WO2021104768A1 - Optoelektronisches bauelement - Google Patents

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WO2021104768A1
WO2021104768A1 PCT/EP2020/079818 EP2020079818W WO2021104768A1 WO 2021104768 A1 WO2021104768 A1 WO 2021104768A1 EP 2020079818 W EP2020079818 W EP 2020079818W WO 2021104768 A1 WO2021104768 A1 WO 2021104768A1
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layer
optoelectronic component
light
emitting diode
pixels
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PCT/EP2020/079818
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Manuela Peter
Markus Maute
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component having at least one active region suitable for emitting radiation.
  • the optoelectronic component can in particular be a multicolored LED display.
  • One problem to be solved consists in specifying an optoelectronic component in which the at least one active region suitable for emitting radiation can be produced with comparatively little manufacturing effort and is particularly suitable for a multicolored display.
  • the optoelectronic component comprises at least one active region suitable for emitting radiation, the active region being formed by a heterojunction between a p-doped III-V semiconductor layer and a transparent active layer.
  • the active area of the optoelectronic component has a luminescent dopant.
  • the active area in the optoelectronic component described herein is not a pn junction or heterojunction between adjacent ones III-V semiconductor layers, but formed as a heterojunction between a p-doped III-V semiconductor layer and a transparent active layer with a luminescent dopant.
  • the p-doped III-V semiconductor layer does not adjoin a further III-V semiconductor layer in the active region.
  • the transparent active layer can in particular be a transparent conductive oxide layer which is doped with the luminescent dopant.
  • the optoelectronic component makes use, inter alia, of the idea that, in the active area with the luminescent dopant, the light emission of the luminescent dopant present, inter alia, in ionized form can be generated or improved by recombination with charge carriers.
  • This radiation can advantageously have a wavelength which cannot easily be generated with the III-V semiconductor material of the p-doped III-V semiconductor layer.
  • the p-doped III-V semiconductor layer can have a nitride compound semiconductor material, in particular GaN. Due to their electronic band gap, nitride compound semiconductor materials are suitable for generating UV radiation, blue or green light. In this case, the luminescent dopant can advantageously be suitable for generating red light.
  • the active region with the heterojunction between the p-doped III-V semiconductor layer and the transparent active layer can advantageously be produced on the same substrate as a conventional nitride compound semiconductor component. This advantageously reduces the manufacturing outlay if the optoelectronic component is a multicolor LED display such as, in particular, an RGB display. It is for example in the case of the optoelectronic component described herein possible to create pixels of the colors red, green and blue on the same substrate.
  • the luminescent dopant is europium (Eu).
  • Eu europium
  • the dopium europium is advantageously suitable for the formation of luminescence centers that emit red light.
  • the active region is an interface region of the transparent active layer.
  • the luminescent dopant can in particular be contained in the interface region or in the entire transparent active layer.
  • the transparent active layer can, for example, directly adjoin the p-doped III-V semiconductor layer.
  • the transparent active layer can adjoin a transparent conductive oxide layer. In this case it is possible that the luminescent dopant is also contained in the transparent conductive oxide layer.
  • the transparent active layer has ZnO or Ga 2Ü3 .
  • ZnO or Ga 2Ü3 form the base material, which can additionally have one or more dopants.
  • a suitable luminescent dopant is in particular Eu.
  • Other elements from the group of rare earths can in particular be used as co-dopants.
  • Suitable materials are, for example, ZnO: Eu; ZnO: Eu, Ga; ZnO: Eu, Al; ZnO: Eu, X or Ga 2 0 3 : Eu, X; where X is an element from the group of rare earths or another suitable co-dopant.
  • Elements from the group of rare earths are, for example, Er, Tb or Ce.
  • the transparent active layer is n-doped. Suitable n-dopants for, for example, ZnO are, in particular, Ga and Al.
  • an electron barrier layer is arranged on an interface of the transparent active layer facing the p-doped III-V semiconductor layer and / or a hole barrier layer is arranged on an interface of the transparent active layer facing away from the p-doped III-V semiconductor layer.
  • Hole barrier layer a possibly improved confinement of charge carriers in the transparent active layer is achieved.
  • the recombination of charge carriers with the luminescent dopant and the resulting generation of radiation by the luminescent dopant are improved in this way.
  • the hole barrier layer can for example have I ⁇ CL: SnC> 2, i.e. I ⁇ CL doped with SnC> 2.
  • Electron barrier layer can, for example, Ga2C> 3, i-ZnO,
  • Electron barrier layer is doped with the luminescent dopant.
  • the p-doped III-V semiconductor layer has a
  • Nitride compound semiconductor material in particular In x Al y Gai- xy N with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + yd 1.
  • the p-doped III-V semiconductor layer preferably has p-GaN.
  • the p-type dopant can be Mg, for example.
  • the active region is arranged in a layer stack which comprises a light-emitting diode layer sequence. In this case it is possible that the light emission of the active area takes place through the light-emitting diode layer sequence.
  • the light-emitting diode layer sequence can advantageously be grown on the same growth substrate as the p-doped IIV-V semiconductor layer which forms the heterojunction with the transparent active layer. A separate growth of different material systems on different growth substrates and a subsequent transfer to a common carrier substrate can advantageously be avoided.
  • the light-emitting diode layer sequence has, for example, a p-type semiconductor region, an n-type semiconductor region and an active layer arranged between the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region.
  • the p-type semiconductor region, the n-type semiconductor region and the active layer can each comprise one or more semiconductor layers.
  • the p-type semiconductor region contains one or more p-doped semiconductor layers and the n-doped semiconductor region one or more n-doped semiconductor layers. It is also possible for the p-type semiconductor region and / or the n-type semiconductor region to contain one or more undoped semiconductor layers.
  • the light-emitting diode layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material, in particular on a nitride, phosphide or arsenide compound semiconductor material.
  • the light-emitting diode layer sequence In x Al y Gai- xy N, In x Al y Gai- xy P or In x Al y Gai- xy As, each with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1 , contain.
  • the III-V- Compound semiconductor material does not necessarily have a mathematically exact composition according to one of the above formulas. Rather, it can have one or more dopants and additional components. For the sake of simplicity, however, the above formulas only contain the essential components of the crystal lattice, even if these can be partially replaced by small amounts of other substances.
  • the light-emitting diode layer sequence emits UV radiation, blue light and / or green light and the active region formed by the heterojunction emits red light.
