[发明专利]光电子器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电子器件，其具有带有量子阱结构的有源层，所述有源层具有氮化物化合物半导体材料，尤其是InGaN。

相关申请

本专利申请要求德国专利申请10 2011 112 706.6的优先权，其公开内容通过参考并入本文。

背景技术

由氮化物化合物半导体构成的、尤其具有InGaN的量子阱结构通常用作为LED或激光二极管中的有源层，所述有源层通常在蓝色光谱范围中发射。根据半导体材料的成分也可以在紫外的、绿色的、黄色的或红色的光谱范围中发射。通过借助于发光材料进行发光转换，短波辐射能够转换成较大的波长。以该方式可行的是，产生多色的光、尤其是白光。因此，基于氮化物化合物半导体的LED对于LED照明系统而言是具有显著意义的。

已证实的是，具有基于InGaN的量子阱结构的LED的效率在电流密度高的情况下降低（所谓的下降效应，Droop-Effekt）。该效应例如在参考文献E.Kioupakis等著的“Indirect Auger recombination as a cause of efficiency droop in nitride light-emitting diodes”，Applied Physics Letter98，161107（2011）中描述。据推测，所述俄歇复合在基于InGaN的LED中是主要的损耗机制。所述损耗机制在电流密度显著低于常见的工作电流密度的情况下就已经出现并且引起LED效率的降低。据推测，高的俄歇损耗由声子辅助的俄歇复合引起。这种声子辅助的俄歇复合尤其在基于InGaN的半导体材料中发生。对此的原因是，强的电子-声子交互作用（高的黄-里斯因子）。

在参考文献等著的“On the mechanisms of spontaneous growth of III-nitride nanocolums by plasma-assisted molecular beam epitaxy”，Journal of Crystal Grouth310（2008），4035-4045中，描述GaN纳米结构的制造。此外，参考文献W.Bergbauer等著的“N-face GaN nanorods:Continuous-flux MOVPE growth and morphological properties”，Journal of Crystal Growth315（2011），164-167描述由GaN构成的纳米结构的制造。所述参考文献的内容通过参考并入本文。

发明内容

本发明基于的目的是，提出一种具有有源层的光电子器件，所述有源层具有基于氮化物化合物半导体材料的量子阱结构，其中通过声子辅助的俄歇复合引起的损耗降低。在此，在其他方面应当尽可能小地影响量子阱结构的光学和电子特性。

所述目的通过具有权利要求1的特征的光电子器件来实现。本发明的有利的设计方案和改进形式是从属权利要求的主题。

根据至少一个实施形式，光电子器件具有有源层，所述有源层具有多个横向彼此间隔开的结构元件。光电子器件尤其是发射辐射的光电子器件，例如LED或半导体激光器。结构元件分别具有量子阱结构，所述量子阱结构包括：一个或多个由In_x1Al_y1Ga_1-x1-y1N构成的阻挡层，其中0≤x1≤1，0≤y1≤1和x1+y1≤1；和一个或多个由In_x2Al_y2Ga_1-x2-y2N构成的量子阱层，其中0≤x2≤1，0≤y2≤1且x2+y2≤1。至少一个阻挡层具有比至少一个量子阱层更大的电子带隙。这例如能够通过使阻挡层具有比量子阱层更小的铟份额来实现。优选地，对于铟份额适用x1<0.7和x2≤0.7。

由于有源层在横向方向上、即在平行于有源层的主延伸平面的方向上具有多个彼此间隔开的结构元件，能够实现可能的声子发射模（Phononen-Emissionsmoden）的降低，由此，降低量子阱结构中的声子辅助的俄歇复合。通过减少所述非辐射的复合，与光电子器件相比有利地提高光电子器件的效率，在所述光电子器件中构成有由连续的、即在横向方向上不中断的阻挡层和量子阱层形成的量子阱结构。

结构元件彼此并排地设置在有源层的平面中。结构元件为三维的构成物，所述构成物优选能够至少局部地具有圆柱的、长方体的、棱柱的、棱锥的或截棱锥的形状。