[发明专利]硅锗量子阱发光二极管

权利要求书

1.一种硅锗量子阱发光二极管(120)，包括：

p型掺杂部分(410)、量子阱部分(420)和n型掺杂部分(430)，所述量子阱部分(420)被设置在所述p型掺杂部分(410)和所述n型掺杂部分(430)之间；

其中所述量子阱部分(420)包括载流子限制区，所述载流子限制区被配置为促使使用被限制在所述载流子限制区内的电子(314)和空穴(324)的直接复合(340)所产生的光(344)发射来发光；

其中所述p型掺杂部分(410)包括硅锗的第一合金，并且所述n型掺杂部分(430)包括硅锗的第二合金。

2.根据权利要求1所述的发光二极管(120)，其中所述量子阱部分(420)进一步包括：

第一量子阱部分(420a)、第二量子阱部分(420b)和第三量子阱部分(420c)，所述第二量子阱部分(420b)包括所述载流子限制区，并且被设置在所述第一量子阱部分(420a)和所述第三量子阱部分(420c)之间；

其中所述第一量子阱部分(420a)包括硅锗的第三合金，所述第二量子阱部分(420b)包括硅锗的第四合金，并且所述第三量子阱部分(420c)包括硅锗的第五合金。

3.根据权利要求2所述的发光二极管(120)，其中所述第四硅锗合金的组分被调节为在所述第四硅锗合金的Γ点处提供用于产生波长在大约850nm至大约1550nm之间的光(344)的带隙(336)。

4.根据权利要求2所述的发光二极管(120)，其中所述第四硅锗合金的组分被调节为产生波长为大约850nm的光(344)。

5.根据权利要求1所述的发光二极管(120)，其中所述p型掺杂部分(410)、所述量子阱部分(420)和所述n型掺杂部分(430)被配置为，针对被限制在所述载流子限制区内的电子(314)和空穴(324)的所述直接复合(340)，促使所述量子阱部分(420)的所述载流子限制区中的俄歇跃迁(350)的俄歇复合并且在所述Γ点处产生载流子。

6.根据权利要求1所述的发光二极管(120)，其中所述p型掺杂部分(410)、所述量子阱部分(420)和所述n型掺杂部分(430)被配置为，当以正向偏置条件被偏置时，在所述载流子限制区中产生注入的空穴(426)的积聚。

7.根据权利要求1所述的发光二极管(120)，进一步包括：

发光增强结构(440)，包括与所述量子阱部分(420)联接的薄膜金属层，并且被配置为通过出现在所述金属层中的表面等离子体振子的作用而促使被限制在所述载流子限制区内的电子(314)和空穴(324)的所述直接复合(340)。

8.根据权利要求7所述的发光二极管(120)，其中所述薄膜金属层包括从银、金、铝和铜所组成的组中选择的金属。

9.根据权利要求7所述的发光二极管(120)，其中所述发光增强结构(440)进一步包括从以二维的多个(514)孔被图案化的薄膜金属层(510)、以多条(524)一维金属线的形式被图案化的薄膜金属层(520)、以多条(534)波纹的形式被图案化的薄膜金属层(530)以及包括腔结构部分的至少一个薄膜金属层所组成的组中选择的结构。

10.根据权利要求7所述的发光二极管(120)，进一步包括：

光收集器(450)，所述光收集器(450)与所述发光增强结构(440)光学耦合，并且被配置为收集所发射的光(454)。