  • the transparent active layer can in particular have ZnO: Eu or ZnO: Eu, X, i.e. zinc oxide doped with europium, which is optionally doped with one or more further dopants X.
  • the further dopant X can be, for example, Ga or Al.
  • the p-doped III-V semiconductor layer adjoins the light-emitting diode layer sequence, the p-doped III-V semiconductor layer being contacted indirectly via a first electrode adjoining the light-emitting diode layer sequence.
  • the optoelectronic component is a multicolor LED display that has a multiplicity of pixels.
  • the pixels are provided for generating light of a first color and at least one further color, at least the pixels that generate the light of the first color each having an active area that is formed by a heterojunction between a p-doped III-V semiconductor layer and a transparent one active layer is formed with the luminescent dopant.
  • the light of the at least one further color can be generated, for example, by one or more light-emitting diode layer sequences contained in the LED display.
  • the first pixels of the LED display each have the heterojunction between the p-doped III-V semiconductor layer and the transparent active layer and a light-emitting diode layer sequence.
  • the p-doped III-V semiconductor layer can adjoin the light-emitting diode layer sequence, the p-doped III-V semiconductor layer being contacted indirectly via a first electrode adjoining the light-emitting diode layer sequence. In this case, the p-doped III-V semiconductor layer does not directly adjoin the first electrode.
  • the first color is red.
  • the multicolor LED display is an RGB display in which a first group of pixels emits red light, a second group of pixels emits green light and a third group of pixels emits blue light.
  • several colors can also be generated by a pixel simultaneously or alternately if several light-emitting diode layer sequences and / or the active area of the transparent active layer are arranged one above the other instead of next to one another.
  • this can be advantageous for the image resolution and / or the production process.
  • the optoelectronic component can be used in particular in LED displays or can be an LED display.
  • the LED display is in particular a multicolor LED display, for example an RGB LED display.
  • the optoelectronic component can be used in small displays such as, for example, smartphones or watches or in head-up displays.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a cross section through an optoelectronic component according to a first example
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a cross section through an optoelectronic component according to a further example
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a cross section through an optoelectronic component according to a further example
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a cross section through an optoelectronic component according to a further example
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a cross section through an optoelectronic component according to a further example
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a cross section through an optoelectronic component according to one embodiment another example
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a cross section through an optoelectronic component according to a further example
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a cross section through an optoelectronic component in accordance with a further example
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a cross section through an optoelectronic component in accordance with a further example.
  • the optoelectronic component 10 has a p-doped III-V semiconductor layer 3 which adjoins a transparent active layer 4.
  • the p-doped III-V semiconductor layer 3 and the transparent active layer 4 form a heterojunction which forms an active region of the optoelectronic component 10.
  • the active area is doped with a luminescent dopant, ie a dopant that forms luminescence centers.
  • the transparent active layer 4 is doped with the luminescent dopant, preferably with Eu.
  • the luminescent dopant can be particularly suitable for the emission of radiation in visible red light be.
  • the preferred dopant Eu has excited states which can transition into the ground state with the emission of red light.
  • the transparent active layer 4 can have a further dopant, in particular an n-dopant.
  • Preferred materials for the transparent active layer 4 are ZnO: Eu and ZnO: Eu, Ga.
  • the optoelectronic component 10 can have a first electrode 11, which is connected to the p-doped III-V semiconductor layer 3.
  • the optoelectronic component 10 has a second electrode 12, which is connected to the transparent active layer 4 via one or more transparent conductive oxide layers 5, for example.
  • the at least one transparent conductive oxide layer 5 can for example have ITO, n-ZnO, n-ZnO: Eu or n-ZnO: Eu, X, where X is a further dopant.
  • the first electrode 11 is the p-electrode and the second electrode 12 is the n-electrode.
  • One or more semiconductor layers 2, 2A can be arranged between a substrate 1 of the optoelectronic component 10 and the p-doped III-V semiconductor layer 3.
  • at least one buffer layer 2A is arranged on the substrate 1.
  • a light-emitting diode layer sequence 2 is arranged between the substrate 1 and the p-doped III-V semiconductor layer 3.
  • the light-emitting diode layer sequence 2 can have a plurality of partial layers which are not shown individually in FIG. 1 and in the other figures for the sake of simplicity.
  • the light-emitting diode layer sequence 2 can have an n-type semiconductor region, a p-type semiconductor region and a have an active layer arranged between the n-type semiconductor region and the p-type semiconductor region.
  • the p-doped III-V semiconductor layer 3 and the buffer layer 2A or the light-emitting diode layer sequence 2 are each based on a III-V semiconductor material.
  • the III-V semiconductor material is preferably a nitride compound semiconductor material, in particular with the composition In x Al y Gai- xy N with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1 Example emit UV light, blue light and / or green light.
  • the p-doped III-V semiconductor layer 3 is preferably a p-GaN layer.
  • the p-doped III-V semiconductor layer 3 can in particular be grown epitaxially on the buffer layer 2A or the light-emitting diode layer sequence 2.
  • an optoelectronic component 10 can be implemented which is an active layer in the light-emitting diode layer sequence 2 Emission of blue and / or green light and additionally the active area formed by the heterojunction for the emission of red light.
  • the substrate 1 can be a growth substrate on which the light-emitting diode layer sequence 2 has been grown epitaxially. Alternatively, however, it is also possible for the substrate 1 to be a carrier substrate to which the light-emitting diode layer sequence 2 has been transferred from a growth substrate.
  • the substrate 1 can have at least one electrode for making electrical contact with the light-emitting diode layer sequence 2 and / or an electrical one Circuit for operating the at least one
  • the optoelectronic component 10 can be an LED display with a plurality of pixels, it being possible for a control circuit for the pixels to be at least partially integrated into the substrate 1.
  • FIG. 1 Another example of the optoelectronic component 10 is shown in FIG.
  • a light-emitting diode layer sequence 2 is arranged below the p-doped III-V semiconductor layer 3.
  • the example shown here differs from the previous example in that the first electrode 11b is not directly connected to the p-doped III-V semiconductor layer 3, but to the light-emitting diode layer sequence 2.
  • the first electrode 11b can in particular be used as a common p-contact the light-emitting diode layer sequence 2 and the p-doped III-V semiconductor layer 3 function.
  • the example in FIG. 2 corresponds to the example in FIG. 1.
