CN102473817A - 无镉再发光半导体构造 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种再发光半导体构造(RSC)，其可提供基本无镉的全色RGB或白光发射器件。一些实施例可包括：势阱，其包括将第一光子能量的光转换为更小光子能量的光的III-V半导体；以及窗口，其包括带隙能量大于所述第一光子能量的II-VI半导体。一些实施例可包括势阱，其将具有第一光子能量的光转换为具有更小光子能量的光，并且包括基本无Cd的II-VI半导体。一些实施例可包括：势阱，其包括将具有第一光子能量的光转换为具有更小光子能量的光的第一III-V半导体；以及窗口，其包括带隙能量大于所述第一光子能量的第二III-V半导体。

Description

无镉再发光半导体构造
相关专利申请的交叉引用
参考下面待审的美国专利申请，这些专利申请的特征可并入目前公开的实施中：2009年5月5日提交的美国专利申请No 61/175,640，“Re-Emitting Semiconductor Construction With Enhanced ExtractionEfficiency(提取效率增强的再发光半导体构造)”(代理人案卷号No.64759US002)、2009年5月5日提交的美国专利申请No.61/175,632，“Semiconductor Devices Grown on Indium-Containing SubstratesUtilizing Indium Depletion Mechanisms”(使用铟耗尽机制在含铟基板上生长的半导体器件)(代理人案卷号No.65434US002)以及2009年5月5日提交的美国专利申请No.61/175,636，“Re-Emitting SemiconductorCarrier Devices For Use With LEDs and Methods of Manufacture”(与LED一起使用的再发光半导体载体器件及其制造方法)(代理人案卷号No.65435US002)。
技术领域
本发明整体涉及固态半导体光源。
背景技术
已知各种各样的半导体器件及制成半导体器件的方法。这些器件中的一些被设计用于发光，如，可见光或近可见(例如，紫线或近红外)光。实例包括诸如发光二极管(LED)和激光二极管之类的电致发光器件，其中向所述器件施加电驱动电流或类似的电信号，使得其发光。被设计用于发光的半导体器件的另一个实例是再发光半导体构造(RSC)。
与LED不同，RSC不需要来自外部电路的电驱动电流来发光。相反，RSC通过在RSC的激活区域吸收第一波长λ1的光来产生电子-空穴对。然后，这些电子和空穴在激活区域复合成势阱，以发射不同于第一波长λ1的第二波长λ2的光，并且根据势阱的数量及其设计特征可选择地仍发射其它波长λ3、λ4等等的光。通常由连接至RSC的蓝、紫或紫外发光LED提供第一波长λ1的初始辐射或“泵浦光”。示例性的RSC器件、构造RSC器件的方法及相关的器件和方法可见于例如美国专利7,402,831(Miller等人)、美国专利申请公开US 2007/0284565(Leatherdale等人)和US 2007/0290190(Haase等人)、PCT专利公开WO 2009/048704(Kelley等人)以及2008年6月26日提交的待审的美国专利申请No.61/075,918，“Semiconductor Light ConvertingConstruction(半导体光转换构造)”(代理人案卷号No.64395US002)，这些公开均以引用方式并入本文。
当本文参照特定波长的光时，阅读者应该理解，参照的是其光谱的峰值波长处于特定波长的光。
光学泵浦的垂直腔面发射激光器(VCSEL)可被认为是一种类型的RSC，并且在半导体器件的另一实例中被设计为发光。VCSEL将由泵浦光源发射的第一波长的光的至少一部分转换成至少部分相干的第二波长的光。VCSEL包括设置在第一和第二反射镜之间并将第一波长光的至少一部分转换为第二波长光的半导体多层叠堆。所述半导体多层叠堆包括量子阱，所述量子阱可含有Cd(Mg)ZnSe合金。参考了于2008年9月4日提交的待审的美国专利申请No.61/094,270“二极管泵浦光源”(代理人案卷号No.64116US002)，该申请以引用方式并入本文。
