means of a thickness of the first sub-region.
  • the thickness of the first sub-area is formed by the maximum extension in the stacking direction. The thicker the first sub-area is, the higher it is
  • the second band gap is another maximum
  • the second sub-area also has a thickness that is preferably smaller is formed as the thickness of the first sub-area.
  • the first sub-area has a thickness of 100 nm.
  • the second sub-region has a thickness of at least 5 nm and at most 10 nm.
  • the second peak wavelength of the secondary radiation is predetermined by means of the second band gap.
  • a size of the second band gap is
  • the secondary radiation emitted by the second sub-region has one
  • Absorption wavelength is at most 50 nm larger than the first peak wavelength of the primary radiation.
  • the maximum absorption wavelength is at most 30 nm larger than the first peak wavelength of the primary radiation.
  • the material composition of the first sub-area can vary, for example, along the stacking direction.
  • a gradient of the first band gap along the stacking direction can thereby be predetermined.
  • Such a gradient of the first band gap can advantageously increase the probability that electron hole pairs diffuse into the second sub-region.
  • the first band gap narrows towards the second band gap.
  • the first band gap from one side of the first sub-region facing away from the second sub-region preferably has one has a comparatively large first band gap, which narrows in the stacking direction.
  • Such a first band gap is a gradual confinement of excited electrons in one
  • the second active area can, for example, have a plurality of sections
  • the two sub-areas preferably have different ones for each section of the plurality of sections
  • Absorption wavelength, an absorption strength and / or a second peak wavelength can be specified individually for each section of the plurality of sections by means of the respective two sub-areas.
  • the second active area with the plurality of sections is electromagnetic
  • Peak wavelengths can be preferred in this case
  • the primary radiation and the large number of secondary radiations can mix and form an enveloping emission spectrum.
  • the enveloping emission spectrum is, for example, by an emission spectrum
  • each Secondary radiation of the plurality of secondary radiations is formed and can preferably approximately have the shape of a rectangular function.
  • the primary radiation and the large number of secondary radiations each have a spectral intensity or a spectral luminous flux, which can be represented graphically in the respective emission spectrum as a function of the wavelength l.
  • the respective emission spectra can each be represented by a curve in which the wavelength on the x-axis and the spectral intensity on the y-axis
  • the respective emission spectra for the primary radiation and the large number of secondary radiations can have a maximum and a half-value width.
  • Half-width refers to the curve of a respective emission spectrum, the half-width being the area on the x-axis that corresponds to the two y-values that correspond to half of the respective maximum.
  • the distances between the maxima and the associated half-value widths are preferably designed such that the spectral intensity between two maxima is in each case at most 5% less than the maximum spectral intensity.
  • Emission spectra of the plurality of secondary radiations preferably overlap to the envelope
  • a broadband emitter can advantageously be implemented, its first peak wavelength in a red
  • Wavelength range is and the second peak wavelengths are partially in an infrared wavelength range.
  • Such a broadband emitter can, for example, in
  • Primary radiation has a spectral intensity that is greater than a spectral intensity of the secondary radiation.
  • the spectral intensity of the secondary radiation is preferably 20% of the spectral intensity of the primary radiation. Such a comparatively low spectral intensity of the
  • Secondary radiation can, for example, by the
  • Absorption strength and the absorption wavelength of the second active region can be specified.
  • the primary radiation has, for example, the first
  • Peak wavelength of 660 nm and the secondary radiation for example, the second peak wavelength of 730 nm.
  • the primary radiation and the secondary radiation mix into one
  • optoelectronic component emits the mixed radiation.
  • the first is N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl
  • the first contact structure is preferably arranged on a main surface of the first semiconductor region facing away from the first active region.
  • the first contact structure preferably comprises a metal or is formed from a metal.
  • the first contact structure can comprise a first layer and a second layer.
  • the first layer is preferably designed for this, in regions with the first
  • the second layer is preferably designed to be reflective for the primary radiation and
  • the second layer is, for example, a dielectric mirror, a Bragg mirror, a metallic mirror or one
  • the second layer preferably has a reflectivity for the primary radiation and the secondary radiation of at least 90%.
  • Radiation exit surface of the semiconductor body are coupled out.
  • the second layer has a higher reflectivity for the secondary radiation than for the primary radiation.
  • the second layer is preferably between the first
  • Layer which is arranged on the second layer can preferably also be arranged within the recesses of the second layer and in the regions of the plurality of
  • the second contact structure is preferably arranged on a main surface of the second semiconductor region facing away from the first active region.
  • the main surface of the second semiconductor region forms the above
  • the second semiconductor layer sequence is regionally in the region of the second
  • the second contact structure is freely accessible in the area of the opening and can be electrically contactable.
  • Semiconductor layer sequence has a recess which completely penetrates the first semiconductor region and the first active region. Furthermore, the recess of the first semiconductor layer sequence penetrates the second
  • the second contact structure is preferably arranged in the recess of the first semiconductor layer sequence such that the second contact structure the second semiconductor region
  • the first active region and the second contact structure are preferred in FIG.
  • Cutout and the first semiconductor region and the second contact structure in the cutout are electrically insulated from one another.
  • the first active region is energized with at least one first current pulse or with at least one second current pulse.
  • first current pulse or the second current pulse it is possible for the first current pulse or the second current pulse to be repeated many times.
  • Primary radiation is particularly well absorbed by the second active area.
  • secondary radiation has a particularly high intensity compared to primary radiation.
  • electromagnetic secondary radiation has a comparatively low intensity compared to primary radiation.
  • Primary wavelength to the secondary wavelength when using the first current pulse compared to when using the second current pulse is, for example, comparatively large if the maximum belonging to the first band gap of the first sub-area of the second active area
  • Absorption wavelength is equal to or only slightly larger than the first peak wavelength of the primary radiation.
  • Peak wavelength is preferably at most 50 nm, in particular at most 30 nm. In this case it is
  • Secondary wavelength can be set in a comparatively large range via the current pulse used for control.
  • the first intensity or the second intensity that is applied to the first active region can preferably be in
  • the first peak wavelength of the primary radiation generated by the first current pulse differs from the first peak wavelength of the primary radiation generated by the second current pulse by up to 1 nm.
  • the generated first peak wavelength of the primary radiation is preferably up to 1 nm smaller than if a second current pulse is applied to the first active area.
  • the intensity of the secondary radiation can advantageously be predetermined by changing the applied current pulse.
  • control of the first active area described here can be predetermined with that described above
  • Material composition of the section or the plurality of sections of the second active region can be combined.
  • optoelectronic component is in particular the optoelectronic component described here. That is, all in connection with what is described here
  • Optoelectronic component can for example
  • Plant growth can be promoted efficiently.
  • For example can be red radiation as well as infrared radiation whose
  • Peak wavelength is greater than a peak wavelength of red radiation, the plant growth
  • the infrared radiation preferably has 20% of the intensity of the red radiation.
  • Infrared radiation is called the Emerson effect.
  • the red radiation is due to the above
  • such a lighting device can advantageously be implemented with only one optoelectronic component that the red radiation and the infrared radiation
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a
  • FIGS. 2 and 3 show a schematic sectional illustration of an optoelectronic component according to an exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic band gap diagram according to a
  • FIGS 5 and 6 schematic emission spectrum according to an embodiment
  • FIGS. 7 and 8 are schematic representations of a method for controlling an optoelectronic component in accordance with one exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of an optoelectronic component 1 according to one
  • the optoelectronic component according to the exemplary embodiment according to FIG. 1 comprises a semiconductor body 2 which has a first semiconductor layer sequence 3 and a second one
  • Stack direction are arranged one above the other.
  • the first semiconductor layer sequence 3 comprises a first semiconductor region 4 of a first conductivity type and a second semiconductor region 5 of a second, different one
  • the first semiconductor layer sequence 3 has a first active region 6 which electromagnetic primary radiation 26 with a first
  • the first active region 6 is between the first semiconductor region 4 and the second
  • the first active region 6 is formed from a multiple quantum well structure (MQW structure).
  • MQW structure multiple quantum well structure
  • the second semiconductor layer sequence 7 is arranged on the second semiconductor region 5 of the first semiconductor layer sequence 3.
  • the electromagnetic primary radiation 26 from the first semiconductor layer sequence 3 can thus enter the second semiconductor layer sequence 7 particularly well.
  • the second semiconductor layer sequence 7 is on one
  • the second semiconductor layer sequence 7 has a second active region 9.
  • the second active area 9 has a section 9a which is designed to
  • the second active region 9 has a multiplicity of sections 9a.
  • the second active region 9 is therefore a multiple quantum well structure with a multiplicity of single quantum well structures.
  • the second active area 9 is between two
  • connection materials 8 arranged.
  • the first active area 6 is operated exclusively electrically and the second active area 9 is pumped exclusively optically. That means that electromagnetic
  • Secondary radiation 27 is not generated by electrical operation of the second active region 9.
  • the first semiconductor layer sequence 3 can be energized by means of a first contact structure 12 and a second contact structure 16.
  • the first semiconductor region 4 is electrically conductively connected to the first contact structure 12 and the second semiconductor region 5 to the second contact structure 16.
