[发明专利]电泵浦的光电半导体芯片

说明书

技术领域

本发明提出一种电泵浦的光电半导体芯片。

背景技术

文献US6,849,881B1涉及一种具有多量子阱结构的光电半导体器件。

在文献US 2002/0179923A1中说明了一种发光二极管。

发明内容

待实现的目的在于，提供一种电泵浦的光电半导体芯片，所述电泵浦的光电半导体芯片在小电流密度的情况下具有高效率。

根据光电半导体芯片的至少一个实施形式，所述光电半导体芯片具有至少两个能产生辐射的量子阱。能产生辐射的意味着，在半导体芯片工作时，在所述量子阱中产生电磁辐射。例如在能产生辐射的量子阱中的每个中相对于由半导体芯片产生的总辐射产生至少2.5％，特别是至少4.0％的功率分量。辐射的波长可以位于紫外和/或可见光谱范围内，优选为在420nm和480nm之间的波长。

名称量子阱没有阐明关于量子化维度的意义。因此，术语量子阱例如包括多维的量子势阱，一维的量子线和可看作为零维的量子点以及这些结构的每个组合。

根据光电半导体芯片的至少一个实施形式，所述光电半导体芯片是电泵浦的。也就是说，在半电半导体芯片的p-电连接侧上和在n-电连接侧上各注入正的或者负的载流子，所述载流子在半导体芯片的常规工作时分别朝向另一连接侧传播。在所述传播中，载流子通过半导体芯片至少部分地到达能产生辐射的量子阱中，在那里正的和负的载流子至少部分地复合。借助于所述载流子的复合产生由半导体芯片发射的辐射。

根据光电半导体芯片的至少一个实施形式，能产生辐射的量子阱包括InGaN或者由其组成。

根据光电半导体芯片的至少一个实施形式，所述光电半导体芯片包括至少两个覆层，所述覆层包括AlGaN或者由其组成。覆层的每个优选与能产生辐射的量子阱中的刚好一个相关联。特别是在覆层和能产生辐射的量子阱之间能够存在一一对应。

能产生辐射的量子阱由InGaN组成并且覆层包括AlGaN能够意味着，量子阱以及覆层仅由已说明的原子组成，并且包括杂质原子的例如为掺杂形式的混合物。能产生辐射的量子阱以及覆层合并所有杂质原子的部分优选分别为最高1原子％，特别是最高0.1原子％，优选最高0.01原子％。

根据光电半导体芯片的至少一个实施形式，覆层各存在于能产生辐射的量子阱的p侧上。覆层在p侧上意味着，在半导体芯片工作时，覆层在正载流子的主传播方向上排在相关联的能产生辐射的量子阱的前面。换句话说，正载流子，特别是所谓的空穴，在半导体芯片常规地工作时首先穿过覆层，并且随后穿过与所述覆层相关联的能产生辐射的量子阱。

根据光电半导体芯片的至少一个实施形式，能产生辐射的量子阱和分别相关联的覆层之间的距离为最高1.5nm，特别是最高1.0nm，优选最高0.5nm。也就是说，覆层紧邻能产生辐射的量子阱。

在电泵浦的光电半导体芯片的至少一个实施形式中，所述电泵浦的光电半导体芯片具有至少两个能产生辐射的量子阱，其中，能产生辐射的量子阱包括InGaN或者由其组成。此外，该光电半导体芯片包括至少两个覆层，所述覆层包括AlGaN或由其组成。覆层中的每个与能产生辐射的量子阱中的刚好一个相关联。所述覆层分别位于相关联的能产生辐射的量子阱的p侧上。在能产生辐射的量子阱和相关联的覆层之间的距离为最高1.5nm。

在半导体芯片工作时，通过使用多个量子阱能够降低每个能产生辐射的量子阱的有效的载流子密度。所述载流子密度的降低又能够导致内部的和外部的量子效率的提高，所述量子效率分别在能产生辐射的量子阱中的一个上计算。因此也伴随着由半导体芯片发射的亮度增加，正向电压也降低。

如果，如已说明的，使用由AlGaN制成的覆层，并且将其施加在InGaN量子阱上，那么由于如压电场的边缘电荷效应，半导体材料的导带和价带的结构变弯。由于所述导带和价带的变弯，负载流子，特别是电子，承受更高的势垒。相反，有助于引导正载流子，特别是所谓空穴。由于正载流子的改进的移动性，能够实现有效地提高在能产生辐射的量子阱中的正载流子和负载流子的波函数的波函数叠加。

通过提高波函数叠加，正载流子和负载流子的复合率能够增加。此外，例如在高于或大约120℃的温度时，这能够导致半导体芯片的小电流特性和高温稳定性的改进。换句话说，在电流密度小且温度高的情况下，借助更高的量子产额发射光。此外，正载流子的提高的移动性导致，使更多的量子阱是能产生辐射的，并且此外，由于每量子阱的电荷载体密度的降低，能够降低正向电压。