[发明专利]硅锗量子阱发光二极管

说明书

技术领域

本发明的实施例一般涉及发光二极管(LED)领域，以及利用LED作为用于集成电路(IC)之间的光互联的光输出驱动器。

背景技术

信息的流动和处理使对微电子电路处理这种信息的速度的需求不断增加。具体来说，通过具有高带宽和高频率的通信信道在电子器件之间进行通信的手段在满足这些需求中至关重要。

为满足这些需求，借助于光信道的通信已经引起了科学和技术团体的关注。然而，在依赖于III-V族半导体化合物的用于产生光信号的技术与依赖于硅基互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路(IC)的用于信息处理的技术之间存在基本的不兼容性。从事于微电子器件超大规模集成度(ULSI)开发的科学家在发现用于协调这些不同技术的手段上具有强烈的兴趣。因此，研究科学家积极寻求满足这些需求的新方法。

附图说明

合并在本说明书并形成本说明书的一部分的附图，示出了该技术的实施例，并且与描述一起用于解释该技术的实施例：

图1是本发明实施例中的硅锗(SiGe)量子阱(QW)发光二极管(LED)、光调制器和集成电路(IC)器件的透视图，其示出SiGe QW LED发现特别效用的一种示例性环境，还进一步示出SiGe QW LED、光调制器和IC在器件的示例性环境中的功能性布置。

图2是示出沿例如锗或可替代的SiGe合金的间接带隙半导体布里渊区中的[111]和[100]方向，导带中电子和价带中空穴的能量与导带中电子和价带中空穴的波矢量幅度的函数色散关系的能带图，并且图2还示出与本发明实施例相关的通过间接跃迁产生光子的电子和空穴复合。

图3是示出在本发明的实施例中，沿例如锗或可替代的SiGe合金的间接带隙半导体布里渊区中的[111]和[100]方向，导带中电子和价带中空穴的能量与导带中电子和价带中空穴的波矢量幅度的函数色散关系的能带图，图3还示出热俄歇电子和空穴复合以通过直接跃迁产生光子，其中直接跃迁源于自导带底被激发以填充布里渊区中心Γ点能带边缘处的导带中的能态的电子。

图4A是本发明实施例中的SiGe QW LED的截面正视图，其示出SiGeQW LED结构中的p型掺杂部分、QW部分、n型掺杂部分的功能性布置，并且进一步示出包括载流子限制区的QW部分，其中载流子限制区被配置为在SiGe QW LED正向偏置时，促使使用电子和空穴直接复合所产生的光发射来发光。

图4B是本发明实施例中的图4A的SiGe QW LED的截面正视图，其示出能带图，该能带图示出注入的空穴在载流子限制区中的积聚、热俄歇电子通过俄歇跃迁在布里渊区Γ点导带底处的产生、经由图3的过程的后续直接复合、以及被配置为通过表面等离子体振子的作用促使被限制在载流子限制区内的电子与空穴直接复合的发光增强结构。

图5A是本发明实施例中包括以二维的多个孔被图案化的薄膜金属层的第一示例发光增强结构的、通过图4B的平面迹线5A-5A的截面平面图。

图5B是本发明实施例中包括以多条一维金属线的形式被图案化的薄膜金属层的第二示例发光增强结构的、通过图4B的平面迹线5A-5A的截面平面图。

图5C是本发明实施例中包括以多条波纹的形式被图案化的薄膜金属层的第三示例发光增强结构的、通过图4B的平面迹线5A-5A的截面平面图。

图5D是本发明实施例中包括以多条波纹的形式被图案化的薄膜金属层的第三示例发光增强结构的、通过图5C的平面迹线5D-5D的截面的截面正视图。

除非进行特别注释，否则在该说明书中所提到的附图不应该被理解为按比例画出。

具体实施方式

现在将具体参考本发明的替代实施例。尽管结合替代实施例描述该技术，但是应当理解，它们的意图并不在于将该技术限制于这些实施例。相反，该技术意在覆盖包括在所附权利要求所限定的技术的精神和范围内的替代、修改和等同。

另外，在对本发明实施例的以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解而阐述许多的具体细节。然而，应当注意的是，在没有这些具体细节的情况下也可以实施本发明的实施例。在其他的实例中，为了避免不必要的使本发明的实施例晦涩，没有详细描述公知的方法、程序和部件。在整个附图中，相同的部件由相同的附图标记表示，并且在不是必须的情况下，为了清晰的解释而省略了重复的描述。