[发明专利]具有三维半导体元件的光电设备

说明书

本发明涉及光电设备(30)，包括三维半导体元件(20)，其主要由从包括化合物III‑V、化合物II‑VI和化合物IV的组中选择的第一化合物制成。每个半导体元件可选地利用部分地覆盖所述半导体元件的绝缘部分对包括相对于彼此呈一定角度的邻接面的至少一个第一表面(34)定界。光电设备包括在各面之间的缝中的至少一些处的量子点(60)。量子点主要由第一化合物和额外元素的混合物制成并且适合于发射或接收在第一波长的第一电磁辐射。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求法国专利申请FR14/59275的优先权权益，将其通过引用并入本文中。

技术领域

本发明大体涉及由半导体材料制成的光电设备并且涉及制造该光电设备的方法。

术语“光电设备”被用于指代能够将电信号转换成电磁辐射或其他方式的设备，并且尤其是专用于检测、测量或发射电磁辐射的设备或专用于光伏应用的设备。

背景技术

辐射型光电设备包括三维半导体元件，并且在这里更特别地考虑形成在每个三维元件的外周处的有源区。从其发射由光电设备供应的电磁辐射中的大多数或者在其中捕获由光电设备接收的电磁辐射中的大多数的区域被称为光电设备的有源区。

三维元件的示例是包括基于主要包括至少一个组III元素和一组V元素(例如，氮化镓GaN)(在下文中被称为III-V化合物)或主要包括至少一个组II元素和一个组VI元素(例如，氧化锌ZnO)(在下文中被称为II-VI化合物)的化合物的半导体材料的微米线或纳米线。这样的设备例如被描述在法国专利申请FR 2995729和FR 2997558中。

三维元件，尤其是半导体微米线或纳米线一般被形成在衬底上并且每个三维元件至少部分地被覆盖有包括能够发射或感测电磁辐射的有源区的半导体结构。已知形成包括单个量子阱或多个量子阱的有源区。单个量子阱通过在第一半导体材料(例如III-V化合物，尤其是GaN，分别是P型掺杂的和N型掺杂的)的两层之间插设第二半导体材料(例如III-V或II-VI化合物和具有与第一掺杂材料不同的带隙的第三元素的合金(尤其是InGaN))的层。多个量子阱结构包括形成量子阱和屏蔽层的交替的半导体层的堆叠。

由光电设备发射或捕获的电磁辐射的波长尤其依赖于形成量子阱的第二材料的带隙。当第二材料是III-V或II-VI化合物和第三元素的合金(例如InGaN)时，所发射的或所捕获的辐射的波长尤其依赖于第三元素(例如铟)的合金百分数。具体地，铟的原子百分数越高，波长越长。

缺点在于当铟的原子百分数超过一定阈值时，能够在量子阱的GaN与InGaN之间观察到晶格参数差异，其可能导致在有源区中形成无辐射缺陷，例如错位，这导致光电设备的有源区的量子效率的显著下降。因此，存在由具有其包括由III-V或II-VI化合物制成的单个量子阱或多个量子阱的有源区的光电设备发射或捕获的辐射的最大波长。

然而，对由III-V或II-VI化合物制成的材料的使用是期望的，因为存在以低成本将这样的材料外延生长在较大尺寸的衬底上的方法。

发明内容

因此，实施例的目的是要克服先前描述的光电设备及其制造方法的缺点的至少部分。

实施例的另一目的是要增大能够由光电设备发射或捕获的电磁辐射的波长。

实施例的另一目的是使光电设备的有源区包括由III-V或II-VI化合物制成的半导体材料的堆叠。

实施例的另一目的是要控制能够由光电设备发射或捕获的电磁辐射的波长。