本专利申请关注的是能够发白光的光源。在一些情况下，通过组合诸如蓝光发射LED的电致发光器件与第一和第二基于RSC的发光元件的方式构造已知的白光光源。第一发光元件可以例如包括绿光发射势阱，其将一些蓝光转换成绿光并且透射其余的蓝光。第二发光元件可以包括将其从第一发光元件接收的绿光和/或蓝光中的一些转换成红光并透射其余的蓝光和绿光的势阱。所得的红光、绿光和蓝光组分组合，使得WO 2008/109296(Haase)所描述的(在其它实施例之中)这种器件提供基本上为白光的输出。
一些器件使用像素化布置或阵列来提供白光。即，多个单独的发光元件(其中没有发光元件本身发出白光)彼此紧邻布置，以共同形成复合白色像素。像素通常具有低于观察***分辨率极限的特征维度或尺寸，使得来自不同发光元件的光有效地在观察***中组合。这种器件通用的布置是用三个单独的发光元件-一个发射红(R)光、一个发射绿(G)光、一个发射蓝(B)光-来形成“RGB”像素。彩色发光元件的大阵列可按此方式实现以形成彩色图像。再次参照了公开一些这种器件的WO 2008/109296(Haase)。
图1示出组合RSC 108和LED 102的示例性器件100。LED在LED基板106上具有LED半导体层104(有时被称为外延层)的叠堆。半导体层104可以包括p型和n型结层、发光层(通常包含量子阱)、缓冲层和覆盖层。可以通过任选的粘合层116将层104附接至LED基板106。LED具有上表面112和下表面，并且上表面带纹理，从而与上表面平坦的情况相比，增加了从LED提取的光。如所示出的，可以在这些上表面和下表面上设置电极118和120。当通过这些电极将LED连接至合适的电源时，LED发射可对应于蓝光、紫光或紫外(UV)光的第一波长λ1的光。这种LED光中的一些进入RSC 108并且在此处被吸收。
RSC108经由粘合层110被贴附到LED112的上表面112。RSC具有上表面122和下表面124，来自LED的泵浦光透过下表面124进入。上表面和下表面的一者或两者可被纹理化以帮助光提取。RSC还包括量子阱结构114，设计量子阱结构114使得选择此结构的某些部分中的带隙以便吸收LED102发出的泵浦光的至少一部分。通过吸收泵浦光所产生的电荷载体漫射到此结构中具有更小带隙的其它部分，即量子阱层，在此处载体再结合并产生更长波长的光。这是在图1中通过源自RSC108内的并且从RSC射出以提供输出光的第二波长λ2的重新发射光所描述的。
图2示出包括RSC的示例性半导体层叠堆210。在磷化铟(InP)晶圆上使用分子束外延(MBE)生长此叠堆。首先通过MBE在InP基板上生成GaInAs缓冲层以制备用于II-VI生长的表面。然后，移动晶圆，使其穿过超高真空转移***到达另一个MBE室以供用于RSC的II-VI外延层的生长。在图2中示出并在表1中总结了所述RSC生长的细节。表列出了与RSC相关的不同层的厚度、材料组分、带隙和层的描述。RSC包括8个CdZnSe量子阱230，每个CdZnSe量子阱均具有2.15eV的跃迁能量。每个量子阱230被夹在具有2.48eV的带隙能量的CdMgZnSe吸光层232之间，这些吸光层可以吸收由LED发出的蓝光。RSC也包括各种窗口、缓冲和渐变层。
表1
Figure BDA0000127120290000041
这种及其它RSC器件的其它细节可见于PCT专利公开WO2009/048704(Kelley等人)。
如以上实例显示，CdMgZnSe合金在RSC器件的制造中是尤其有利的。明显的是，CdMgZnSe合金(针对本发明的目的，还包括CdZnSe)可被制为覆盖大范围的带隙能量并具有方便地允许它们在可用半导体基板上形成为晶格匹配或假晶多层叠堆的晶格常数。例如，通过在外延生长过程中简单控制CdMgZnSe合金的组合物，可在InP基板上产生具有合适厚度和带隙能量的基于CdMgZnSe的半导体层的叠堆，所述半导体层叠堆含有RSC的基本所有必要或期望的组分，使得在一个实施例中的所得RSC将蓝色泵浦光转换为绿色再发射光，并且在另一实施例中将蓝色泵浦光转换为红色再发射光，并且在另一实施例中将蓝色泵浦光转换为绿色和红色再发射光二者。因此，通过将蓝色发光电致发光器件与完全或主要由基于CdMgZnSe的材料构成的一个或多个RSC组合可制造RGB像素化光源或其它白色光源。
发明内容