  • FIG. 1 A further example of the optoelectronic component 10 is shown in FIG. This example differs from the example in FIG. 1 in that an electron barrier layer 6 is arranged between the p-doped III-V semiconductor layer 3 and the transparent active layer 4, and / or that on one of the p-doped III-V - Semiconductor layer 3 facing away from the interface of the transparent active layer 4, a hole barrier layer 7 is arranged. In this way, the containment of charge carriers in the active region can be improved.
  • an electron barrier layer 6 is arranged between the p-doped III-V semiconductor layer 3 and the transparent active layer 4, and / or that on one of the p-doped III-V - Semiconductor layer 3 facing away from the interface of the transparent active layer 4, a hole barrier layer 7 is arranged. In this way, the containment of charge carriers in the active region can be improved.
  • Electron barrier layer 6 can have, for example, GaC>, i-ZnO, IGZO, an AlGaN gradient layer, MgO or ZnS.
  • the electron barrier layer 6 with the luminescent dopant is doped.
  • the hole barrier layer 7 can for example have I ⁇ CpiSnCh.
  • the example in FIG. 3 corresponds to the example in FIG. 1 or FIG. 2.
  • FIG. 4 Another example of the optoelectronic component 10 is shown in FIG.
  • an electron barrier layer 6 which is doped with a luminescent dopant is arranged between the p-doped III-V semiconductor layer 3 and the transparent conductive oxide layer 5, which has, for example, ZnO or ITO.
  • the electron barrier layer 6 simultaneously functions as a transparent active layer 4.
  • the electron barrier layer 6 can for example have GaÜ, i-ZnO, an AlGaN gradient layer, MgO or ZnS and additionally contains the luminescent dopant, preferably Eu.
  • the example in FIG. 4 corresponds to the example in FIG. 1.
  • the optoelectronic component 10 is in each case a multicolor LED display.
  • An optoelectronic component with an active area according to the principle proposed herein is particularly suitable for LED displays in which a plurality of pixels are arranged next to one another.
  • the optoelectronic component 10 can in particular be a multicolored LED display which has a multiplicity of pixels, the pixels being provided to emit different colors.
  • the optoelectronic component can be an RGB display.
  • an optoelectronic component 10 is shown schematically in cross section, which has, for example, two pixels 21, 22 arranged next to one another for emitting different colors.
  • the first pixel 21 can be provided, for example, to emit red light and the second pixel 22 to emit green and / or blue light.
  • the optoelectronic component 10 can have a multiplicity of such pixels 21, 22, for example at least 100, at least 1000, at least 100,000 or even at least 1,000,000.
  • the first pixel 21 has, for example, a layer sequence as in the example in FIG. 1, the growth substrate having been detached and the layer sequence being transferred to a carrier substrate 13 in the opposite orientation to the growth direction.
  • a reflector 8 and / or a so-called black matrix can advantageously be applied.
  • An opaque layer 14 is preferably arranged between the pixels 21, 22 of the optoelectronic component 10 and / or on the side flanks of the pixels 21, 22.
  • the first pixel 21 is contacted by means of a first electrode 11 and a second electrode 12 in such a way that radiation is generated in the active region, which is formed by the heterojunction between a p-doped III-V semiconductor layer 3 and a transparent active layer 4 becomes.
  • a light-emitting diode layer sequence 2 above the active area is advantageously transparent to the radiation generated.
  • the active region of the transparent active layer 4 generates light of a wavelength for which the light-emitting diode layer sequence 2 is transparent. For example, is active in the one formed by the heterojunction Area produces red light and the
  • Light-emitting diode layer sequence 2 has a band gap which is transparent to red light. This is the case, for example, when the light-emitting diode layer sequence 2 is provided for generating blue and / or green light and has a correspondingly large band gap. It can be provided that the color of the light emission of the first pixels 21 can be changed by optionally controlling the active area or the light-emitting diode layer sequence 2.
  • the optoelectronic component 10 also has at least one second pixel 22.
  • the transparent active layer which has the luminescent dopant, has been removed.
  • the second pixel 22 is contacted by means of a first electrode 11b on the light-emitting diode layer sequence 2 and a second electrode 12 in such a way that radiation is generated in the light-emitting diode layer sequence 2.
  • the second pixel 22 emits blue light and / or green light, for example.
  • a filling layer 9 can be provided, which is arranged, for example, between the carrier substrate 13 and the reflector 8.
  • the optoelectronic component 10 can additionally have a multiplicity of further pixels 21 of the first color and further pixels 22 of the second color. Furthermore, the optoelectronic component 10 can have pixels of at least one further color.
  • the optoelectronic component 10 can be a multicolor LED display, for example an RGB-LED display.
  • a cover layer it is possible for a cover layer to be arranged above the pixels 21, 22, which for example encapsulates the forms optoelectronic component. It is also possible for the cover layer to have an optical and / or electrical function.
  • the cover layer can comprise a color filter or have electrical circuit elements for controlling the pixels 21, 22.
  • FIG. 4 A modification of the previous example is shown in FIG.
  • the transparent active layer 4 with the luminescent dopant has not been removed in the case of the second pixel 22, in contrast to the previous example. This is possible if the transparent active layer 4 forms sufficient electrical and thermal contact with the light-emitting diode layer sequence 2.
  • the transparent active layer 4 can have ZnO: Eu, for example.
  • FIG. 7 A further example of the optoelectronic component 10 is shown in FIG. 7, in which a control circuit for the pixels 21, 22 is integrated in the carrier substrate 13.
  • the carrier substrate 13 can comprise silicon or glass, for example.
  • thin-film transistors or passive matrix elements can be integrated into the carrier substrate 13.
  • a cover layer 15 which has an optical and / or electrical function can be arranged above the pixels 21, 22.
  • the cover layer 15 can comprise one or more color filters or have electrical circuit elements for controlling the pixels 21, 22.
  • the substrate 1 is in particular a common growth substrate for the III-V semiconductor material of the light-emitting diode layer sequences 2.
  • the III-V semiconductor material is a nitride compound semiconductor material and the growth substrate is a sapphire substrate.
  • the first pixel 21 shown on the right in this example is, for example, a red pixel and the second pixel 22 shown on the left is a green or blue pixel. In the case of the red pixel, the first electrode 11 is connected directly to the p-doped III-V semiconductor layer.
  • the substrate 1 is a transparent substrate, as in the case of a sapphire substrate, a reflector 8 or a black matrix can be arranged on the rear side of the substrate.
  • FIG. 9 shows a modification of the example of FIG. 8, in which the first electrode 11b is connected to the light-emitting diode layer sequence 2 and the heterojunction between the p-doped III-V semiconductor layer 3 and the transparent active layer 4 makes indirect contact in this way is.
