[发明专利]半导体层序列、光电子半导体芯片和用于制造半导体层序列的方法

说明书

技术领域

提出一种半导体层序列。此外，提出一种用于制造这种半导体层序列的方法以及一种具有这种半导体层序列的光电子半导体芯片。

发明内容

要实现的目的在于，提出一种半导体层序列以及一种具有这种半导体层序列的光电子半导体芯片，其中半导体层序列相对于温度变化具有高的发射波长稳定性。

根据半导体层序列的至少一个实施形式，所述半导体层序列设为用于光电子半导体芯片。那么，半导体层序列优选设计成用于使用在光电二极管、发光二极管或激光二极管中。

半导体层序列优选基于III-V族化合物半导体材料。所述半导体材料例如为氮化物化合物半导体材料如Al_nIn_1-n-mGa_mN或磷化物化合物半导体材料如Al_nIn_1-n-mGa_mP或者也为砷化物化合物半导体材料如Al_nIn_1-n-mGa_mAs，其中分别为0≤n≤1、0≤m≤1und n+m≤1。在此，半导体层序列能够具有掺杂物质以及附加的组成成分。然而，为了简单性，仅说明半导体层序列的晶格的主要的组成成分，即Al、As、Ga、In、N或P，即使这些组成成分能够部分地通过少量的其他物质替代和/或补充时也如此。

根据半导体层序列的至少一个实施形式，所述半导体层序列包括至少一个、尤其优选至少三个量子阱。量子阱设计成用于产生电磁辐射。术语量子阱在此不显示出关于量子化的维数的意义。因此，量子阱还包括具有在一个、两个或三个空间方向上的量子化的结构和这些结构的每种组合。

根据半导体层序列的至少一个实施形式，至少三个量子阱沿着半导体层序列的生长方向相叠设置。换言之，量子阱中的每一个设置在层中或者层通过量子阱形成，其中所述层垂直于生长方向定向并且沿着生长方向彼此跟随。在相邻的量子阱或通过量子阱形成的层之间优选存在半导体层序列的另外的层，使得量子阱或由其形成的层不会直接地彼此跟随。在下文中，同义地使用术语量子阱和通过量子阱形成的层。

根据半导体层序列的至少一个实施形式，所述半导体层序列包括多个势垒层。在两个相邻的量子阱之间分别存在至少一个势垒层。可能的是，在两个相邻的量子阱之间分别存在势垒层中的刚好一个势垒层以及势垒层都直接地邻接于一个或两个相邻的量子阱。

根据半导体层序列的至少一个实施形式，量子阱具有第一平均铟含量并且势垒层具有第二平均铟含量。平均铟含量能够表示：铟含量关于相应的势垒层或相应的量子阱来取平均值，或铟含量也关于全部量子阱和/或关于全部势垒层来取平均值，或铟含量关于全部相同成形的量子阱和/或势垒层来取平均值。量子阱的第一平均铟含量在此大于势垒层的第二平均铟含量。

根据半导体层序列的至少一个实施形式，势垒层具有第二平均晶格常数并且量子阱具有第一平均晶格常数。对于对晶格常数取平均值而言优选适用的是如在上文中所描述的与关于铟含量取平均值相同的内容。在此，量子阱的第一平均晶格常数大于势垒层的第二平均晶格常数。换言之，调节在量子阱和势垒层之间的应变。

在至少一个实施形式中，半导体层序列设为用于光电子半导体芯片。半导体层序列包含至少三个量子阱，所述量子阱设计成用于产生电磁辐射并且所述量子阱沿着半导体层序列的生长方向相叠设置。此外，半导体层序列包括多个势垒层，所述势垒层中的至少一个分别设置在两个相邻的量子阱之间。量子阱具有第一平均铟含量并且势垒层具有较小的第二平均铟含量。在此，势垒层的第二平均晶格常数小于量子阱的第一平均晶格常数。

由例如发光二极管发射的辐射的波长随着发光二极管的温度变化而变化。例如在615nm附近的光谱范围中，所述变化大约为0.1nm/K。如果不同颜色的发光二极管相互组合地使用，那么在温度变化时，可能改变由发光二极管产生的混合颜色。这在许多应用中是不期望的。

用于解决所述问题的一个可能性在于，例如通过相对耗费的冷却或加热发光二极管来避免发光二极管的温度变化。对此，能够使用用于发光二极管的温度的和/或用于由发光二极管发射的颜色或混合颜色的调节回路和/或传感器。

通过目的明确地调节量子阱和势垒层之间的应变，能够减小在温度变化时的波长变化。所述应变尤其通过量子阱的和势垒层的不同的铟含量来实现。不同的晶格常数与不同的铟含量相关联。