  • the first contact structure 12 comprises a first layer 13 and a second layer 14.
  • the first layer and the second layer are on one of the Main surface facing away from the first active region 6 of the first semiconductor region 3.
  • the second layer 14 is designed to reflect the primary radiation 26 and the secondary radiation 27 and is arranged between the first semiconductor region 4 and the first layer 13 and preferably has one
  • the first layer 13, which is arranged on the second layer 14, is arranged within the recesses 15 of the second layer 14 and is in direct contact with the first semiconductor region 4 in the regions of the plurality of recesses 15.
  • the second contact structure 16 is in this case
  • Embodiment arranged on a main surface of the second semiconductor region 5 facing away from the first active region 6.
  • the main surface of the second semiconductor region 5 forms the radiation passage surface 11 of the first Semiconductor layer sequence 3.
  • Semiconductor layer sequence 7 is in regions in the region of the second contact structure 16 up to the first
  • the semiconductor layer sequence 3 removed. In this way, an opening 17 to the first semiconductor layer sequence 3 is formed.
  • the second contact structure 16 is freely accessible in the region of the opening 17 and can be contacted in an electrically conductive manner.
  • FIG. 2 is a schematic representation of an optoelectronic component according to another
  • an optoelectronic component 1 is shown in FIG. 2, in which the first semiconductor layer sequence 3 has a recess 18 which completely penetrates the first semiconductor region 4 and the first active region 6.
  • the second contact structure 16 is arranged in the recess 18 of the first semiconductor layer sequence 3 such that the second contact structure 16 contacts the second semiconductor region 5 in an electrically conductive manner.
  • the first active region 6 and the second contact structure 16 in the recess 18 and the first are preferred
  • FIG. 3 shows four different possibilities of how primary radiation 26 or secondary radiation 27 is coupled out during operation of the optoelectronic component. However, the four options are not all options.
  • primary radiation 26 can be coupled out of the optoelectronic component 1 as shown in the region B1 without being reflected by the radiation exit surface 10 or being absorbed by the second active region 9.
  • primary radiation 26 and secondary radiation 27 can be absorbed by the second layer 14 through mirror reflection losses according to a second possibility.
  • the second layer 14 can reflect better for secondary radiation 27 than for
  • Primary radiation 26 may be formed.
  • Primary radiation 26 emitted from the first active region 6 is initially in the region B3 at the
  • Contact structure 12 reflects and is absorbed by the first active region 6. Such absorptions reduce the quantum efficiency of the first active region 6.
  • the primary radiation 26 emitted by the first active area 6 is absorbed in the second active area 9 and converted into electromagnetic secondary radiation 27. Since the wavelength of the secondary radiation 27 is greater than the wavelength of the primary radiation 26, it is preferably not activated by the first active radiation
  • the secondary radiation 27 is subsequently on the second layer 14 in the direction
  • Radiation exit surface 10 is reflected.
  • the reabsorption of the secondary radiation 27 from the second active area 9 can also be low and can subsequently be coupled out through the radiation exit surface 10.
  • FIG. 4 a schematic band gap diagram of a first band gap 20 and a second band gap 22 according to an exemplary embodiment is shown.
  • the second active region 9 comprises one
  • Section comprising two sub-areas 19, 21.
  • the first sub-region 19 has a first band gap 20 and the second sub-region 21 has a second band gap 22, which is smaller than the first band gap 20.
  • Sub-area 19 preferably forms an absorption area for electromagnetic primary radiation 26.
  • Sub-region 21 preferably forms an emission region that emits electromagnetic secondary radiation 27, which is represented in FIG. 4 by dashed arrows.
  • a maximum is achieved by means of the first band gap, or by means of the size of the first band gap 25
  • the first band gap 20 has a gradient, so that the first band gap 20 narrows towards the second band gap 22.
  • the first sub-region 19 has a thickness 23 with which an absorption strength of the primary radiation 26 is predetermined.
  • a radiation intensity I is plotted in% over a wavelength wL in nanometers.
  • the curve shows an emission spectrum El.
  • the second active area 9 has ten sections 9a, each two
  • the two sub-areas have different material compositions for each section. That is, an absorption wavelength, one
  • Absorbance and / or a second peak wavelength can individually for each of the ten sections using the
  • the second active region 9 with the ten sections absorbs electromagnetic primary radiation 26 with the first peak wavelength and re-emits ten second ones
  • Peak wavelengths the ten second peak wavelengths being different in this case.
  • the primary radiation 26 and the ten secondary radiation mix and form the emission spectrum El, which approximately has the shape of a rectangular function.
  • Such an optoelectronic component can preferably be used to implement a broadband emitter, the first of which
  • Peak wavelength lies in a red wavelength range and its second peak wavelength lies in an infrared
  • a further emission spectrum E2 is shown in accordance with FIG.
  • the second active area 9 has a single section 9a.
  • the resulting emission spectrum E2 has two peaks, the first peak wavelength of the primary radiation 26 and the second peak wavelength
  • Secondary radiation 27 correspond. Furthermore, the maximum absorption wavelength and the absorption strength of the primary radiation 26 are predetermined by a suitable choice of the material composition of the second active region 9.
  • FIGS. 7 and 8 schematic representations of a method for controlling an optoelectronic component are shown in accordance with one exemplary embodiment.
  • the first current pulse S1 and the second current pulse S2 are each shown in a current intensity SI-time T diagram.
  • a first current pulse S1 is first applied to the first active area 6, as shown in FIG. The first
  • the first current pulse S1 is also repeatedly applied to the first active region 6 at a time interval.
  • the first peak wavelength of the primary radiation generated by the first current pulse S1 differs from the first peak wavelength of the primary radiation generated by the second current pulse S2 by up to 1 nm.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauteil (1) angegeben mit - einem Halbleiterkörper (2), der eine erste Halbleiterschichtenfolge (3) und eine zweite Halbleiterschichtenfolge (7) umfasst, die in einer Stapelrichtung übereinander angeordnet sind, wobei - die erste Halbleiterschichtenfolge (3) einen ersten aktiven Bereich (4) aufweist, der elektromagnetische PrimärStrahlung (26) mit einer ersten Peakwellenlänge erzeugt, - die zweite Halbleiterschichtenfolge (7) einen zweiten aktiven Bereich (9) aufweist, der einen Abschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist elektromagnetische PrimärStrahlung (26) teilweise zu absorbieren und in elektromagnetische SekundärStrahlung (27) mit einer zweiten Peakwellenlänge zu re-emittieren, und - die erste Peakwellenlänge in einem roten Wellenlängenbereich liegt und die zweite Peakwellenlänge in einem infraroten Wellenlängenbereich liegt, oder - die erste Peakwellenlänge um höchstens 100 Nanometer kleiner als die zweite Peakwellenlänge ist.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES BAUTEIL, VERFAHREN ZUR ANSTEUERUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUTEILS UND BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG
Es werden ein optoelektronisches Bauteil und ein Verfahren zur Ansteuerung eines optoelektronischen Bauteils angegeben. Darüber hinaus wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem optoelektronischen Bauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauteil anzugeben, das besonders platzsparend ist. Außerdem soll ein Verfahren zur Ansteuerung eines solchen
optoelektronischen Bauteils und eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil einen Halbleiterkörper, der eine erste Halbleiterschichtenfolge und eine zweite
Halbleiterschichtenfolge umfasst, die in einer Stapelrichtung übereinander angeordnet sind. Bei dem Halbleiterkörper handelt es sich beispielsweise um einen epitaktisch
gewachsenen Halbleiterkörper. Der Halbleiterkörper basiert zum Beispiel auf einem III-V-Verbindungsmaterial .
Die erste Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers umfasst beispielsweise einen ersten Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Halbleiterbereich eines zweiten, anderen Leitfähigkeitstyps . Zum Beispiel ist der erste Halbleiterbereich p-dotiert und damit p-leitend und der zweite Halbleiterbereich ist beispielsweise n-dotiert und damit n-leitend ausgebildet. Beim hier beschriebenen optoelektronischen Bauteil ist es insbesondere möglich, dass die erste Halbleiterschichtenfolge und die zweite Halbleiterschichtenfolge auf unterschiedlichen Verbindungshalbleitermaterialien, insbesondere auf
unterschiedlichen I I I-V-Verbindungshalbleitermaterialien, basieren .
Bei dem Verbindungshalbleitermaterial der ersten
Halbleiterschichtenfolge kann es sich bevorzugt um ein
Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial handeln. Phosphid- Verbindungshalbleitermaterialien sind
Verbindungshalbleitermaterialien, die Phosphor enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGa]_-x-yP mit 0 < x < 1,
0 < y < 1 und x+y < 1.
Bei dem Verbindungshalbleitermaterial der zweiten
Halbleiterschichtenfolge kann es sich bevorzugt um ein Arsen- Verbindungshalbleitermaterial handeln. Arsen- Verbindungshalbleitermaterialien sind
Verbindungshalbleitermaterialien, die Arsen enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGa]__x_yAs mit 0 < x < 1,
0 < y < 1 und x+y < 1.
Das optoelektronische Bauteil weist weiterhin eine
Haupterstreckungsebene auf. Der Halbleiterkörper weist eine Stapelrichtung quer oder senkrecht zu der
Haupterstreckungsebene auf.