近年来，基于潜在环境和/或健康问题，各种组织或机构已经讨论和/或采取了措施来限制使用特定物质。一个这种物质是镉。因此，即使镉可仅以极小的量存在于通常的基于CdMgZnSe的RSC中，并且甚至在CdMgZnSe合金中镉原子牢固地固定到半导体材料的晶格结构中，也仍然希望找到允许生产基本避免使用含镉材料的有效RSC器件的替代方法，在某些情况下包括基本避免使用含镉材料的RGB阵列。至少一些公开的实施例因此涉及或至少与基本无镉的发光器件或其组成相容。然而，读者应当理解，许多公开的实施例不一定无镉，并且在许多环境下可有利地采用所述实施例，即使一个或多个组成成分可含有相当量的镉。
本申请公开了特别包括第一势阱和窗口的半导体构造。第一势阱包括第一III-V半导体，并且适于将具有第一光子能量的光转换为具有更小的第二光子能量的光。所述窗口包括第一II-VI半导体，并且其带隙能量大于第一光子能量。
在示例性实施例中，所述第一势阱可为假晶，并且所述窗口可基本无Cd。对可符合RoHS规定的窗口和/或整个半导体构造，作以下讨论。所述具有第一光子能量的光可包括UV光、紫光、蓝光和/或绿光。所述具有第二光子能量的可包括红光。所述半导体构造可为假晶并设置在包括诸如GaAs的第二III-V半导体的基板上。所述第一III-V半导体可包括GaInP或AlGaInP。例如，所述第一II-VI半导体可包括BeMgZnSe或BeZnS，或可包括MgZnSSe或BeZnSSe。所述第一势阱可为假晶半导体层叠堆的组分，所述假晶半导体层叠堆包括一个或多个吸光层以及任任选地一个或多个额外的势阱，并且其中所述叠堆的层可各自包括AlGaInP。所述第一势阱可为假晶半导体层叠堆的组分，所述假晶半导体层叠堆包括一个或多个吸光层以及任任选地一个或多个额外的势阱，并且所述半导体层叠堆可基本无Cd。所述半导体构造还可设置在适于发射具有第一光子能量的光的光源上，并且第二势阱用于将具有第一光子能量的光转换为具有小于第一光子能量但大于第二光子能量的第三光子能量的光，所述第二势阱包括第二II-VI半导体。所述具有第一光子能量的光可包括UV光、紫光和/或蓝光，并且所述具有第三光子能量的光可包括绿光。作为另外一种选择，所述半导体构造可与适于发射具有大于所述第一光子能量的第三光子能量的光的光源组合，并且包括第二II-VI半导体的第二势阱用于将具有第三光子能量的光转换为具有第一光子能量的光。在这种情况下，所述第二II-VI半导体可包括MgZnSeTe、ZnSeTe、BeMgZnSe或MgZnSSe，并且所述具有第三光子能量的光可包括UV光、紫光和/或蓝光，并且所述具有第一光子能量的光可包括绿光，并且所述具有第二光子能量的光可包括红光。
本申请还公开了这样的半导体构造，其包括第一势阱，所述第一势阱包括第一II-VI半导体，所述第一势阱适于将具有第一光子能量的光转换为具有更小的第二光子能量的光。所述第一势阱基本无Cd。
在示例性实施例中，所述第一II-VI材料可为InP的假晶，并且可包括例如MgZnSeTe、ZnSeTe、BeMgZnSe或MgZnSSe。所述具有第一光子能量的光可包括UV光、紫光和/或蓝光，并且所述具有第二光子能量的光可包括绿光。所述半导体构造还可与适于发射具有第一光子能量的光的光源结合。
本申请还公开了包括第一势阱和窗口的半导体构造。第一势阱包括第一III-V半导体，并且适于将具有第一光子能量的光转换为具有更小的第二光子能量的光。所述窗口包括第二III-V半导体，并且其带隙能量大于第一光子能量。
在示例性实施例中，所述第一势阱可与所述窗口晶格匹配，和/或所述第二III-V半导体可具有间接带隙。此外，所述半导体构造可还包括第二势阱，其包括第一II-VI半导体，并且适于将具有第三光子能量的光转换为具有第一光子能量的光。所述第二势阱可基本无Cd。所述具有第三光子能量的光可包括蓝光、紫光和/或UV光，并且所述具有第一光子能量的光可包括绿光，并且所述具有第二光子能量的光可包括红光。例如，所述第一III-V半导体可包括GaInP或AlGaInP，所述第二III-V半导体可包括AlInP，并且所述第一II-VI半导体可包括MgZnSeTe、ZnSeTe、BeMgZnSe或MgZnSSe。
本文还讨论了相关方法、***和制品。
本专利申请的这些方面和其它方面通过下文的具体描述将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对受权利要求书保护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求书的限定，并且在审查期间可以进行修改。
在本申请中：