  • the p-doped III-V semiconductor layer 3 is not connected directly to the first electrode 11b in this example.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement (10) angegeben, umfassend mindestens einen zur Emission von Strahlung geeigneten aktiven Bereich, wobei der aktive Bereich durch einen Heteroübergang zwischen einer p-dotierten III-V-Halbleiterschicht (3) und einer transparenten aktiven Schicht (4) gebildet ist, und wobei der aktive Bereich einen lumineszenten Dotierstoff aufweist.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit mindestens einem zur Emission von Strahlung geeigneten aktiven Bereich. Das optoelektronische Bauelement kann insbesondere ein mehrfarbiges LED-Display sein.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, bei dem der mindestens eine zur Emission von Strahlung geeignete aktive Bereich mit einem vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand herstellbar und insbesondere für ein mehrfarbiges Display geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement mindestens einen zur Emission von Strahlung geeigneten aktiven Bereich, wobei der aktive Bereich durch einen Heteroübergang zwischen einer p-dotierten III-V-Halbleiterschicht und einer transparenten aktiven Schicht gebildet ist. Der aktive Bereich des optoelektronischen Bauelements weist einen lumineszenten Dotierstoff auf.
Im Unterschied zu herkömmlichen Leuchtdioden, die auf III-V- Halbleitermaterialien basieren, ist der aktive Bereich bei dem hierin beschriebenen optoelektronischen Bauelement nicht als pn-Übergang oder Heteroübergang zwischen benachbarten III-V-Halbleiterschichten, sondern als Heteroübergang zwischen einer p-dotierten III-V-Halbleiterschicht und einer transparenten aktiven Schicht mit einem lumineszenten Dotierstoff ausgebildet. Insbesondere grenzt die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht in dem aktiven Bereich nicht an eine weitere III-V-Halbleiterschicht an. Die transparente aktive Schicht kann insbesondere eine transparente leitfähige Oxidschicht sein, die mit dem lumineszenten Dotierstoff dotiert ist. Das optoelektronische Bauelement macht unter anderem von der Idee Gebrauch, dass in dem aktiven Bereich mit dem lumineszenten Dotierstoff die Lichtemission des unter anderem ionisiert vorliegenden lumineszenten Dotierstoffes durch eine Rekombination mit Ladungsträgern erzeugt oder verbessert werden kann. Diese Strahlung kann vorteilhaft eine Wellenlänge aufweisen, die mit dem III-V-Halbleitermaterial der p-dotierten III-V-Halbleiterschicht nicht ohne weiteres erzeugt werden kann.
Beispielsweise kann die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht ein Nitridverbindungshalbleitermaterial, insbesondere GaN, aufweisen. Nitridverbindungshalbleitermaterialien sind aufgrund ihrer elektronischen Bandlücke zur Erzeugung von UV- Strahlung, blauem oder grünen Licht geeignet. Der lumineszente Dotierstoff kann in diesem Fall vorteilhaft zur Erzeugung von rotem Licht geeignet sein. Der aktive Bereich mit dem Heteroübergang zwischen der p-dotierten III-V- Halbleiterschicht und der transparenten aktiven Schicht kann vorteilhaft auf dem gleichen Substrat hergestellt werden wie ein herkömmliches Nitridverbindungshalbleiterbauelement. Dies reduziert vorteilhaft den Herstellungsaufwand, wenn das optoelektronische Bauelement ein mehrfarbiges LED-Display wie insbesondere einem RGB-Display ist. Beispielsweise ist es bei dem hierin beschriebenen optoelektronischen Bauelement möglich, Pixel der Farben Rot, Grün und Blau auf dem gleichen Substrat zu erzeugen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der lumineszente Dotierstoff Europium (Eu). Der Dotierstoff Europium ist vorteilhaft zur Ausbildung von Lumineszenzzentren geeignet, die rotes Licht emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der aktive Bereich ein Grenzflächenbereich der transparenten aktiven Schicht.
Der lumineszente Dotierstoff kann insbesondere im Grenzflächenbereich oder in der gesamten transparenten aktiven Schicht enthalten sein. Die transparente aktive Schicht kann beispielsweise direkt an die p-dotierte III-V- Halbleiterschicht angrenzen. An einer der p-dotierten III-V- Halbleiterschicht abgweandten Seite kann die transparente aktive Schicht an eine transparente leitfähige Oxidschicht angrenzen. In diesem Fall ist es möglich, dass der lumineszente Dotierstoff auch in der transparenten leitfähigen Oxidschicht enthalten ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die transparente aktive Schicht ZnO oder Ga2Ü3 auf. ZnO oder Ga2Ü3 bilden in diesem Fall das Grundmaterial, das zusätzlich einen oder mehrere Dotierstoffe aufweisen kann. Ein geeigneter lumineszenter Dotierstoff ist insbesondere Eu. Andere Elemente aus der Gruppe der seltenen Erden können insbesondere als Ko-Dotierstoff verwendet werden. Geeignete Materialien sind beispielsweise ZnO:Eu; ZnO:Eu, Ga; ZnO: Eu, Al; ZnO:Eu, X oder Ga203:Eu, X; wobei X ein Element aus der Gruppe der seltenen Erden oder ein anderer geeigneter Ko- Dotierstoff ist. Elemente aus der Gruppe der seltenen Erden sind beispielsweise Er, Tb oder Ce. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die transparente aktive Schicht n-dotiert. Geeignete n-Dotierstoffe für beispielsweise ZnO sind insbesondere Ga und Al.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an einer der p- dotierten III-V-Halbleiterschicht zugewandten Grenzfläche der transparenten aktiven Schicht eine Elektronenbarriereschicht angeordnet und/oder an einer von der p-dotierten III-V- Halbleiterschicht abgewandten Grenzfläche der transparenten aktiven Schicht eine Löcherbarriereschicht angeordnet. Durch die Elektronenbarriereschicht und/oder die
Löcherbarriereschicht wird ein möglicherweise verbesserter Einschluss (Confinement) von Ladungsträgern in der transparenten aktiven Schicht erreicht. Die Rekombination von Ladungsträgern mit dem lumineszenten Dotierstoff und die daraus resultierende Erzeugung von Strahlung durch den lumineszenten Dotierstoff werden auf diese Weise verbessert. Die Löcherbarriereschicht kann zum Beispiel I^CL:SnC>2, d.h. mit SnC>2 dotiertes I^CL, aufweisen. Die
Elektronenbarriereschicht kann zum Beispiel Ga2C>3, i-ZnO,
IGZO, AlGaN (insbesondere als Gradientenschicht), MgO oder ZnS aufweisen. Es ist möglich, dass die
Elektronenbarriereschicht mit dem lumineszenten Dotierstoff dotiert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht ein
Nitridverbindungshalbleitermaterial auf, insbesondere InxAlyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y d 1.