Die zweite Halbleiterschichtenfolge ist bevorzugt so
angeordnet, dass die elektromagnetische Primärstrahlung aus der ersten Halbleiterschichtenfolge in die zweite
Halbleiterschichtenfolge eintreten kann. Die zweite Halbleiterschichtenfolge ist dazu zum Beispiel auf einer Strahlungsdurchtrittsfläche der ersten
Halbleiterschichtenfolge angeordnet. In diesem Fall ist die zweite Halbleiterschichtenfolge zum Beispiel in
Stapelrichtung auf dem zweiten Halbleiterbereich der ersten Halbleiterschichtenfolge angeordnet .
Ein Großteil der in der ersten Halbleiterschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Primärstrahlung tritt in die zweite Halbleiterschichtenfolge ein. Bevorzugt tritt
wenigstens 50 %, insbesondere bevorzugt wenigstens 70 %, besonders bevorzugt wenigstens 85 % der elektromagnetischen Primärstrahlung in die zweite Halbleiterschichtenfolge ein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste
Halbleiterschichtenfolge einen ersten aktiven Bereich auf, der elektromagnetische Primärstrahlung mit einer ersten
Peakwellenlänge erzeugt. Bevorzugt ist der erste aktive
Bereich zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich angeordnet. Der erste aktive Bereich grenzt insbesondere unmittelbar an den ersten Halbleiterbereich und den zweiten Halbleiterbereich an. Der erste aktive Bereich weist bevorzugt ein pn-Übergang zur Erzeugung der
elektromagnetischen Primärstrahlung auf, wie beispielsweise eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-QuantentopfStruktur ( SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-QuantentopfStruktur (MQW- Struktur) .
Die erste Halbleiterschichtenfolge mit dem ersten aktiven Bereich, die zum Beispiel mit einem Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet ist oder ein Phosphid -Verbindungshalbleitermaterial aufweist, erzeugt zum Beispiel elektromagnetische Strahlung in einem grünen bis infraroten Wellenlängenbereich .
Die von dem ersten aktiven Bereich erzeugte erste
Peakwellenlänge liegt beispielsweise zwischen 640 nm und einschließlich 780 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die zweite
Halbleiterschichtenfolge einen zweiten aktiven Bereich auf, der einen Abschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Primärstrahlung teilweise zu absorbieren und in elektromagnetische Sekundärstrahlung mit einer zweiten Peakwellenlänge zu re-emittieren . Weiterhin kann der zweite aktive Bereich beispielsweise auch eine Vielzahl von
Abschnitten aufweisen. Die Abschnitte sind zum Beispiel entlang der Stapelrichtung aufeinander angeordnet.
Beispielsweise kann der zweite aktive Bereich eine Einfach- QuantentopfStruktur ( SQW-Struktur) oder eine Mehrfach- QuantentopfStruktur (MQW-Struktur) aufweisen. Weist der zweite aktive Bereich beispielsweise einen einzelnen
Abschnitt auf, so handelt es sich bei dem zweiten aktiven Bereich um eine Einfach-QuantentopfStruktur . Weist der zweite aktive Bereich beispielsweise die Vielzahl von Abschnitten auf, so handelt es sich bei dem zweiten aktiven Bereich um eine Mehrfach-QuantentopfStruktur mit einer Vielzahl von Einfach-QuantentopfStrukturen .
Die zweite Peakwellenlänge der elektromagnetischen
Sekundärstrahlung ist bevorzugt größer als die erste
Peakwellenlänge der elektromagnetischen Primärstrahlung ausgebildet . Bevorzugt ist der zweite aktive Bereich zwischen zwei
Verbindungsmaterialien angeordnet. Das Verbindungsmaterial, das zwischen dem zweiten aktiven Bereich und der ersten Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist, verbindet dabei die erste Halbleiterschichtenfolge und die zweite
Halbleiterschichtenfolge mechanisch fest miteinander.
Beispielsweise weisen die Verbindungsmaterialien AlxGAi_xAs mit 0 d x < l auf oder sind daraus gebildet.
Vorteilhafterweise können so die erste
Halbleiterschichtenfolge und die zweite
Halbleiterschichtenfolge in einem einzigen epitaktischen Wachstumsprozess herstellbar sein. Die erste
Halbleiterschichtenfolge und die zweite
Halbleiterschichtenfolge sind in diesem Fall mit Vorteil monolithisch miteinander verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen die erste
Peakwellenlänge in einem roten Wellenlängenbereich und die zweite Peakwellenlänge in einem infraroten
Wellenlängenbereich. Bevorzugt liegt die erste
Peakwellenlänge zwischen einschließlich 640 nm und
einschließlich 700 nm. Weiterhin bevorzugt liegt die zweite Peakwellenlänge zwischen einschließlich 700 nm und
einschließlich 1000 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste
Peakwellenlänge um höchstens 100 nm kleiner als die zweite Peakwellenlänge. Bevorzugt weist die erste Peakwellenlänge eine Wellenlänge von 660 nm auf und die zweite
Peakwellenlänge eine Wellenlänge von 730 nm. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil
- einen Halbleiterkörper, der eine erste
Halbleiterschichtenfolge und eine zweite
Halbleiterschichtenfolge umfasst, die in einer Stapelrichtung übereinander angeordnet sind, wobei
- die erste Halbleiterschichtenfolge einen ersten aktiven Bereich aufweist, der elektromagnetische Primärstrahlung mit einer ersten Peakwellenlänge erzeugt,
- die zweite Halbleiterschichtenfolge einen zweiten aktiven Bereich aufweist, der einen Abschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist elektromagnetische Primärstrahlung teilweise zu absorbieren und in elektromagnetische Sekundärstrahlung mit einer zweiten Peakwellenlänge zu re-emittieren, und
- die erste Peakwellenlänge in einem roten
Wellenlängenbereich liegt und die zweite Peakwellenlänge in einem infraroten Wellenlängenbereich liegt, oder
- die erste Peakwellenlänge höchstens 100 Nanometer kleiner als die zweite Peakwellenlänge ist.
Eine Idee des hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils ist unter anderem, dass ein Halbleiterchip einen
Halbleiterkörper mit einer ersten und einer zweiten
Halbleiterschichtenfolgen aufweist. Vorteilhafterweise können die erste und die zweite Halbleiterschichtenfolge jeweils Strahlung mit einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich aussenden. Das optoelektronische Bauteil weist damit
lediglich einen einzigen Halbleiterkörper auf, um
elektromagnetische Strahlung aus zwei unterschiedlichen
Wellenlängenbereichen zu erzeugen. Mit Vorteil kann ein solches optoelektronisches Bauteil vergleichsweise kompakt ausgebildet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste aktive Bereich ausschließlich elektrisch bestromt und der zweite aktive Bereich ausschließlich optisch gepumpt. Das heißt, dass elektromagnetische Sekundärstrahlung im zweiten aktiven Bereich nicht durch ein elektrisches Betreiben des zweiten aktiven Bereichs erzeugt ist. Insbesondere ist das
optoelektronische Bauteil frei von elektrischen Kontakten, die zum Bestromen des zweiten aktiven Bereichs vorgesehen sind .
Durch das optische Pumpen des zweiten aktiven Bereichs ist bevorzugt eine gleichmäßige Ladungsverteilung im zweiten aktiven Bereich ermöglicht. Weiterhin kann die zweite
Halbleiterschichtenfolge mit Vorteil besonders gut gekühlt werden, da die erste Halbleiterschichtenfolge als Kühlkörper für die zweite Halbleiterschichtenfolge wirkt. Da lediglich die erste Halbleiterschichtenfolge bestromt wird, kann zum Betreiben des optoelektronischen Bauteils eine
vergleichsweise geringe Spannung angelegt werden. Weiterhin sind die erste Halbleiterschichtenfolge bevorzugt mit einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial und die zweite
Halbleiterschichtenfolge mit einem Arsen-
Verbindungshalbleitermaterial gebildet. Da lediglich an das Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial ein Strom angelegt wird, fließt vorteilhafterweise kein Strom über eine
Grenzfläche der beiden Halbleiterschichtenfolgen.
Ferner wird kein Strom an den zweiten aktiven Bereich
angelegt, wodurch keine Leckströme und Bandverbiegungen induziert werden. Dadurch ist im optisch gepumpten zweiten aktiven Bereich ein vergleichsweise großes Dipolmoment realisiert, womit eine vergleichsweise hohe Rekombination von Elektronen und Löchern erzielbar ist. Vorteilhafterweise kann so eine maximale Quantenausbeute erreicht werden und das Bauteil ist besonders effizient betreibbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers aufgeraut.
Die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers umfasst eine der ersten Halbleiterschichtenfolge abgewandte
Deckfläche der zweiten Halbleiterschichtenfolge. Durch die Aufrauhung kann vorteilhafterweise eine Lichtauskopplung aus dem optoelektronischen Bauteil erhöht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Abschnitt des zweiten aktiven Bereichs zwei Unterbereiche. Hierbei weist der erste Unterbereich eine erste Bandlücke auf und der zweite Unterbereich weist eine zweite Bandlücke auf, die kleiner ist als die erste Bandlücke. Der erste Unterbereich bildet bevorzugt einen Absorptionsbereich, im dem
beispielsweise elektromagnetische Primärstrahlung absorbiert wird. Der zweite Unterbereich bildet bevorzugt einen
Emissionsbereich, aus dem die elektromagnetische
Sekundärstrahlung ausgesendet wird.