“晶格匹配”是指，结合两种诸如基板上的外延膜的晶体材料，处于隔绝中的每种材料均具有晶格常数，并且这些晶格常数基本上等同，典型地相互间的差异不超过0.2％，更典型地相互间的差异不超0.1％，而最典型地相互间的差异不超0.01％；
“假晶”是指，结合具有给定厚度的诸如外延膜和基板的第一晶体层和第二晶体层，处于隔绝中的每个层均具有晶格常数，并且这些晶格常数非常类似，使得呈给定厚度的第一层可在该层的平面内采用第二层的晶格间距而基本上不产生失配缺陷；以及
“势阱”是指被设计为仅在一个维度上限制载流子的多层半导体结构中的半导体层，其中所述半导体层具有低于周围层的导带能和/或高于周围层的价带能。量子阱通常是指极薄从而量子化效应增加用于阱中电子-空穴对复合的能量的势阱。量子阱通常具有约100nm或更小、或者约10nm或更小的厚度。
此外，如果层或组件被称为“基本无Cd”等，其意味着层或组件含有镉，如果整体而言，其含量小于0.01重量％。
“RoHS规定”指欧洲议会和2003年1月27日的委员会关于在电和电子设备中限制使用某些危险物质的规定2002/95/EC，统称为限制危险物质规定或简单称为“RoHS”，于2003年2月13日在欧盟公报中公布，并且还被委员会决定于2005年8月18日修正，并于2005年8月19日在欧盟公报中公布，其代号为2005/618/EC。
附图说明
图1是组合LED/RSC器件的示意性侧视图；
图2是含有RSC的示例性半导体层叠堆的示意性侧视图；
图3是含有RSC的半导体构造的示意性剖视图；
图4是帮助解释可在RSC中找到的各种层的合适带隙能量的能量图；
图5和图6是指示用于多种II-VI和III-V半导体化合物和单独元件的晶格常数和带隙能量的曲线图；
图7是带隙能量对AlGaInP合金组合物的曲线图；
图8是利用本文所述的RSC和蓝光泵浦光源的RGB光源的示意性剖视图；
图9是另一RGB光源的示意性剖视图；以及
图10是包括基于RSC的符合RGB图像元件(像素)的阵列的彩色成像***的示意性俯视图。
在这些附图中，相同的附图标号指示类似的元件。
具体实施方式
本文从讨论涉及总体上的半导体构造和具体再发光半导体构造(RSC)的一般原理和设计考虑开始。如上所述，RSC器件通过光致发光转换工艺进行操作。也就是说，能量大于吸收材料的带隙的泵浦光子产生电子-空穴对，其再组合并在发射层的带隙处或附近发出具有能量的光子。虽然转换结构在原理上可为均匀半导体，但是均匀层的效率较低，这是由于在表面上产生的载体具有相对高概率的不辐射性重组。因此，通过更复杂的结构可获得更高的效率，所述结构诸如晶格匹配异质结构，其中带隙从一层至下一层而具有能量，以产生限制载体的势阱和防止载体扩散到自由表面上的窗口层。可通过使用尺寸足够小的势阱获得甚至更高的效率，使得量子禁闭效应促进辐射性重组。
为了利用量子禁闭制造高效率半导体向下转换结构，所述结构的典型层和相关设计考虑包括势阱层、吸光层和窗口层的一个或多个。为了实现有效的转换，在一定程度上被包括在RSC中的所有这些层优选互相晶格匹配地生长或以假晶方式生长，以防止产生引起不辐射性重组的结构缺陷。现在，关注每个这些层的类型的设计考虑。
势阱层具有标称与理想发射光子能量(Ee)相等但可稍小于理想Ee的带隙能量(Epw)。在势阱层的厚度足够小的情况下，由于阱中的量子化相关的能量级导致带隙能量Epw和发射能Ee之间的差。虽然在公开的实施例中，尤其关注显示器类型的应用以及普通发光应用，构思了任何颜色或波长以及它们的组合的发射光为可见光，并且具体为红光、绿光和蓝光。因此，尤其关注RSC设计，势阱层能够发出至少红光和/或绿光，并且在一些情况下，发出蓝光。(在许多情况下，通过结合到RSC上的诸如LED的电致发光显示器供应蓝光，并且因此在那些情况下，RSC不需要含有被设计为发射蓝光的势阱层。)术语“红”、“绿”或“蓝”可合理地应用到大范围的光子能量(或波长)，但是针对讨论的目的，可针对红色选择约2eV(对应于约620nm的波长)、或甚至1.9eV(约650nm的波长)的代表性光子能量，并针对绿色选择约2.3eV(约540nm的波长)的代表性光子能量。这些值不应被理解为限制，而是它们在当考虑用于势阱层的特定材料的合适性时为器件设计者提供一些指导。