Bevorzugt weist die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht p-GaN auf. Der p-Dotierstoff kann beispielsweise Mg sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der aktive Bereich in einem Schichtstapel angeordnet, der eine Leuchtdiodenschichtenfolge umfasst. In diesem Fall ist es möglich, dass die Lichtemission des aktiven Bereichs durch die Leuchtdiodenschichtenfolge hindurch erfolgt. Die Leuchtdiodenschichtenfolge kann vorteilhaft auf dem gleichen Aufwachssubstrat aufgewachsen sein wie die p-dotierte IIV-V- Halbleiterschicht, die den Heteroübergang mit der transparenten aktiven Schicht ausbildet. Ein separates Aufwachsen verschiedener Materialsysteme auf verschiedenen Aufwachssubstraten und ein anschließender Transfer auf ein gemeinsames Trägersubstrat können vorteilhaft vermieden werden.
Die Leuchtdiodenschichtenfolge weist zum Beispiel einen p-Typ Halbleiterbereich, einen n-Typ Halbleiterbereich und eine zwischen dem p-Typ Halbleiterbereich und dem n-Typ Halbleiterbereich angeordnete aktive Schicht auf. Der p-Typ Halbleiterbereich, der n-Typ Halbleiterbereich und die aktive Schicht können jeweils eine oder mehrere Halbleiterschichten umfassen. Der p-Typ Halbleiterbereich enthält eine oder mehrere p-dotierte Halbleiterschichten und der n-dotierte Halbleiterbereich eine oder mehrere n-dotierte Halbleiterschichten. Es ist auch möglich, dass der p-Typ Halbleiterbereich und/oder der n-Typ Halbleiterbereich eine oder mehrere undotierte Halbleiterschichten enthalten. Die Leuchtdiodenschichtenfolge basiert vorzugsweise auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial , insbesondere auf einem Nitrid-, Phosphid- oder Arsenid- verbindungshalbleitermaterial . Beispielsweise kann die Leuchtdiodenschichtenfolge InxAlyGai-x-yN, InxAlyGai-x-yP oder InxAlyGai-x-yAs, jeweils mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1, enthalten. Dabei muss das III-V- Verbindungshalbleitermaterial nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach einer der obigen Formeln aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhalten obige Formeln jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelements emittiert die Leuchtdiodenschichtenfolge UV- Strahlung, blaues Licht und/oder grünes Licht und der durch den Heteroübergang gebildete aktive Bereich rotes Licht. Die transparente aktive Schicht kann bei dieser Ausgestaltung insbesondere ZnO:Eu oder ZnO:Eu, X aufweisen, d.h. mit Europium dotiertes Zinkoxid, das gegebenenfalls mit einem oder mehreren weiteren Dotierstoffen X dotiert ist. Der weitere Dotierstoff X kann zum Beispiel Ga oder Al sein.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung grenzt die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht an die Leuchtdiodenschichtenfolge an, wobei die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht indirekt über eine an die Leuchtdiodenschichtenfolge angrenzende erste Elektrode kontaktiert ist.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung ist das optoelektronische Bauelement ein mehrfarbiges LED-Display, das eine Vielzahl von Pixeln aufweist. Die Pixel sind zur Erzeugung von Licht einer ersten Farbe und zumindest einer weiteren Farbe vorgesehen, wobei zumindest die Pixel, die das Licht der ersten Farbe erzeugen, jeweils einen aktiven Bereich aufweisen, der durch einen Heteroübergang zwischen einer p- dotierten III-V-Halbleiterschicht und einer transparenten aktiven Schicht mit dem lumineszenten Dotierstoff gebildet ist. Das Licht der mindestens einen weiteren Farbe kann beispielsweise durch eine oder mehrere in dem LED-Display enthaltene Leuchtdiodenschichtenfolgen erzeugt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die ersten Pixel des LED-Displays jeweils den Heteroübergang zwischen der p- dotierten III-V-Halbleiterschicht und der transparenten aktiven Schicht sowie eine Leuchtdiodenschichtenfolge auf.
Bei dieser Ausgestaltung kann die p-dotierte III-V- Halbleiterschicht an die Leuchtdiodenschichtenfolge angrenzen, wobei die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht indirekt über eine an die Leuchtdiodenschichtenfolge angrenzende erste Elektrode kontaktiert ist. Die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht grenzt in diesem Fall nicht direkt an die erste Elektrode an.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung ist die erste Farbe Rot. Beispielsweise ist das mehrfarbige LED-Display ein RGB- Display, bei dem eine erste Gruppe von Pixeln rotes Licht, eine zweite Gruppe von Pixeln grünes Licht und eine dritte Gruppe von Pixeln blaues Licht emittiert. Je nach Ansteuerung und Verdrahtung können auch gleichzeitig oder abwechselnd mehrere Farben von einem Pixel erzeugt werden, wenn mehrere Leuchtdiodenschichtenfolgen und/oder der aktive Bereich der transparenten aktiven Schicht übereinander statt nebeneinander angeordneten werden. Dies kann unter anderem vorteilhaft für die Bildauflösung und/oder den Herstellungsprozess sein.
Das optoelektronische Bauelement ist insbesondere in LED- Displays einsetzbar oder kann ein LED-Display sein. Das LED- Display ist insbesondere ein mehrfarbiges LED-Display, beispielsweise ein RGB-LED-Display. Insbesondere kann das optoelektronische Bauelement in kleinen Displays wie beispielsweise in Smartphones oder Uhren oder in Head-Up Displays eingesetzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 9 näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem ersten Beispiel,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem weiteren Beispiel,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem weiteren Beispiel,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem weiteren Beispiel,
Figur 5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem weiteren Beispiel,
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem weiteren Beispiel,
Figur 7 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem weiteren Beispiel,
Figur 8 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem weiteren Beispiel, und
Figur 9 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem weiteren Beispiel.
Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
In Figur 1 ist ein erstes Beispiel des optoelektronischen Bauelements 10 dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine p-dotierte III-V-Halbleiterschicht 3 auf, die an eine transparente aktive Schicht 4 angrenzt. Die p- dotierte III-V Halbleiterschicht 3 und die transparente aktive Schicht 4 bilden einen Heteroübergang aus, der einen aktiven Bereich des optoelektronischen Bauelements 10 bildet. Der aktive Bereich ist mit einem lumineszenten Dotierstoff, d.h. einem Dotierstoff, der Lumineszenzzentren ausbildet, dotiert. Insbesondere ist die transparente aktive Schicht 4 mit dem lumineszenten Dotierstoff, vorzugsweise mit Eu, dotiert. Der lumineszente Dotierstoff kann insbesondere zur Emission von Strahlung im sichtbaren roten Licht geeignet sein. Beispielsweise weist der bevorzugte Dotierstoff Eu angeregte Zustände auf, die unter Emission von rotem Licht in den Grundzustand übergehen können. Die transparente aktive Schicht 4 kann einen weiteren Dotierstoff, insbesondere einen n-Dotierstoff, aufweisen. Bevorzugte Materialien für die transparente aktive Schicht 4 sind ZnO:Eu und ZnO:Eu, Ga.
Zur elektrischen Kontaktierung kann das optoelektronische Bauelement 10 eine erste Elektrode 11 aufweisen, die mit der p-dotierten III-V-Halbleiterschicht 3 verbunden ist.
Weiterhin weist das optoelektronische Bauelement 10 eine zweite Elektrode 12 auf, die beispielsweise über eine oder mehrere transparente leitfähige Oxidschichten 5 mit der transparenten aktiven Schicht 4 verbunden ist. Die mindestens eine transparente leitfähige Oxidschicht 5 kann zum Beispiel ITO, n-ZnO, n-ZnO:Eu oder n-ZnO: Eu, X aufweisen, wobei X ein weiterer Dotierstoff ist. Bei dem Beispiel ist die erste Elektrode 11 die p-Elektrode und die zweite Elektrode 12 die n-Elektrode .
Zwischen einem Substrat 1 des optoelektronischen Bauelements 10 und der p-dotierten III-V-Halbleiterschicht 3 können eine oder mehrere Halbleiterschichten 2, 2A angeordnet sein. Bei einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 ist mindestens eine Pufferschicht 2A auf dem Substrat 1 angeordnet. Bei einer alternativen Ausführungsform ist eine Leuchtdiodenschichtenfolge 2 zwischen dem Substrat 1 und der p-dotierten III-V-Halbleiterschicht 3 angeordnet. Die Leuchtdiodenschichtenfolge 2 kann mehrere Teilschichten aufweisen, die in der Figur 1 und in den weiteren Figuren zur Vereinfachung nicht einzeln dargestellt sind. Insbesondere kann die Leuchtdiodenschichtenfolge 2 einen n-Typ Halbleiterbereich, einen p-Typ Halbleiterbereich und eine zwischen dem n-Typ Halbleiterbereich und dem p-Typ Halbleiterbereich angeordnete aktive Schicht aufweisen.
Die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht 3 sowie die Pufferschicht 2A oder die Leuchtdiodenschichtenfolge 2 basieren jeweils auf einem III-V-Halbleitermaterial.
Bevorzugt ist das III-V-Halbleitermaterial ein Nitridverbindungshalbleitermaterial, insbesondere mit der Zusammensetzung InxAlyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1. In diesem Fall kann die Leuchtdiodenschichtenfolge 2 zum Beispiel UV-Licht, blaues Licht und/oder grünes Licht emittieren. Die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht 3 ist vorzugsweise eine p-GaN Schicht. Die p-dotierte III-V- Halbleiterschicht 3 kann insbesondere epitaktisch auf der Pufferschicht 2A oder der Leuchtdiodenschichtenfolge 2 aufgewachsen sein. Im Fall einer Leuchtdiodenschichtenfolge 2, die auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basiert, und einem lumineszenten Dotierstoff in dem aktiven Bereich wie beispielsweise Eu, der zur Emission von rotem Licht geeignet ist, kann ein optoelektronisches Bauelement 10 realisiert werden, das in der Leuchtdiodenschichtenfolge 2 eine aktive Schicht zur Emission von blauem und/oder grünem Licht und zusätzlich den durch den Heteroübergang gebildeten aktiven Bereich zur Emission von rotem Licht aufweist.
Es ist möglich, dass das Substrat 1 ein Aufwachssubstrat ist, auf dem die Leuchtdiodenschichtenfolge 2 epitaktisch aufgewachsen ist. Alternativ ist es aber auch möglich, dass das Substrat 1 ein Trägersubstrat ist, auf das die Leuchtdiodenschichtenfolge 2 von einem Aufwachssubstrat transferiert wurde. Das Substrat 1 kann zumindest eine Elektrode zur elektrischen Kontaktierung der Leuchtdiodenschichtenfolge 2 und/oder eine elektrische Schaltung zum Betrieb der mindestens einen
Leuchtdiodenschichtenfolge 2 umfassen. Insbesondere kann das optoelektronische Bauelement 10 ein LED-Display mit mehreren Pixeln sein, wobei eine Steuerschaltung für die Pixel zumindest teilweise in das Substrat 1 integriert sein kann.
In Figur 2 ist ein weiteres Beispiel des optoelektronischen Bauelements 10 dargestellt. Bei diesem Beispiel ist unterhalb der p-dotierten III-V-Halbleiterschicht 3 eine Leuchtdiodenschichtenfolge 2 angeordnet. Das hier gezeigte Beispiel unterscheidet sich von dem vorherigen Beispiel dadurch, dass die erste Elektrode 11b nicht direkt mit der p- dotierten III-V-Halbleiterschicht 3 verbunden ist, sondern mit der Leuchtdiodenschichtenfolge 2. Die erste Elektrode 11b kann insbesondere als gemeinsamer p-Kontakt der Leuchtdiodenschichtenfolge 2 und der p-dotierten III-V- Halbleiterschicht 3 fungieren. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen entspricht das Beispiel der Figur 2 dem Beispiel der Figur 1.