Weiterhin kann der erste aktive Bereich eine weitere zweite Bandlücke aufweisen. Das heißt, die weitere zweite Bandlücke definiert bevorzugt elektrische Eigenschaften des aktiven Bereichs, aus dem die elektromagnetische Primärstrahlung ausgesendet wird. Beispielsweise ist die weitere zweite
Bandlücke höchstens 100 meV größer als die erste Bandlücke des ersten Unterbereichs des zweiten aktiven Bereichs.
Ferner kann das Verbindungsmaterial der zweiten
Halbleiterschichtenfolge eine dritte Bandlücke aufweisen, die größer als die erste Bandlücke ist. Bevorzugt ist die dritte Bandlücke so groß gewählt, dass keine oder kaum
elektromagnetische Primärstrahlung durch die dritte Bandlücke absorbiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist mittels der ersten Bandlücke eine maximale Absorptionswellenlänge vorgegeben. Beispielsweise kann durch Wahl des Materials des ersten
Unterbereichs eine Größe der ersten Bandlücke vorgegeben werden. Ist das Material des ersten Unterbereichs
beispielsweise so gewählt, dass eine vergleichsweise große erste Bandlücke resultiert, so kann bevorzugt
elektromagnetische Primärstrahlung mit einer vergleichsweise kleinen Primärwellenlänge absorbiert werden. Ist das Material des ersten Unterbereichs dagegen so gewählt, dass eine vergleichsweise kleine erste Bandlücke resultiert, so kann bevorzugt elektromagnetische Primärstrahlung, die eine vergleichsweise große Primärwellenlänge aufweist, besonders gut absorbiert werden. Auch elektromagnetische
Primärstrahlung, die eine vergleichsweise kleine
Primärwellenlänge aufweist kann in diesem Fall besonders gut absorbiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist mittels einer Dicke des ersten Unterbereichs eine Absorptionsstärke vorgegeben. Die Dicke des ersten Unterbereichs ist durch die maximale Ausdehnung in Stapelrichtung gebildet. Je dicker der erste Unterbereich ausgebildet ist, desto höher ist die
Absorptionsstärke des ersten Unterbereichs für
elektromagnetische PrimärStrahlung .
Mittels der zweiten Bandlücke ist eine weitere maximale
Absorptionswellenlänge vorgegeben. Weiterhin weist der zweite Unterbereich ebenfalls eine Dicke auf, die bevorzugt kleiner als die Dicke des ersten Unterbereichs ausgebildet ist.
Beispielsweise weist der erste Unterbereich eine Dicke von 100 nm auf. In diesem Fall weist der zweite Unterbereich die Dicke von wenigstens 5 nm und höchstens 10 nm auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist mittels der zweiten Bandlücke die zweite Peakwellenlänge der Sekundärstrahlung vorgegeben. Eine Größe der zweiten Bandlücke ist
beispielsweise durch eine Wahl des Materials des zweiten Unterbereichs vorgegeben. Ist die zweite Bandlücke
beispielsweise vergleichsweise groß, so weist die vom zweiten Unterbereich emittierte Sekundärstrahlung eine
vergleichsweise kleine zweite Peakwellenlänge auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die maximale
Absorptionswellenlänge höchstens 50 nm größer als die erste Peakwellenlänge der Primärstrahlung. Beispielsweise ist die maximale Absorptionswellenlänge höchstens 30 nm größer als die erste Peakwellenlänge der Primärstrahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste
Bandlücke einen Gradienten auf. Die Materialzusammensetzung des ersten Unterbereichs kann beispielsweise entlang der Stapelrichtung variieren. Dadurch kann ein Gradient der ersten Bandlücke entlang der Stapelrichtung vorgegeben sein. Vorteilhafterweise kann durch einen solchen Gradienten der ersten Bandlücke die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass Elektronenlochpaare in den zweiten Unterbereich diffundieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verringert sich die erste Bandlücke zur zweiten Bandlücke hin. Das heißt, dass die erste Bandlücke von einer dem zweiten Unterbereich abgewandte Seite des ersten Unterbereichs bevorzugt eine vergleichsweise große erste Bandlücke aufweist, die sich in Stapelrichtung verkleinert. Mittels einer solchen ersten Bandlücke ist eine stufenweise Einschließung (Englisch „confinement" ) von angeregten Elektronen in einem
Leitungsband möglich. Vorteilhafterweise kann durch eine solche stufenweise Einschließung die Wahrscheinlichkeit, dass Elektronenlochpaare in den zweiten Unterbereich diffundieren, erhöht sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann der zweite aktive Bereich beispielsweise eine Vielzahl von Abschnitten
aufweisen, die jeweils zwei Unterbereiche umfassen. Die zwei Unterbereiche weisen für jeden Abschnitt der Vielzahl von Abschnitten bevorzugt unterschiedliche
Materialzusammensetzungen auf. Das heißt, eine
Absorptionswellenlänge, eine Absorptionsstärke und/oder eine zweite Peakwellenlänge können individuell für jeden Abschnitt der Vielzahl von Abschnitten mittels der jeweiligen zwei Unterbereiche vorgegeben sein.
Demzufolge ist es möglich, dass der zweite aktive Bereich mit der Vielzahl von Abschnitten elektromagnetische
Primärstrahlung mit der ersten Peakwellenlänge absorbiert und eine Vielzahl von Sekundärstrahlungen mit einer Vielzahl von zweiten Peakwellenlängen re-emittiert . Die zweiten
Peakwellenlängen können in diesem Fall bevorzugt
unterschiedlich sein.
Weiterhin können sich die Primärstrahlung und die Vielzahl von Sekundärstrahlungen durchmischen und ein einhüllendes Emissionsspektrum bilden. Das einhüllende Emissionsspektrum ist beispielsweise durch ein Emissionsspektrum der
Primärstrahlung und jeweils einem Emissionsspektrum der Sekundärstrahlung der Vielzahl von Sekundärstrahlungen gebildet und, kann bevorzugt näherungsweise die Form einer Rechtecksfunktion aufweisen. Die Primärstrahlung und die Vielzahl von Sekundärstrahlungen weisen dabei jeweils eine spektrale Intensität oder einen spektralen Lichtstrom auf, die in dem jeweiligen Emissionsspektrum in Abhängigkeit der Wellenlänge l graphisch dargestellt werden kann. Die
jeweiligen Emissionsspektren können jeweils durch eine Kurve repräsentiert werden, bei der auf der x-Achse die Wellenlänge und auf der y-Achse die spektrale Intensität oder der
spektrale Lichtstrom aufgetragen ist.
Weiterhin können die jeweiligen Emissionsspektren für die Primärstrahlung und die Vielzahl von Sekundärstrahlungen ein Maximum und eine Halbwertsbreite aufweisen. Der Begriff
Halbwertsbreite bezieht sich dabei auf die Kurve eines jeweiligen Emissionsspektrums, wobei die Halbwertsbreite derjenige Bereich auf der x-Achse ist, der zu den beiden y- Werten korrespondiert, die der Hälfte des jeweiligen Maximums entsprechen .
Bevorzugt sind die Abstände der Maxima und die jeweils dazugehörigen Halbwertsbreiten so ausgebildet, dass die spektrale Intensität zwischen zwei Maxima jeweils höchstens 5 % kleiner ist als die maximale spektrale Intensität. Das Emissionsspektrum der Primärstrahlung und die
Emissionsspektren der Vielzahl von Sekundärstrahlungen überlagern sich bevorzugt zu dem einhüllenden
Emissionsspektrum, das näherungsweise die Form einer
Rechtecksfunktion aufweist.
Mit einem solchen optoelektronischen Bauteil kann
vorteilhafterweise ein Breitbandemitter realisiert sein, dessen erste Peakwellenlänge in einem roten
Wellenlängenbereich liegt und dessen zweite Peakwellenlängen teilweise in einem infraroten Wellenlängenbereich liegen. Ein solcher Breitbandemitter kann beispielsweise in
spektroskopischen Anwendungen eingesetzt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Primärstrahlung eine spektrale Intensität auf, die größer als eine spektrale Intensität der Sekundärstrahlung ist. Die spektrale Intensität der Sekundärstrahlung beträgt bevorzugt 20 % der spektralen Intensität der Primärstrahlung. Eine solch vergleichsweise geringe spektrale Intensität der
Sekundärstrahlung kann beispielsweise durch die
Absorptionsstärke und die Absorptionswellenlänge des zweiten aktiven Bereichs vorgegeben sein.