吸光层具有的带隙能量(Ea)小于泵浦光谱的大部分的光子能量，从而多数泵浦光被吸收并转换为电子-空穴对。给定泵浦光的典型光谱宽度(或光子能量范围)，在泵浦光谱的峰值处，吸光层的带隙Ea理想地比光子能量Epump小几百meV。对于有效吸收，超过约200meV的差是理想的。还注意，吸光层可形成限制势阱中的载体的“阱”或“阻挡层”。阻挡层高度Ea和势阱能量Epw之间的差优选明显大于在器件的工作温度(T)时的可用热能。通常，Ea-Ee，或Ea-Epw，大于10KBT，其中KB是Boltzmann常数，而T是凯氏度数下的工作温度，从而最小化光致发光强度对温度的依赖。大于200meV的差值以及优选大约300meV的差值是理想的。
窗口层的带隙能量(Ew)高于泵浦光子能量分布，以允许泵浦光有效穿透到达吸光层和/或势阱层。对于典型的GaInN泵浦LED，窗口带隙理想为约200meV或高于在LED光谱的中心，即在泵浦光的峰值波长处的光子能量Epump。注意，将这种考虑与在吸光层中有效地吸收泵浦光的理想相结合，意味着在吸光层的带隙和窗口层的带隙之间可存在约400meV或更大的差，从而自动提供阻挡层以防止在窗口-吸光层界面处产生的载体扩散到外部窗口表面并且不辐射性结合。
提供图3和图4以支持以上对设计考虑的讨论。
在图3中，以示意性剖视图的方式示出了诸如RSC 310半导体层构造。RSC 310被示出为包括半导体窗口层312，半导体吸光层314、半导体势阱层316和另一半导体层318，所述RSC用泵浦光320照明并发射输出光322。层318可为与窗口层312类似或相同的另一窗口层，或者其可为被称作“青光阻挡层”的滤光层。青光阻挡层可设有大约和理想地在一定程度上小于(通常小几meV至几十meV)吸光层的带隙能量Ea的带隙能量Ecb，使得青光阻挡层可有效地吸收通过泵浦光源供应并透射通过RSC的其它层的基本所有短波长光。然而，青光阻挡层的带隙能量Ecb还理想地基本高于发射能Ee，使得源于势阱的再发射光被高度透射。关于此可参见于2008年6月26日提交的待审美国专利No.61/075,918“Semiconductor Light Converting Construction(半导体光转换构造)”(代理人案卷号No.64395US002)。如果层318是青光阻挡层，则输出光322可基本不含泵浦光320的量。另一方面，如果层318是窗口层，则输出光322可包括一些(包括可观的量的)泵浦光320，这取决于RSC 310的吸光层和势阱的设计。
在图4中，能量(例如，带隙能量或光子能量)相对于水平轴线绘制，水平轴线细分为代表可在RSC中找到的不同类型的层或区域。示出了窗口层的带隙能量(Ew)、吸光层的带隙能量(Ea)、势阱的带隙能量(Epw)和青光阻挡层的带隙能量，并且示出了泵浦光分布的峰值能量(Epump)和势阱再发射的光的能量(Ee)。根据以上描述，保持以下各参数间的近似关系是理想的，所述参数即：
Figure BDA0000127120290000121
Ee≈2eV(红光)
Ee≈2.3eV(绿光)
在包含诸如CdMgZnSe合金的含镉半导体材料的RSC器件中这些关系可容易保持。在CdMgZnSe合金***中，无论对于红发射光和/或绿发射光，具有所有理想带隙值的紧密晶格匹配材料可通过合理改变合金组分实现。因此，CdMgZnSe是用于被设计为用于全色彩发光(例如，RGB)应用的RSC中的高度有利的合金***。
描绘了多种II-VI和III-V半导体化合物和元素半导体晶体的特性的图5的带隙对晶格常数图解释了这个优点。由粗线包围的区域510对应于CdMgZnSe合金中可实现的带隙对晶格常数值的范围。在附图中还包括代表对应于红发射光(～620nm)的带隙能量的线512，代表对应于绿发射光(540nm)的带隙能量的线514，代表大于绿发射光并因此在许多实施例中适合于吸光层的带隙能量300meV的线516，以及在线516上方的因此在许多实施例中适合于窗口层代表带隙能量500meV的线518。
在图5中，矩形区域520指示这样的区，其中适合于红发射光和绿发射光二者以及适合于吸光层和窗口层的晶格匹配层可生长。注意，在该CdMgZnSe材料***中，适合用作红光发射势阱层的合金不与InP完美晶格匹配，使得假如总体结构是用于InP生长基板的假晶时这种合金可需要在小压应变条件下生长。从图5中还清楚的是，在半导体合金中不包括镉或汞的情况下，不存在直接带隙能量足够小以发射620nm的红光的II-VI材料。