In Figur 3 ist ein weiteres Beispiel des optoelektronischen Bauelements 10 dargestellt. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem Beispiel der Figur 1 dadurch, dass zwischen der p-dotierten III-V-Halbleiterschicht 3 und der transparenten aktiven Schicht 4 eine Elektronenbarriereschicht 6 angeordnet ist, und/oder dass an einer von der p-dotierten III-V- Halbleiterschicht 3 abgewandten Grenzfläche der transparenten aktiven Schicht 4 eine Löcherbarriereschicht 7 angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Ladungsträgereinschluss im aktiven Bereich verbessert werden. Die
Elektronenbarriereschicht 6 kann beispielsweise GaC>, i-ZnO, IGZO, eine AlGaN-Gradientenschicht, MgO oder ZnS aufweisen.
Es ist möglich, dass die Elektronenbarriereschicht 6 mit dem lumineszenten Dotierstoff dotiert ist. Die Löcherbarriereschicht 7 kann beispielsweise I^CpiSnCh aufweisen. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen entspricht das Beispiel der Figur 3 dem Beispiel der Figur 1 oder der Figur 2.
In Figur 4 ist ein weiteres Beispiel des optoelektronischen Bauelements 10 dargestellt. Bei diesem Beispiel ist zwischen der p-dotierten III-V-Halbleiterschicht 3 und der transparenten leitfähigen Oxidschicht 5, die zum Beispiel ZnO oder ITO aufweist, eine Elektronenbarriereschicht 6 angeordnet, die mit einem lumineszenten Dotierstoff dotiert ist. Die Elektronenbarriereschicht 6 fungiert in diesem Fall gleichzeitig als transparente aktive Schicht 4. Die Elektronenbarriereschicht 6 kann beispielsweise GaÜ, i-ZnO, eine AlGaN-Gradientenschicht, MgO oder ZnS aufweisen und enthält zusätzlich den lumineszenten Dotierstoff, vorzugsweise Eu. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen entspricht das Beispiel der Figur 4 dem Beispiel der Figur 1.
In den folgenden Figuren 5 bis 8 sind Beispiele dargestellt, bei denen das optoelektronische Bauelement 10 jeweils ein mehrfarbiges LED-Display ist. Ein optoelektronisches Bauelement mit einem aktiven Bereich gemäß dem hierin vorgeschlagenen Prinzip ist besonders für LED-Displays geeignet, bei dem mehrere Pixel nebeneinander angeordnet sind. Bei dem optoelektronischen Bauelement 10 kann es sich insbesondere um ein mehrfarbiges LED-Display handeln, das eine Vielzahl von Pixeln aufweist, wobei die Pixel zur Emission verschiedener Farben vorgesehen sind. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement ein RGB-Display sein. In Figur 5 ist schematisch ein optoelektronisches Bauelement 10 im Querschnitt dargestellt, das beispielhaft zwei nebeneinander angeordnete Pixel 21, 22 zur Emission verschiedener Farben aufweist. Das erste Pixel 21 kann beispielsweise zur Emission von rotem Licht vorgesehen sein und das zweite Pixel 22 zur Emission von grünem und/oder blauem Licht. Das optoelektronische Bauelement 10 kann eine Vielzahl derartiger Pixel 21, 22 aufweisen, beispielsweise mindestens 100, mindestens 1000, mindestens 100.000 oder sogar mindestens 1.000.000.
Das erste Pixel 21 weist beispielsweise eine Schichtenfolge wie bei dem Beispiel der Figur 1 auf, wobei das Aufwachssubstrat abgelöst wurde und die Schichtenfolge in umgekehrter Orientierung zur Aufwachsrichtung auf ein Trägersubstrat 13 transferiert wurde. Vor dem Aufbringen auf das Trägersubstrat kann vorteilhaft ein Reflektor 8 und/oder eine sogenannte Black Matrix aufgebracht werden. Zwischen den Pixeln 21, 22 des optoelektronischen Bauelements 10 und/oder an den Seitenflanken der Pixel 21, 22 ist vorzugsweise eine lichtundurchlässige Schicht 14 angeordnet.
Das erste Pixel 21 ist mittels einer ersten Elektrode 11 und einer zweiten Elektrode 12 derart kontaktiert, dass in dem aktiven Bereich, der durch den Heteroübergang zwischen einer p-dotierten III-V-Halbleiterschicht 3 und einer transparenten aktiven Schicht 4 gebildet ist, Strahlung erzeugt wird. Eine Leuchtdiodenschichtenfolge 2 über dem aktiven Bereich ist vorteilhaft transparent für die erzeugte Strahlung. Insbesondere erzeugt der aktive Bereich der transparenten aktiven Schicht 4 Licht einer Wellenlänge, für die die Leuchtdiodenschichtenfolge 2 transparent ist. Beispielsweise wird in dem durch den Heteroübergang gebildeten aktiven Bereich rotes Licht erzeugt und die
Leuchtdiodenschichtenfolge 2 weist eine Bandlücke auf, die für rotes Licht transparent ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Leuchtdiodenschichtenfolge 2 zur Erzeugung von blauem und/oder grünem Licht vorgesehen ist und eine entsprechend große Bandlücke aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass die Farbe der Lichtemission der ersten Pixel 21 durch eine wahlweise Ansteuerung des aktiven Bereichs oder der Leuchtdiodenschichtenfolge 2 veränderbar ist.
Das optoelektronische Bauelement 10 weist außerdem mindestens ein zweites Pixel 22 auf. Bei dem zweiten Pixel 22 ist die transparente aktive Schicht, die den lumineszenten Dotierstoff aufweist, entfernt worden. Weiterhin ist das zweite Pixel 22 mittels einer ersten Elektrode 11b an der Leuchtdiodenschichtenfolge 2 und einer zweiten Elektrode 12 derart kontaktiert, dass in der Leuchtdiodenschichtenfolge 2 Strahlung erzeugt wird. Das zweite Pixel 22 emittiert beispielsweise blaues Licht und/oder grünes Licht. Zum Ausgleich der Höhendifferenz zwischen dem ersten Pixel 21 und dem zweiten Pixel 22 kann eine Füllschicht 9 vorgesehen sein, die beispielsweise zwischen dem Trägersubstrat 13 und dem Reflektor 8 angeordnet ist.
Das optoelektronische Bauelement 10 kann zusätzlich eine Vielzahl von weiteren Pixeln 21 der ersten Farbe und weiteren Pixeln 22 der zweiten Farbe aufweisen. Weiterhin kann das optoelektronische Bauelement 10 Pixel mindestens einer weiteren Farbe aufweisen. Insbesondere kann das optoelektronische Bauelement 10 ein mehrfarbiges LED-Display sein, beispielsweise ein RGB-LED-Display. Weiterhin ist es möglich, dass oberhalb der Pixel 21, 22 eine Deckschicht angeordnet ist, die beispielsweise eine Verkapselung des optoelektronischen Bauelements ausbildet. Es ist auch möglich, dass die Deckschicht eine optische und/oder elektrische Funktion aufweist. Beispielsweise kann die Deckschicht einen Farbfilter umfassen oder elektrische Schaltungselemente zur Ansteuerung der Pixel 21, 22 aufweisen.