Mittels der unterschiedlichen spektralen Intensitäten der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung kann ein solches optoelektronisches Bauteil zur Beleuchtung von Pflanzen eingesetzt werden und vorteilhafterweise ein Pflanzenwachstum durch den sogenannten „Emerson Effect" erhöhen. In diesem Fall weist die Primärstrahlung zum Beispiel die erste
Peakwellenlänge von 660 nm auf und die Sekundärstrahlung zum Beispiel die zweite Peakwellenlänge von 730 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform durchmischen sich die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung zu einer
Mischstrahlung. Das heißt, im Betrieb wird vom
optoelektronischen Bauteil die Mischstrahlung emittiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste
Halbleiterschichtenfolge einen ersten Halbleiterbereich und einen zweiten Halbleiterbereich auf. Weiterhin ist der erste aktive Bereich zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste
Halbleiterbereich mit einer ersten Kontaktstruktur elektrisch leitend verbunden und der zweite Halbleiterbereich mit einer zweiten Kontaktstruktur elektrisch leitend verbunden.
Bevorzugt ist die erste Kontaktstruktur auf einer der dem ersten aktiven Bereich abgewandten Hauptfläche es ersten Halbleiterbereichs angeordnet. Die erste Kontaktstruktur umfasst bevorzugt ein Metall oder ist aus einem Metall gebildet .
Weiterhin kann die erste Kontaktstruktur eine erste Schicht und eine zweite Schicht umfassen. Bevorzugt ist die erste Schicht dazu ausgebildet, bereichsweise mit dem ersten
Halbleiterbereich in direktem elektrisch leitfähigem Kontakt zu stehen. Die zweite Schicht ist bevorzugt dazu ausgebildet, reflektierend für die Primärstrahlung und die
Sekundärstrahlung zu sein. Bei der zweiten Schicht handelt es sich beispielsweise um einen dielektrischen Spiegel, einen Bragg-Spiegel , einen metallischen Spiegel oder um eine
Kombination der genannten Spiegel. Bevorzugt weist die zweite Schicht eine Reflektivität für die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung von wenigstens 90 % auf. Vorteilhafterweise kann so ein besonders großer Anteil der elektromagnetischen Primär- und Sekundärstrahlung aus der
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers ausgekoppelt werden .
Alternativ ist es möglich, dass die zweite Schicht
unterschiedlich reflektierend für die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung ausgebildet ist. Beispielsweise kann die zweite Schicht eine höhere Reflektivität für die Sekundärstrahlung aufweisen als für die Primärstrahlung.
Die zweite Schicht ist bevorzugt zwischen dem ersten
Halbleiterbereich und der ersten Schicht angeordnet und weist bevorzugt eine Vielzahl von Ausnehmungen auf. Die erste
Schicht, die auf der zweiten Schicht angeordnet ist, kann bevorzugt auch innerhalb der Ausnehmungen der zweiten Schicht angeordnet sein und in den Bereichen der Vielzahl der
Ausnehmungen in direktem Kontakt mit dem ersten
Halbleiterbereich stehen.
Weiterhin ist die zweite Kontaktstruktur bevorzugt auf einer dem ersten aktiven Bereich abgewandten Hauptfläche des zweiten Halbleiterbereichs angeordnet. Die Hauptfläche des zweiten Halbleiterbereichs bildet die oben genannte
Strahlungsdurchtrittsfläche der ersten
Halbleiterschichtenfolge. Die zweite Halbleiterschichtenfolge ist in diesem Fall bereichsweise im Bereich der zweiten
Kontaktstruktur bis zu der ersten Halbleiterschichtenfolge abgetragen. Auf diese Weise ist eine Öffnung zur ersten
Halbleiterschichtenfolge gebildet. Die zweite Kontaktstruktur ist in dem Bereich der Öffnung frei zugänglich und kann elektrisch leitend kontaktierbar sein.
Alternativ ist es möglich, dass die erste
Halbleiterschichtenfolge eine Ausnehmung aufweist, die den ersten Halbleiterbereich und den ersten aktiven Bereich vollständig durchdringt. Weiterhin durchdringt die Ausnehmung der ersten Halbleiterschichtenfolge den zweiten
Halbleiterbereich teilweise entlang der Stapelrichtung. Die zweite Kontaktstruktur ist bevorzugt in der Ausnehmung der ersten Halbleiterschichtenfolge derart angeordnet, dass die zweite Kontaktstruktur den zweiten Halbleiterbereich
elektrisch leitend kontaktiert. Bevorzugt sind der erste aktive Bereich und die zweite Kontaktstruktur in der
Ausnehmung und der erste Halbleiterbereich und die zweite Kontaktstruktur in der Ausnehmung elektrisch isolierend voneinander getrennt.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Ansteuerung eines optoelektronischen Bauteils angegeben, mit dem insbesondere ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil angesteuert werden kann. Sämtliche in Verbindung mit dem
optoelektronischen Bauteil offenbarten Merkmale und
Ausführungsformen sind daher auch in Verbindung mit dem
Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der erste aktive Bereich mit zumindest einem ersten Strompuls oder mit zumindest einem zweiten Strompuls bestromt.
Beispielsweise ist es möglich, dass der erste Strompuls oder der zweite Strompuls vielfach wiederholt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der erste
Strompuls mit einer ersten Intensität und über ein erstes Zeitintervall an den ersten aktiven Bereich angelegt. Durch Anlegen des ersten Strompulses an den ersten aktiven Bereich mit der beispielsweise vergleichsweise hohen ersten
Intensität und dem beispielsweise vergleichsweise kurzen ersten Zeitintervall wird emittierte elektromagnetische
Primärstrahlung besonders gut von dem zweiten aktiven Bereich absorbiert. Die re-emittierte elektromagnetische
Sekundärstrahlung weist in diesem Fall eine besonders hohe Intensität im Vergleich zur Primärstrahlung auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der zweite
Strompuls mit einer zweiten Intensität und über ein erstes Zeitintervall an den ersten aktiven Bereich angelegt, wobei die erste Intensität größer ist als die zweite Intensität und das erste Zeitintervall kürzer ist als das zweite
Zeitintervall . Die emittierte elektromagnetische
Primärstrahlung wird in diesem Fall weniger gut von dem zweiten aktiven Bereich absorbiert. Die re-emittierte
elektromagnetische Sekundärstrahlung weist in diesem Fall eine vergleichsweise niedrige Intensität im Vergleich zur Primärstrahlung auf.
Ein Unterschied im Intensitätsverhältnis von der
Primärwellenlänge zu der Sekundärwellenlänge bei Anwendung des ersten Strompulses im Vergleich zur Anwendung des zweiten Strompulses ist beispielsweise dann vergleichsweise groß, wenn die zur ersten Bandlücke des ersten Unterbereichs des zweiten aktiven Bereichs gehörende maximale
Absorptionswellenlänge gleich oder nur geringfügig größer ist als die erste Peakwellenlänge der Primärstrahlung.
Geringfügig größer bedeutet hier, dass die Differenz der maximalen Absorptionswellenlänge und der ersten
Peakwellenlänge bevorzugt höchstens 50 nm, insbesondere höchstens 30 nm, ist. In diesen Fall ist das
Intensitätsverhältnis von der Primärwellenlänge zu der
Sekundärwellenlänge in einem vergleichsweise großen Bereich über den zur Ansteuerung genutzten Strompuls einstellbar.
Die erste Intensität oder die zweite Intensität, die an den ersten aktiven Bereich angelegt wird, kann bevorzugt in
Ampere gemessen werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform unterscheidet sich die vom ersten Strompuls erzeugte erste Peakwellenlänge der Primärstrahlung von der vom zweiten Strompuls erzeugten ersten Peakwellenlänge der Primärstrahlung um bis zu 1 nm.
Das heißt, wird der erste Strompuls an den ersten aktiven Bereich angelegt ist die erzeugte erste Peakwellenlänge der Primärstrahlung bevorzugt um bis zu 1 nm kleiner als wenn ein zweiter Strompuls an den ersten aktiven Bereich angelegt wird .
Mittels der hier beschriebenen Ansteuerung kann
vorteilhafterweise die Intensität der Sekundärstrahlung durch Änderung des angelegten Strompulses vorgegeben werden.
Weiterhin kann die hier beschriebene Ansteuerung des ersten aktiven Bereichs mit der oben beschriebenen vorgegeben
Materialzusammensetzung des Abschnitts oder der Vielzahl von Abschnitten des zweiten aktiven Bereichs kombiniert werden.
Weiterhin wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem
optoelektronischen Bauteil angegeben. Bei dem
optoelektronischen Bauteil handelt es sich insbesondere um das hier beschriebene optoelektronische Bauteil. Das heißt, sämtliche in Verbindung mit dem hier beschriebenen
optoelektronischen Bauteil offenbarten Merkmale und
Ausführungsformen sind auch in Verbindung mit der hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung offenbart und
umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung von Pflanzen
ausgebildet. Mittels dem hier beschriebenen
optoelektronischen Bauteil kann beispielsweise
Pflanzenwachstum effizient gefördert werden. Beispielsweise kann rote Strahlung sowie infrarote Strahlung, deren
Peakwellenlänge größer als eine Peakwellenlänge der rote Strahlung ausgebildet ist, das Pflanzenwachstum
beziehungsweise die Photosyntheserate effizient fördern und erhöhen. Die infrarote Strahlung weist für eine besonders hohe Photosyntheserate bevorzugt 20% der Intensität der roten Strahlung auf. Die Beschleunigung des Pflanzenwachstums beziehungsweise die Erhöhung der Photosyntheserate durch die gleichzeitige Einwirkung von roter Strahlung und der
infraroten Strahlung wird als Emerson-Effekt bezeichnet.