然而，显而易见的是，在存在镉并添加碲时，已发现可制成至少适合于绿光发射向下转换结构的晶格匹配合金。在图6的带隙对晶格常数图中示出，粗线包围的区域610代表在MgZnSeTe合金***中可用的可能的带隙能量和晶格常数的区域。包括ZnSeTe的合金的这种合金可在均匀的一层或多层中利用公知的外延生长过程在具有少量或没有镉(例如，少于0.01重量％镉，或小于0.001重量％镉)的层中制成。这种合金还可在均匀的一层或多层中在具有少量或没有汞(例如，少于0.1重量％汞，或小于0.01重量％汞)的层中制成。这种合金还可被制为符合RoHS规定。
图6的MgZnSeTe***(区域610)是RSC器件中基本不含Cd的单色绿发射光的推荐选择，并且MgZnSeTe层适合在InP基板上生长。用于绿光发射势阱、吸光层以及窗口层的包括ZnSeTe合金的合适的基于MgZnSeTe的合金可与InP基板晶格匹配。目前尽管缺乏关于带隙能量对对应于MgSeTe合金子***的区域610的上部中的组合物之间的精确关系的技术群体的认证，其在图6中通过形成区域610的边界的粗线之一的虚线或断裂线示出。
表2中提供了用于蓝色泵浦光(例如，450nm峰值波长)的示例性绿光发射向下转换层结构。该结构使用用于所述构造的窗口层、吸光层和势阱的基于MgZnSeTe的合金，包括ZnSeTe合金。由于带隙对晶格常数值的不确定性，因此列出的组合物是大概的。
表2
  生长次序   组合物   厚度(nm)   带隙能量(eV)   注释
  5   Mg0.6Zn0.4Se0.6Te0.4   500   3.0   窗口层
  4   Mg0.3Zn0.7Se0.5Te0.5   100   2.6   吸光层
  3   ZnSe0.5Te0.5   2   2.2   量子阱
  2   Mg0.3Zn0.7Se0.5Te0.5   500   2.6   吸光层
  1   Ga0.47In0.53As   100   III-V蚀刻障碍物
  InP   (非常大)   III-V基板
当然，也可利用基于MgZnSeTe的合金制备与表2的实施例类似但含有额外势阱和额外吸光层并且任选地还包括青光阻挡层的实施例。表中所示的量子阱的带隙能量(Epw)的值为2.2eV，其由于量子效应而期望产生峰值能量在约2.2和2.3eV之间的再发射光(即，绿光)。
读者应当理解，在后续处理步骤中，如果需要的话形成RSC的半导体层可粘合到诸如蓝光发射LED的电致发光泵浦光源上，其粘合方式是窗口层(在表2中生长次序为5)位于LED和势阱(在表2中生长次序为3)之间，此后，InP生长基板诸如通过蚀刻被去除，从而允许势阱产生的绿光逸出RSC。这种RSC的被设计为面对泵浦光源的表面是最后生长RSC器件层的半导体层叠堆的构造被称作“标准取向”。本文公开的半导体叠堆也可利用“反向取向”制造，其中RSC的被设计为面对泵浦光源的表面是首先生长RSC器件层的表面。如果使用反向取向，则由玻璃或其它合适材料制成的载体窗口可附着到叠堆的与生长基板相对的一侧，并且在将RSC附着到泵浦光源之前，可随后移除生长基板。关于此，参见2009年5月5日提交的美国专利申请No.61/175,636，“Re-Emitting Semiconductor Carrier Devices For Use WithLEDs and Methods of Manufacture”(与LED一起使用的再发光半导体载体器件及其制造方法)(代理人案卷号No.65435US002)，该申请以引用方式并入本文。
给定选择MgZnSeTe合金(包括MgZnSeTe合金)作为无镉绿光发射RSC的材料，器件设计者面临的挑战是，在期望将绿发射光和红发射光组合到单个器件中的那些情况下，识别与该绿光转换器相容的适合用作红光发射势阱的有效无镉材料。这可通过用于向下转换为红色的III-V层的混合一体化来容易实现。
对于红光发射势阱，与GaAs基板晶格匹配的AlGaInP合金***是良好的备选物。该合金***可被认为包括GaInP材料。一些AlGaInP合金在商业上用于制造高效红光LED；这种材料也可用于制造良好光学向下转换器。
带隙能量对与GaAs晶格匹配的AlGaInP合金的组合物(即，(AlxGa1-x)0.5In0.5P形式的组合物)的曲线图示于图7中。附图中的所述数据得自E.F.Schubert的发光二极管(Cambridge University Press，Cambridge，UK)。根据这些组合物，可实现1.9eV(653nm)和2.2eV(555nm)之间的直接带隙能量。为了产生发射620nm(2.0eV)红光波长的势阱，可使用x≈0.10的组合物。为了产生带隙为在势阱能量以上0.2eV的吸光层，可使用x≈0.46的组合物。
