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EP1662584A2

Semiconductor light emitting device

Abstract

Es wird ein strahlungemittierendes Halbleiterbauelement angegeben, das eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer zur Strahlungserzeugung vorgesehenen aktiven Zone (2) und einen ersten, der aktiven Zone nachgeordneten Spiegel aufweist, wobei der erste Spiegel eine Metallschicht (4) und eine auf der der aktiven Zone zugewandten Seite der Metallschicht (4) angeordnete Zwischenschicht (3) aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material umfasst, das strahlungemittierende Halbleiterbauelement zum Betrieb mit einem optischen Resonator und zur Erzeugung überwiegend inkohärenter Strahlung als RCLED vorgesehen ist oder das strahlungemittierende Halbleiterbauelement zum Betrieb mit einem externen optischen Resonator und zur Erzeugung überwiegend kohärenter Strahlung als VECSEL vorgesehen ist.

EP1662584A2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 10

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Projected expiry passed 24 October 2025, 0.9 years ago.

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23 claims: 13 independent, 10 dependent

  1. 1
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement, das eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer zur Strahlungserzeugung vorgesehenen aktiven Zone (2) und einen ersten, der aktiven Zone nachgeordneten Spiegel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Spiegel eine Metallschicht (4) und eine auf der der aktiven Zone zugewandten Seite der Metallschicht (4) angeordnete Zwischenschicht (3) aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material umfasst, wobei - das strahlungemittierende Halbleiterbauelement zum Betrieb mit einem optischen Resonator und zur Erzeugung inkohärenter Strahlung als RCLED oder zum Betrieb mit einem externen optischen Resonator und zur Erzeugung kohärenter Strahlung als VECSEL vorgesehen ist.
  2. 2
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) wenigstens teilweise derart ausgebildet ist, dass sich ein an der Metallschicht (4) reflektierter Strahlungsanteil und ein an der der Halbleiterschichtenfolge (1) zugewandten Seite der Zwischenschicht (3) reflektierter Strahlungsanteil konstruktiv überlagern.
  3. 3
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) eine Dicke D aufweist, die der Beziehung D = λ 4 n z + k ⋅ λ 2 n z − l genügt, wobei λ die Vakuumwellenlänge der in der aktiven Zone (2) erzeugten Strahlung, n z den Brechungsindex der Zwischenschicht (3), k eine natürliche Zahl einschließlich Null und 1 eine endliche, von Null verschiedene Restlänge bezeichnen.
  4. 4
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Restlänge 1 kleiner als ein Viertel der Wellenlänge λ' (λ/n z ), bevorzugt kleiner als ein Achtel der Wellenlänge λ', ist, wobei λ' die Wellenlänge der in der aktiven Zone (2) erzeugten Strahlung in der Zwischenschicht (3) bezeichnet.
  5. 5
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht ein Oxid, insbesondere ein Metalloxid, enthält.
  6. 6
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiegel (7) einen Braggspiegel (19) umfasst.
  7. 7
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (4) Au und die Zwischenschicht (3) ZnO enthält.
  8. 8
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Braggspiegel (19) auf der der aktiven Zone (2) zugewandten Seite der Zwischenschicht (3) angeordnet ist.
  9. 9
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Braggspiegel (19) nicht mehr als 20, bevorzugt nicht mehr als 6, besonders bevorzugt nicht mehr als 4 Halbleiterschichtenpaare aufweist.
  10. 10
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator den ersten Spiegel (7) und einen zweiten Spiegel (13) aufweist, wobei der zweite Spiegel auf der dem ersten Spiegel gegenüberliegenden Seite der aktiven Zone (2) angeordnet ist.
  11. 11
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauelement als RCLED ausgeführt ist und der optische Resonator ein interner Resonator ist.
  12. 12
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektivität des ersten Spiegels (7) größer ist als die Reflektivität des zweiten Spiegels (13).
  13. 13
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung aus dem Halbleiterbauelement durch den zweiten Spiegel ausgekoppelt wird.
  14. 14
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spiegel als Braggspiegel ausgeführt ist.
  15. 15
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der beziehungsweise die Braggspiegel ein III-V-Halbleitermaterial, vorzugsweise In x Ga y Al 1-x-y P, In x Ga y Al 1-x-y N oder In x Ga y Al 1-x-y As, jeweils mit 0≤x≤1, 0≤y≤1 und x+y≤1, enthält beziehungsweise enthalten.
  16. 16
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wellenlänge der in der aktiven Zone erzeugten Strahlung im sichtbaren, insbesondere roten, Spektralbereich liegt.
  17. 17
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschichtenfolge (1) auf einem Träger (6) angeordnet ist.
  18. 18
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6) von einem Aufwachssubstrat (10) der Halbleiterschichtenfolge (1) verschieden ist.
  19. 19
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6) eine Wärmesenke umfasst.
  20. 20
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem ersten Spiegel abgewandten Seite der aktiven Zone eine Kontaktstruktur (8,9) zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements angeordnet ist.
  21. 21
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Bereich der aktiven Zone, der von der Kontaktstruktur (8,9) überdeckt wird, ein elektrisches Isolationsmaterial angeordnet ist.
  22. 22
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungemittierende Halbleiterbauelement ein Dünnfilm-Bauelement ist.
  23. 23
    Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschichtenfolge (1), insbesondere die aktive Zone, mindestens ein III-V-Halbleitermaterial, vorzugsweise ein Material aus den Materialsystemen In x Ga y Al 1-x-y P, In x Ga y Al 1-x-y N oder In x Ga y Al 1-x-y As, jeweils mit 0≤x≤1, 0≤y≤1 und x+y≤1, enthält.
Independent claims23