Beispielsweise ist die rote Strahlung durch die oben
beschriebene Primärstrahlung gebildet und die infrarote
Strahlung durch die oben beschriebene Sekundärstrahlung.
Mittels dem hier beschriebenen optoelektronischen Bauteil kann eine solche Beleuchtungsvorrichtung vorteilhafterweise mit nur einem optoelektronischen Bauteil realisiert werden, dass die rote Strahlung und die infrarote Strahlung
gleichzeitig produziert.
Im Folgenden wird das hier beschriebene
strahlungsemittierende Bauteil anhand von
Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert .
Es zeigen:
Figur 1 schematische Schnittdarstellung eines
optoelektronischen Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Figuren 2 und 3 schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel, Figur 4 schematisches Bandlückendiagramm gemäß einem
Ausführungsbeispiel ,
Figuren 5 und 6 schematisches Emissionsspektrum gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel, und
Figuren 7 und 8 schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Ansteuerung eines optoelektronischen Bauteils gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Mit der Figur 1 ist eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauteils 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel dargestellt.
Das optoelektronische Bauteil gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 umfasst einen Halbleiterkörper 2, der eine erste Halbleiterschichtenfolge 3 und eine zweite
Halbleiterschichtenfolge 7 umfasst, die in einer
Stapelrichtung übereinander angeordnet sind.
Die erste Halbleiterschichtenfolge 3 umfasst einen ersten Halbleiterbereich 4 eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Halbleiterbereich 5 eines zweiten, anderen
Leitfähigkeitstyps . Die erste Halbleiterschichtenfolge 3 weist einen ersten aktiven Bereich 6 auf, der elektromagnetische Primärstrahlung 26 mit einer ersten
Peakwellenlänge erzeugt. Der erste aktive Bereich 6 ist zwischen dem ersten Halbleiterbereich 4 und dem zweiten
Halbleiterbereich 5 angeordnet. Der erste aktive Bereich 6 ist aus einer Mehrfach-QuantentopfStruktur (MQW-Struktur) gebildet .
Die zweite Halbleiterschichtenfolge 7 ist auf dem zweiten Halbleiterbereich 5 der ersten Halbleiterschichtenfolge 3 angeordnet. Die elektromagnetische Primärstrahlung 26 aus der ersten Halbleiterschichtenfolge 3 kann so besonders gut in die zweite Halbleiterschichtenfolge 7 eintreten. Die zweite Halbleiterschichtenfolge 7 ist auf einer
Strahlungsdurchtrittsfläche 11 der ersten
Halbleiterschichtenfolge 3 angeordnet.
Die zweite Halbleiterschichtenfolge 7 weist einen zweiten aktiven Bereich 9 auf. Dabei weist der zweite aktive Bereich 9 einen Abschnitt 9a auf, der dazu ausgebildet ist,
elektromagnetische Primärstrahlung 26 teilweise zu
absorbieren und in elektromagnetische Sekundärstrahlung 27 mit einer zweiten Peakwellenlänge zu re-emittieren .
In diesem Ausführungsbeispiel weist der zweite aktive Bereich 9 eine Vielzahl von Abschnitten 9a auf. Damit handelt es sich bei dem zweiten aktiven Bereich 9 um eine Mehrfach- QuantentopfStruktur mit einer Vielzahl von Einfach- QuantentopfStrukturen .
Der zweite aktive Bereich 9 ist zwischen zwei
Verbindungsmaterialien 8 angeordnet. Das Verbindungsmaterial 8, das zwischen dem zweiten aktiven Bereich 9 und der ersten Halbleiterschichtenfolge 3 angeordnet ist, verbindet die erste Halbleiterschichtenfolge 3 und die zweite
Halbleiterschichtenfolge 7 mechanisch fest miteinander.
Der erste aktive Bereich 6 ist ausschließlich elektrisch betrieben und der zweite aktive Bereich 9 ausschließlich optisch gepumpt. Das heißt, dass elektromagnetische
Sekundärstrahlung 27 nicht durch ein elektrisches Betreiben des zweiten aktiven Bereichs 9 erzeugt wird.
Die erste Halbleiterschichtenfolge 3 ist mittels einer ersten Kontaktstruktur 12 und einer zweiten Kontaktstruktur 16 bestrombar. Der erste Halbleiterbereich 4 ist mit der ersten Kontaktstruktur 12 elektrisch leitend verbunden und der zweite Halbleiterbereich 5 mit der zweiten Kontaktstruktur 16. Die erste Kontaktstruktur 12 umfasst eine erste Schicht 13 und eine zweite Schicht 14. Die erste Schicht und die zweite Schicht sind auf einer der dem ersten aktiven Bereich 6 abgewandten Hauptfläche es ersten Halbleiterbereichs 3 angeordnet. Die zweite Schicht 14 ist reflektierend für die Primärstrahlung 26 und die Sekundärstrahlung 27 ausgebildet und ist zwischen dem ersten Halbleiterbereich 4 und der ersten Schicht 13 angeordnet und weist bevorzugt eine
Vielzahl von Ausnehmungen 15 auf. Die erste Schicht 13, die auf der zweiten Schicht 14 angeordnet ist, ist innerhalb der Ausnehmungen 15 der zweiten Schicht 14 angeordnet und steht in den Bereichen der Vielzahl der Ausnehmungen 15 in direktem Kontakt mit dem ersten Halbleiterbereich 4.
Die zweite Kontaktstruktur 16 ist in diesem
Ausführungsbeispiel auf einer dem ersten aktiven Bereich 6 abgewandten Hauptfläche des zweiten Halbleiterbereichs 5 angeordnet. Die Hauptfläche des zweiten Halbleiterbereichs 5 bildet die Strahlungsdurchtrittsfläche 11 der ersten Halbleiterschichtenfolge 3. Die zweite
Halbleiterschichtenfolge 7 ist bereichsweise im Bereich der zweiten Kontaktstruktur 16 bis zu der ersten
Halbleiterschichtenfolge 3 abgetragen. Auf diese Weise ist eine Öffnung 17 zur ersten Halbleiterschichtenfolge 3 gebildet. Die zweite Kontaktstruktur 16 ist in dem Bereich der Öffnung 17 frei zugänglich und ist elektrisch leitend kontaktierbar .
Gemäß der Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel dargestellt.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist gemäß Figur 2 ein optoelektronisches Bauteil 1 dargestellt, bei dem die erste Halbleiterschichtenfolge 3 eine Ausnehmung 18 aufweist, die den ersten Halbleiterbereich 4 und den ersten aktiven Bereich 6 vollständig durchdringt. Weiterhin
durchdringt die Ausnehmung 18 der ersten
Halbleiterschichtenfolge 3 den zweiten Halbleiterbereich 5 teilweise in Stapelrichtung. Die zweite Kontaktstruktur 16 ist in der Ausnehmung 18 der ersten Halbleiterschichtenfolge 3 derart angeordnet, dass die zweite Kontaktstruktur 16 den zweiten Halbleiterbereich 5 elektrisch leitend kontaktiert. Bevorzugt sind der erste aktive Bereich 6 und die zweite Kontaktstruktur 16 in der Ausnehmung 18 und der erste
Halbleiterbereich 4 elektrisch isolierend voneinander getrennt .
In Figur 3 sind vier verschiedene Möglichkeiten dargestellt, wie Primärstrahlung 26 oder Sekundärstrahlung 27 im Betrieb des optoelektronischen Bauteils ausgekoppelt wird. Die vier Möglichkeiten stellen jedoch nicht alle Möglichkeiten dar. Primärstrahlung 26 kann in einer ersten Möglichkeit wie im Bereich Bl dargestellt aus dem optoelektronischen Bauteil 1 ausgekoppelt werden, ohne von der Strahlungsaustrittsfläche 10 reflektiert zu werden oder von dem zweiten aktiven Bereich 9 absorbiert zu werden.
Im Bereich B2 kann Primärstrahlung 26 und Sekundärstrahlung 27 (hier nicht dargestellt) gemäß einer zweiten Möglichkeit an der zweiten Schicht 14 durch Spiegelreflexionsverluste absorbiert werden. Beispielsweise kann die zweite Schicht 14 besser reflektierend für Sekundärstrahlung 27 als für
Primärstrahlung 26 ausgebildet sein.
Aus dem ersten aktiven Bereich 6 emittierte Primärstrahlung 26 wird in dem Bereich B3 zunächst an der
Strahlungsaustrittsfläche 10 in Richtung der ersten
Kontaktstruktur 12 reflektiert und von dem ersten aktiven Bereich 6 absorbiert. Solche Absorptionen verringern die Quanteneffizienz des ersten aktiven Bereichs 6.