为了产生带隙能量足够大以有效透射泵浦光的窗口层，可指望不是AlGaInP合金但与该合金相容的半导体材料。例如，典型的RSC***可使用峰值波长为约450nm(2.8eV)的蓝色泵浦光。为了避免在窗口层中的蓝色泵浦光吸收，窗口层的带隙能量理想地大于约3.0eV。图7示出了不存在这种AlGaInP的组合物的情况。
然而，可产生与GaAs晶格匹配的II-VI合金，其带隙能量大于3.0eV，其可用作用于红光发射器的蓝光泵浦的窗口。该应用的推荐备选是BeMgZnSe，其可在GaAs上晶格匹配地生长，其带隙为3.1eV(在Be0.14Mg0.26Zn0.6Se组合物中)。通过采用这种材料作为窗口层，将用于蓝色泵浦光(450nm，或2.76eV)的红光发射RSC向下转换器的示例性层结构在表3中列出：
表3
  生长次序   组合物   厚度(nm)   带隙能量(eV)   注释
  5   Be0.14Mg0.26Zn0.6Se   500   3.1   窗口层
  4   (Al0.46Ga0.54)0.5In0.5P   100   2.2   吸光层
  3   (Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P   2   1.97   量子阱
  2   (Al0.46Ga0.54)0.5In0.5P   500   2.2   吸光层
  1   AlGaAs   100   III-V蚀刻障碍物
  GaAs   (非常大)   III-V基板
再者，也可利用基于AlGaInP和BeMgZnSe的合金制备与表3的实施例类似但含有额外势阱和额外吸光层并且任选地还包括青光阻挡层的实施例。表中所示的量子阱的带隙能量(Epw)的值为1.97eV，其由于量子效应而期望产生峰值能量为约2eV的再发射光(即，红光)。
引导红光发射势阱的蓝色泵浦光的另一替代方法是使用绿光发射势阱的蓝色泵浦光，然后利用该势阱的绿发射光泵浦红光发射势阱。这种布置被称作“二重向下转换”。根据该布置，如果窗口层与红光发射势阱一起使用，则窗口层的带隙能量低于使用直接蓝色泵浦光的情况。例如，如果来自第一势阱的绿发射光的峰值为540nm(2.3eV)，则为了避免绿发射光的任何实质部分的吸收，与红光发射势阱一起使用的窗口层的带隙能量理想地大于约2.5eV。(与上述针对直接蓝光泵浦的用于窗口层的理想带隙能量大于约3eV的情况相比。)从图6中清楚的是，添加少量Be或S的ZnSe可提供直接带隙能量为约2.7eV且于GaAs晶格匹配的II-VI材料。因此，这种材料适合用于窗口层。表4中列出了采用与绿光(540nm)泵浦光一起使用的红光发射势阱的示例性RSC层结构。用于Be的所列的这种组合物是大概的。
表4
  生长次序   组合物   厚度(nm)   带隙能量(eV)   注释
  5   Be0.03Zn0.97Se   500   2.7   窗口层
  4   (Al0.46Ga0.54)0.5In0.5P   100   2.2   吸光层
  3   (Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P   2   1.97   量子阱
  2   (Al0.46Ga0.54)0.5In0.5P   500   2.2   吸光层
  1   AlGaAs   100   III-V蚀刻障碍物
  GaAs   (非常大)   III-V基板
量子阱的带隙能量(Epw)也是1.97eV，对应于红光的发射光。也可利用基于AlGaInP和BeZnSe的合金制备与表4的实施例类似但含有额外势阱和、吸光层和/或青光阻挡层的实施例。
还可能的是，具有间接带隙的半导体材料用于AlGaInP/GaAs红光向下转换器的晶格匹配窗口材料。例如，Al0.5In0.5P(间接带隙能量为约2.28eV)或Be1-xZnxTe(x□0.1，间接带隙能量为约2.7eV)可适合作为红光发射势阱的绿泵浦光的窗口。