In der Figur 6 ist eine Abwandlung des vorherigen Beispiels dargestellt. Bei diesem Beispiel ist die transparente aktive Schicht 4 mit dem lumineszenten Dotierstoff bei dem zweiten Pixel 22 im Gegensatz zum vorherigen Beispiel nicht entfernt worden. Dies ist möglich, wenn die transparente aktive Schicht 4 einen ausreichenden elektrischen und thermischen Kontakt zu der Leuchtdiodenschichtenfolge 2 ausbildet. Die transparente aktive Schicht 4 kann beispielsweise ZnO:Eu aufweisen.
In der Figur 7 ist ein weiteres Beispiel des optoelektronischen Bauelements 10 dargestellt, bei dem eine Steuerschaltung für die Pixel 21, 22 in das Trägersubstrat 13 integriert ist. Das Trägersubstrat 13 kann beispielsweise Silizium oder Glas aufweisen. In das Trägersubstrat 13 können zum Beispiel Dünnfilmtransistoren oder Passivmatrix-Elemente integriert sein. Oberhalb der Pixel 21, 22 kann eine Deckschicht 15 angeordnet sein, die eine optische und/oder elektrische Funktion aufweist. Beispielsweise kann die Deckschicht 15 einen oder mehrere Farbfilter umfassen oder elektrische Schaltungselemente zur Ansteuerung der Pixel 21, 22 aufweisen.
In der Figur 8 ist noch ein weiteres Beispiel des optoelektronischen Bauelements 10 dargestellt, bei dem die Pixel 21, 22 auf einem gemeinsamen Substrat 1 angeordnet sind. Das Substrat 1 ist insbesondere ein gemeinsames Aufwachssubstrat für das III-V-Halbleitermaterial der Leuchtdiodenschichtenfolgen 2. Beispielsweise ist das III-V Halbleitermaterial ein Nitridverbindungshalbleitermaterial und das Aufwachssubstrat ein Saphirsubstrat. Das in diesem Beispiel rechts dargestellte erste Pixel 21 ist beispielsweise ein rotes Pixel und das links dargestellte zweite Pixel 22 ein grünes oder blaues Pixel. Bei dem roten Pixel ist die erste Elektrode 11 direkt an die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht angeschlossen. Wenn das Substrat 1 wie im Fall eines Saphirsubstrats ein transparentes Substrat ist, kann an der Rückseite des Substrats ein Reflektor 8 oder eine Black Matrix angeordnet sein.
In Figur 9 ist eine Abwandlung des Beispiels der Figur 8 dargestellt, bei dem die erste Elektrode 11b an die Leuchtdiodenschichtenfolge 2 angeschlossen ist und der Heteroübergang zwischen der p-dotierten III-V- Halbleiterschicht 3 und der transparenten aktiven Schicht 4 auf diese Weise indirekt kontaktiert ist. Die p-dotierte III- V-Halbleiterschicht 3 ist in diesem Beispiel nicht direkt an die erste Elektrode 11b angeschlossen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Bezugszeichenliste
1 Substrat
2 Leuchtdiodenschichtenfolge
2A PufferSchicht
3 p-dotierte III-V-HalbleiterSchicht
4 transparente aktive Schicht
5 transparente leitfähige Oxidschicht
6 Elektronenbarriereschicht
7 LöcherbarriereSchicht
8 Reflektor
9 Füllschicht
10 optoelektronisches Bauelement
11 erste Elektrode erste Elektrode an der Leuchtdiodenschichtenfolge
12 zweite Elektrode
13 Trägersubstrat
14 lichtundurchlässige Schicht
15 Deckschicht
21 erste Pixel
22 zweite Pixel

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (10), umfassend mindestens einen zur Emission von Strahlung geeigneten aktiven Bereich, wobei
- der aktive Bereich durch einen Heteroübergang zwischen einer p-dotierten III-V-Halbleiterschicht (3) und einer transparenten aktiven Schicht (4) gebildet ist, und
- der aktive Bereich einen lumineszenten Dotierstoff aufweist.
2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei der lumineszente Dotierstoff Eu ist.
3. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die transparente aktive Schicht (4) ZnO oder Ga203 aufweist.
4. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die transparente aktive Schicht (4) n-dotiert ist.
5. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer der p-dotierten III-V-Halbleiterschicht (3) zugewandten Grenzfläche der transparenten aktiven Schicht (4) eine Elektronenbarriereschicht (6) angeordnet ist und/oder an einer von der p-dotierten III-V-Halbleiterschicht (3) abgewandten Grenzfläche der transparenten aktiven Schicht (4) eine Löcherbarriereschicht (7) angeordnet ist.
6. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht (3) ein Nitridverbindungshalbleitermaterial aufweist.
7. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der aktive Bereich in einem Schichtstapel angeordnet ist, der eine Leuchtdiodenschichtenfolge (2) umfasst.
8. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 7, wobei die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht (3) an die Leuchtdiodenschichtenfolge (2) angrenzt, und wobei die p-dotierte III-V-Halbleiterschicht (3) indirekt über eine an die Leuchtdiodenschichtenfolge angrenzende erste Elektrode (11b) kontaktiert ist.
9. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Bauelement (10) ein mehrfarbiges LED-Display ist, das eine Vielzahl von Pixeln (21, 22) aufweist, wobei die Pixel (21, 22) erste Pixel (21) zur Emission von Licht einer ersten Farbe und zweite Pixel (22) zur Emission von Licht zumindest einer weiteren Farbe enthalten, und wobei zumindest die Pixel (21) der ersten Farbe jeweils den aktiven Bereich aufweisen.
10. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 9, wobei die ersten Pixel (21) jeweils den durch den Heteroübergang zwischen der p-dotierten III-V- Halbleiterschicht (3) und der transparenten aktiven Schicht (4) gebildeten aktiven Bereich und eine Leuchtdiodenschichtenfolge (2) aufweisen, und wobei die Lichtemission des aktiven Bereichs durch die Leuchtdiodenschichtenfolge (2) hindurch erfolgt.
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