In einem Bereich B4 wird die vom ersten aktiven Bereich 6 emittierte Primärstrahlung 26 im zweiten aktiven Bereich 9 absorbiert und in elektromagnetische Sekundärstrahlung 27 konvertiert. Da die Wellenlänge der Sekundärstrahlung 27 größer als die Wellenlänge der Primärstrahlung 26 ausgebildet ist, wird diese bevorzugt nicht von dem ersten aktiven
Bereich absorbiert. Die Sekundärstrahlung 27 wird nachfolgend an der zweiten Schicht 14 in Richtung
Strahlungsaustrittsfläche 10 reflektiert. Durch geeignete Wahl der Materialzusammensetzung des zweiten aktiven Bereichs 9 kann auch die Reabsorption der Sekundärstrahlung 27 vom zweiten aktiven Bereich 9 gering sein und nachfolgend durch die Strahlungsaustrittsfläche 10 ausgekoppelt werden. Gemäß Figur 4 ist ein schematisches Bandlückendiagramm einer ersten Bandlücke 20 und einer zweiten Bandlücke 22 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Der zweite aktive Bereich 9, umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen
Abschnitt, der zwei Unterbereiche 19, 21 umfasst. Der erste Unterbereich 19 weist eine erste Bandlücke 20 auf und der zweite Unterbereich 21 weist eine zweite Bandlücke 22 auf, die kleiner ist als die erste Bandlücke 20. Der erste
Unterbereich 19 bildet bevorzugt einen Absorptionsbereich für elektromagnetische Primärstrahlung 26. Der zweite
Unterbereich 21 bildet bevorzugt einen Emissionsbereich, der elektromagnetische Sekundärstrahlung 27 aussendet, der in Figur 4 durch gestrichelte Pfeile dargestellt ist.
Mittels der ersten Bandlücke, beziehungsweise mittels der Größe der ersten Bandlücke 25 ist eine maximale
Absorptionswellenlänge vorgegeben. Weiterhin weist die erste Bandlücke 20 einen Gradienten auf, sodass sich die erste Bandlücke 20 zur zweiten Bandlücke 22 hin verkleinert.
Weiterhin weist der erste Unterbereich 19 eine Dicke 23 auf, mit dem eine Absorptionsstärke der Primärstrahlung 26 vorgegeben ist.
Gemäß Figur 5 ist eine Strahlungsintensität I in % über eine Wellenlänge wL in Nanometern aufgetragen. Die Kurve zeigt ein Emissionsspektrum El. In diesem Fall weist der zweite aktive Bereich 9 zehn Abschnitte 9a auf, die jeweils zwei
Unterbereiche umfassen. Die zwei Unterbereiche weisen für jeden Abschnitt unterschiedliche Materialzusammensetzungen auf. Das heißt, eine Absorptionswellenlänge, eine
Absorptionsstärke und/oder eine zweite Peakwellenlänge können individuell für jeden der zehn Abschnitte mittels der
jeweiligen zwei Unterbereiche vorgegeben werden.
Demzufolge absorbiert der zweite aktive Bereich 9 mit den zehn Abschnitten elektromagnetische Primärstrahlung 26 mit der ersten Peakwellenlänge und re-emittiert zehn zweite
Peakwellenlängen, wobei die zehn zweiten Peakwellenlängen in diesem Fall unterschiedlich ausgebildet sind.
Die Primärstrahlung 26 und die zehn Sekundärstrahlungen durchmischen sich und bilden das Emissionsspektrum El, das näherungsweise die Form einer Rechtecksfunktion aufweist. Mit einem solchen optoelektronischen Bauteil kann bevorzugt ein Breitbandemitter realisiert sein, dessen erste
Peakwellenlänge in einem roten Wellenlängenbereich liegt und dessen zweite Peakwellenlängen in einem infraroten
Wellenlängenbereich liegen.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 5 ist gemäß Figur 6 ein weiteres Emissionsspektrum E2 dargestellt. In diesem Fall weist der zweite aktive Bereich 9 einen einzigen Abschnitt 9a auf. Das resultierende Emissionsspektrum E2 weist zwei Peaks auf, die der ersten Peakwellenlänge der Primärstrahlung 26 und der zweiten Peakwellenlänge der
Sekundärstrahlung 27 entsprechen. Weiterhin sind durch geeignete Wahl der Materialzusammensetzung des zweiten aktiven Bereichs 9 die maximale Absorptionswellenlänge und die Absorptionsstärke der Primärstrahlung 26 vorgegeben.
Gemäß der Figuren 7 und 8 sind schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Ansteuerung eines optoelektronischen Bauteils gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Gemäß Figuren 7 und 8 sind der erste Strompuls S1 und der zweite Strompuls S2 jeweils in einem Stromintensitäts SI - Zeit T Diagramm dargestellt.
An den ersten aktiven Bereich 6 wird zunächst wie in Figur 7 dargestellt ein erster Strompuls Sl angelegt. Der erste
Strompuls Sl weist eine vergleichsweise hohe erste Intensität Sil auf und wird über ein vergleichsweise langes
Zeitintervall ST1 an den ersten aktiven Bereich 6 angelegt. Der erste Strompuls Sl wird weiterhin zeitlich beabstandet mehrfach an den ersten aktiven Bereich 6 angelegt.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Figur 7 ist gemäß Figur 8 ein zweiter Strompuls S2
dargestellt, der eine vergleichsweise geringe zweite
Intensität SI2 aufweist und über ein vergleichsweise kurzes Zeitintervall ST2 an den ersten aktiven Bereich 6 angelegt wird .
Hierbei unterscheidet sich die vom ersten Strompuls Sl erzeugte erste Peakwellenlänge der Primärstrahlung von der vom zweiten Strompuls S2 erzeugten ersten Peakwellenlänge der Primärstrahlung um bis zu 1 nm.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 124 473.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste
1 optoelektronisches Bauteil
2 Halbleiterkörper
3 erste Halbleiterschichtenfolge
4 erster Halbleiterbereich
5 zweiter Halbleiterbereich
6 erster aktiver Bereich
7 zweite Halbleiterschichtenfolge
8 Verbindungsmaterial
9 zweiter aktiver Bereich
9a Vielzahl von Abschnitten
10 Strahlungsaustrittsfläche
11 Strahlungsdurchtrittsfläche
12 erste Kontaktstruktur
13 erste Schicht
14 zweite Schicht
15 Vielzahl von Ausnehmungen
16 zweite Kontaktstruktur
17 Öffnung
18 Ausnehmung erste Halbleiterschichtenfolge
19 erster Unterbereich
20 erste Bandlücke
21 zweiter Unterbereich
22 zweite Bandlücke
23 Dicke erster Unterbereich
24 Gradient
25 Größe erste Bandlücke
26 Primärstrahlung
27 Sekundärstrahlung
Bl erster Bereich
B2 zweiter Bereich
B3 dritter Bereich B4 vierter Bereich
El erstes Emissionsspektrum E2 zweites Emissionsspektrum I Strahlungsintensität wL Wellenlänge
SI Stromintensität
T Zeit
51 erster Strompuls
52 zweiter Strompuls
511 erste Intensität
512 zweite Intensität
ST1 erstes Zeitintervall ST2 zweites Zeitintervall

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauteil (1) mit
- einem Halbleiterkörper (2), der eine erste
Halbleiterschichtenfolge (3) und eine zweite
Halbleiterschichtenfolge (7) umfasst, die in einer
Stapelrichtung übereinander angeordnet sind, wobei
- die erste Halbleiterschichtenfolge (3) einen ersten aktiven Bereich (4) aufweist, der elektromagnetische Primärstrahlung (26) mit einer ersten Peakwellenlänge erzeugt,
- die zweite Halbleiterschichtenfolge (7) einen zweiten aktiven Bereich (9) aufweist, der einen Abschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist elektromagnetische Primärstrahlung (26) teilweise zu absorbieren und in elektromagnetische
Sekundärstrahlung (27) mit einer zweiten Peakwellenlänge zu re-emittieren, und
- die erste Peakwellenlänge in einem roten
Wellenlängenbereich liegt und die zweite Peakwellenlänge in einem infraroten Wellenlängenbereich liegt, oder
- die erste Peakwellenlänge um höchstens 100 Nanometer kleiner als die zweite Peakwellenlänge ist.
2. Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorherigen
Anspruch, bei dem
der erste aktive Bereich (3) ausschließlich elektrisch bestromt ist, und der zweite aktive Bereich (9)
ausschließlich optisch gepumpt ist.
3. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Strahlungsaustrittsfläche (10) des Halbleiterkörpers (2) aufgeraut ist.
4. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
- der Abschnitt des zweiten aktiven Bereichs (9) zwei
Unterbereiche (19, 21) umfasst,
- ein erster Unterbereich (19) eine erste Bandlücke (20) aufweist, und
- ein zweiter Unterbereich (21) eine zweite Bandlücke (22) aufweist, die kleiner ist als die erste Bandlücke (20) .
5. Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorherigen
Anspruch, bei dem
- mittels der ersten Bandlücke (20) eine maximale
Absorptionswellenlänge vorgegeben ist,
- mittels einer Dicke des ersten Unterbereichs (19) eine Absorptionsstärke vorgegeben ist, und
- mittels der zweiten Bandlücke (22) die zweite
Peakwellenlänge der Sekundärstrahlung (27) vorgegeben ist.
6. Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorherigen
Anspruch, bei dem die maximale Absorptionswellenlänge
höchstens 50 nm größer ist, als die erste Peakwellenlänge der Primärstrahlung (26) .
7. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem die erste Bandlücke (20) einen Gradienten (24) aufweist.
8. Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorherigen
Anspruch, bei dem sich die erste Bandlücke (20) zur zweiten Bandlücke (22) hin verkleinert.
9. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Primärstrahlung (26) eine spektrale Intensität aufweist, die größer als eine spektrale Intensität der
Sekundärstrahlung (27) ist.
10. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
sich die Primärstrahlung (26) und die Sekundärstrahlung (27) zu einer Mischstrahlung durchmischen.
11. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
- die erste Halbleiterschichtenfolge (3) einen ersten
Halbleiterbereich (4) und einen zweiten Halbleiterbereich (5) aufweist,
- der erste aktive Bereich (3) zwischen dem ersten
Halbleiterbereich (4) und dem zweiten Halbleiterbereich (5) angeordnet ist,
- der erste Halbleiterbereich (4) mit einer ersten
Kontaktstruktur (12) elektrisch leitend verbunden ist, und
- der zweite Halbleiterbereich (5) mit einer zweiten
Kontaktstruktur (16) elektrisch leitend verbunden ist.
12. Verfahren zur Ansteuerung eines optoelektronischen
Bauteils (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
- der erste aktive Bereich (3) mit zumindest einem ersten Strompuls (Sl) oder mit zumindest einem zweiten Strompuls (S2) bestromt wird, und
- der erste Strompuls (Sl) mit einer ersten Intensität (Sil) über ein erstes Zeitintervall (ST1) an den ersten aktiven Bereich (3) angelegt wird, oder
- der zweite Strompuls (S2) mit einer zweiten Intensität (SI2) über ein zweites Zeitintervall (ST2) an den ersten aktiven Bereich (3) angelegt wird, wobei - die erste Intensität (Sil) größer ist als die zweite
Intensität (SI2), und
- das erste Zeitintervall (ST1) kürzer ist als das zweite Zeitintervall (ST2).
13. Verfahren zur Ansteuerung eines optoelektronischen
Bauteils (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem sich die vom ersten Strompuls (Sl) erzeugte erste Peakwellenlänge der Primärstrahlung von der vom zweiten Strompuls (S2) erzeugten ersten Peakwellenlänge der Primärstrahlung um bis zu 1 nm unterscheidet .
14. Beleuchtungsvorrichtung mit zumindest einem
optoelektronischen Bauteil (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 11.
15. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 14, die zur
Beleuchtung von Pflanzen ausgebildet ist.
PCT/EP2019/075716 2018-10-04 2019-09-24 Optoelektronisches bauteil, verfahren zur ansteuerung eines optoelektronischen bauteils und beleuchtungsvorrichtung Ceased WO2020069920A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112019005003.6T DE112019005003B4 (de) 2018-10-04 2019-09-24 Optoelektronisches bauteil, verfahren zur ansteuerung eines optoelektronischen bauteils und beleuchtungsvorrichtung
US17/281,755 US11594659B2 (en) 2018-10-04 2019-09-24 Optoelectronic component, method for driving an optoelectronic component, and illumination device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018124473.8A DE102018124473A1 (de) 2018-10-04 2018-10-04 Optoelektronisches bauteil, verfahren zur ansteuerung eines optoelektronischen bauteils und beleuchtungsvorrichtung
DE102018124473.8 2018-10-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020069920A1 true WO2020069920A1 (de) 2020-04-09

Family

ID=68138026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/075716 Ceased WO2020069920A1 (de) 2018-10-04 2019-09-24 Optoelektronisches bauteil, verfahren zur ansteuerung eines optoelektronischen bauteils und beleuchtungsvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11594659B2 (de)
DE (2) DE102018124473A1 (de)
WO (1) WO2020069920A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11716938B2 (en) * 2019-03-26 2023-08-08 Seoul Viosys Co., Ltd. Plant cultivation light source and plant cultivation device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020139984A1 (en) * 2001-01-26 2002-10-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting element
DE102004052245A1 (de) * 2004-06-30 2006-02-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Halbleiterchip und strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit einem derartigen Halbleiterchip
US20060267026A1 (en) * 2005-05-31 2006-11-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. White light emitting device
US20130320299A1 (en) * 2012-06-02 2013-12-05 Xiaohang Li Monolithic semiconductor light emitting devices and methods of making the same
WO2019141586A1 (de) * 2018-01-18 2019-07-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Epitaktisches konversionselement, strahlungsemittierender halbleiterchip und deren verfahren zur herstellung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW497277B (en) 2000-03-10 2002-08-01 Toshiba Corp Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
US7402831B2 (en) * 2004-12-09 2008-07-22 3M Innovative Properties Company Adapting short-wavelength LED's for polychromatic, broadband, or “white” emission
US8426843B2 (en) * 2007-09-28 2013-04-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Radiation-emitting semiconductor body
DE102009020127B4 (de) 2009-03-25 2025-12-31 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leuchtdiode
DE102009030549A1 (de) 2009-06-25 2010-12-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisches Projektionsgerät
DE102010051286A1 (de) * 2010-11-12 2012-05-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102010052835A1 (de) * 2010-11-29 2012-05-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102014107472A1 (de) 2014-05-27 2015-12-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterbauelement und Beleuchtungsvorrichtung
DE102015105693B4 (de) * 2015-04-14 2021-05-27 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement und Verfahren zur Erzeugung von Strahlung unter Verwendung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements
KR20170075966A (ko) * 2015-12-24 2017-07-04 삼성전자주식회사 광추출 효율이 개선된 발광소자 패키지
JP6481663B2 (ja) 2016-06-29 2019-03-13 日亜化学工業株式会社 発光装置及び植物栽培方法
DE102017117504A1 (de) * 2017-08-02 2019-02-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtemittierender Halbleiterchip und optoelektronisches Bauteil
DE102018107673A1 (de) * 2018-03-15 2019-09-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Herstellungsverfahren für einen optoelektronischen Halbleiterchip

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020139984A1 (en) * 2001-01-26 2002-10-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting element
DE102004052245A1 (de) * 2004-06-30 2006-02-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Halbleiterchip und strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit einem derartigen Halbleiterchip
US20060267026A1 (en) * 2005-05-31 2006-11-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. White light emitting device
US20130320299A1 (en) * 2012-06-02 2013-12-05 Xiaohang Li Monolithic semiconductor light emitting devices and methods of making the same
WO2019141586A1 (de) * 2018-01-18 2019-07-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Epitaktisches konversionselement, strahlungsemittierender halbleiterchip und deren verfahren zur herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
US20210391498A1 (en) 2021-12-16
US11594659B2 (en) 2023-02-28
DE102018124473A1 (de) 2020-04-09
DE112019005003B4 (de) 2025-11-20
DE112019005003A5 (de) 2021-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2260516B1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip und verfahren zur herstellung eines solchen
EP2186143B1 (de) Lichtemittierende struktur
DE102009060747B4 (de) Halbleiterchip
DE102007022947A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterkörper und Verfahren zur Herstellung eines solchen
WO2011006995A1 (de) P-kontakt und leuchtdiode für den ultravioletten spektralbereich
EP2245667A1 (de) Monolithischer, optoelektronischer halbleiterkörper und verfahren zur herstellung eines solchen
EP2638575A1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip und verfahren zu dessen herstellung
EP2409368A2 (de) Optoelektronisches halbleiterbauteil
DE102017108949B4 (de) Halbleiterchip
EP3206238B1 (de) Lichtemittierende dünnfilm-diode mit einer spiegelschicht und verfahren zu deren herstellung
WO2007076796A1 (de) Led-halbleiterkörper und verwendung eines led-halbleiterkörpers
DE102012103549B4 (de) Halbleiterlaserlichtquelle mit einem kantenemittierenden Halbleiterkörper und Licht streuenden Teilbereich
DE69707390T2 (de) Strahlungsemittierende halbleiterdiode und deren herstellungsverfahren
WO2023105036A1 (de) Optoelektronisches bauelement, optoelektronische vorrichtung und verfahren zur herstellung eines bauelements
EP1569281A2 (de) Strahlungsemittierender Halbleiterchip and Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterchips
DE19945134C2 (de) Lichtemittierendes Halbleiterbauelement hoher ESD-Festigkeit und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2021052635A2 (de) Optoelektronisches bauelement, halbleiterstruktur und verfahren
DE102015104700A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip
WO2020234112A1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip
DE112019005003B4 (de) Optoelektronisches bauteil, verfahren zur ansteuerung eines optoelektronischen bauteils und beleuchtungsvorrichtung
DE102008022542A1 (de) Strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102004052245A1 (de) Strahlungsemittierender Halbleiterchip und strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit einem derartigen Halbleiterchip
DE102016108700A1 (de) Laseranordnung und Betriebsverfahren
EP1739758A2 (de) Strahlungsemittierender optoelektronischer Halbleiterchip mit einer Diffusionsbarriere
WO2020239749A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement mit verbindungsbereichen und verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements

Legal Events

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

Ref document number: 19782927

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112019005003

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112019005003

Country of ref document: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 112019005003

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19782927

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 112019005003

Country of ref document: DE