[发明专利]利用穿通效应的硅发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及光电子器件，并且更具体地涉及由间接带隙半导体材料制造的发光器件，涉及操作发光器件的方法，并且涉及在间接带隙半导体材料中制造发光器件的方法。

背景技术

移动的热载流子之间的相互作用(例如，电子和空穴的复合)和反向偏置pn结中的晶格声子会在单晶间接带隙半导体(例如，硅)中产生雪崩电致发光。

如参考下面附图中的图1所示，在硅器件中的常规反向偏置n⁺p结中，载流子仅在耗尽区中的短距离上经历碰撞电离。远离结的p侧一端的低电场意味着热或高能载流子仅仅存在于耗尽区的n⁺侧，并且在其相反侧离开耗尽区的空穴是低能载流子。如果载流子复合率与空穴p和电子n的浓度的乘积p＊n成正比，则载流子复合将仅仅发生在耗尽区的一个短区域中。这些特征和参数导致了不令人满意的内量子效率。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种替代的发光器件、一种操作发光器件的方法以及一种制造发光器件的方法，申请人相信利用该发光器件和方法可以至少减轻上述的缺点。

根据本发明，提供了一种发光器件，包括：

-间接带隙半导体材料的主体；

-在该主体中的第一掺杂类型的第一区域和该主体的第一浓度的第二掺杂类型的第二区域之间形成的结区域；

-该主体包括第二浓度的第二掺杂类型的第三区域，第三区域和结区域被第二区域间隔开；

-其中第二浓度高于第一浓度；和

-连接到主体的端子布置，用于在使用时将第一结区域反向偏置为击穿模式，从而引起发光。

击穿模式可以是场发射击穿，可替换地可以是雪崩击穿，可替换地可以是场发射击穿和雪崩击穿的组合。

第三区域可以位于第二区域的相对于第一区域的另一侧，第二区域可被夹在第一区域和第二区域之间。

该器件可被配置为在结区域进入击穿前，与结区域相关联的耗尽区到达主体的第三区域。

端子布置可以包括连接到主体的第一区域的第一接触件，和连接到主体的第三区域的第二接触件。在本发明的一个实施例中，在第二区域上不提供接触件，从而该器件本质上是两端子器件。

本发明的范围还包括一种操作发光器件的方法，该方法包括步骤：

-使用间接带隙半导体材料的主体，在该主体中的第一掺杂类型的第一区域和该主体的第一浓度的第二掺杂类型的第二区域之间形成有结区域，该主体包括第二浓度的第二掺杂类型的第三区域，第三区域和结区域被第二区域间隔开，并且其中第二浓度高于第一浓度；和

-将第一结区域反向偏置为击穿模式；和

-在结区域进入击穿模式前，使得与结区域相关联的耗尽区到达主体的第三区域。

本发明的范围还包括一种制造发光器件的方法，该方法包括步骤：

-使用间接带隙半导体材料的主体；

-在主体中的第一掺杂类型的第一区域和该主体的第一浓度的第二掺杂类型的第二区域之间形成结区域；

-形成主体的第二浓度的第二掺杂类型的第三区域，第三区域和结区域被第二区域间隔开；和

-使第二浓度高于第一浓度。

该方法可以包括使第二区域的至少一部分成形以符合所需要的发光形状的另一步骤。

附图说明

现在参考附图仅以示例方式进一步描述本发明，其中：

图1(a)到1(d)是示出了常规雪崩n⁺p硅结的各种特征和参数的图；

图2是根据本发明的发光器件的图示；

图3(a)到3(d)是对于根据本发明的器件，与图1(a)到1(d)相对应的图；

图4是根据本发明的发光器件的另一个实施例的图示。

具体实施方式

在图2中，附图标记10一般表示由间接带隙半导体材料(诸如Si、Ge和Si-Ge)制造的多端子发光器件。