纵观以上，可看出包括例如诸如AlGaInP或GaInP合金的III-V半导体的基本无Cd红光发射势阱可与包括例如诸如BeMgZnSe、BeZnSe、MgZnSSe或BeZnSSe的II-VI半导体的无Cd晶格匹配窗口层以及无Cd晶格匹配吸光层结合，从而提供也基本无Cd的半导体叠堆或RSC(如果需要的话)。此外，例如诸如MgZnSeTe、ZnSeTe、BeMgZnSe或MgZnSSe的II-VI半导体的无Cd绿光发射势阱可与例如诸如MgZnSeTe、ZnSeTe、BeMgZnSe或MgZnSSe的合金的另一II-VI半导体的无Cd晶格匹配窗口层以及无Cd晶格匹配吸光层组合，从而提供也基本无Cd的半导体叠堆或RSC(如果需要的话)。在一些情况下，半导体构造的II-VI半导体层可生长在含镉的基板或缓冲层，例如CdZnSe缓冲层上，但是这种缓冲层和基板可随后通过蚀刻或其它合适技术去除，使得完成的半导体构造或器件基本无Cd。
利用产生红光直接泵浦方法或二重向下方法以及用于产生绿光的表2的诸如MgZnSeTe或ZnSeTe合金的无镉的II-VI半导体，可制造用于全色彩显示的RGB像素以及非像素化白光发射器。
图8是像素化RGB光源810的示意性剖视图，所述像素化RGB光源包括如本文所述与蓝光泵浦、绿光发射RSC 814和蓝光泵浦、红光发射RSC 816结合的诸如GaInN LED的蓝光发射电致发光器件812。这些组件的任何或所有可基本无Cd，并且可符合RoHS规定。电致发光器件812包括三个分离的可到达的蓝光发射光源812a、812b、812c。来自光源812a的蓝发射光被允许出射到光源810外，而不需要任何通过任何RSC的向下转换。来自光源812b的蓝泵浦光被RSC 814截获，其将蓝泵浦光向下转换为带有很少或不带有残留的蓝光的绿发射光。RSC 814可包括由II-VI半导体组成的势阱，所述半导体诸如MgZnSeTe、ZnSeTe、BeMgZnSe或MgZnSSe的合金。来自光源812c的蓝泵浦光被RSC 816截获，其将蓝泵浦光转换为带有很少或不带有残留的蓝光的红发射光。RSC 816可包括由III-V半导体组成的势阱，所述半导体诸如A1GaInP或GaInP的合金。
在图8中，包括绿光发射和红光发射RSC的外延层可在不同基板上分别生长，例如，绿光发射器可生长在InP基板上，而红光发射器可生长在GaAs基板上。在这种情况下，RSC可粘合到电致发光器件812，并在分离的工艺步骤中图案化为像素。可通过在具有图案化绿光发射RSC或像素814的电致发光器件812上提供平面化层818而有利于将红光发射RSC粘合到所述结构上。在图8的构造中，平面化层818理想地对于电致发光器件812的蓝发射光和RSC 814的绿发射光二者高度透明。
虽然在图8中仅示出了一个复合RGB像素，但是读者将理解光源810可含有大阵列的这种像素。
图9是另一像素化RGB光源910的示意性剖视图。所述光源还可包括蓝光发射电致发光器件812，其具有分别可到达的蓝光发射光源812a、812b、812c。光源910可包括参照图8描述的相同的蓝光泵浦、绿光发射RSC 814。然而。光源910还可包括蓝光泵浦、绿光发射RSC912以及绿光泵浦、红光发射RSC 914。如本文所述，这些组件的任何或所有可基本无Cd，并且可符合RoHS规定。
与图8的实施例相似，来自光源812a的蓝发射光被允许出射到光源910外，而不需要通过任何RSC的任何向下转换。同样与图8的实施例相似，来自光源812b的蓝泵浦光被RSC 814截获，其将蓝泵浦光转换为带有很少或不带有残留的蓝光的绿发射光。如上所述，RSC 814可包括由II-VI半导体组成的势阱。来自光源812c的蓝泵浦光被RSC912截获，同样，其将蓝泵浦光的一些或全部向下转换为任选地带有一些残留的蓝色泵浦光的绿发射光。绿光和任选的蓝光随后被RSC 914截获，其将绿光和任选的蓝光向下转换为红发射光。RSC 914可包括由III-V半导体组成的势阱，所述半导体诸如AlGaInP或GaInP的合金。
与图8的风格类似，在图9的实施例中包括绿光发射和红光发射RSC的外延层可在不同基板上分离生长。因此，不同类型的RSC可粘合到电致发光器件812，并在分离的工艺步骤中图案化为像素。可通过在具有图案化绿光发射RSC或像素814、912的电致发光器件812上提供平面化层918而有利于将红光发射RSC粘合到所述结构上。如前所述，平面化层918理想地对于电致发光器件812的蓝发射光和RSC 814、912的绿发射光二者高度透明。
图8和图9的器件可利用包括以下步骤的方法制造：将绿光发射RSC半导体叠堆粘合到蓝光泵浦LED上；从RSC半导体叠堆上去除生长的基板(例如，InP)；在绿光发射RSC上制造提取特征；将绿光发射RSC图案化为像素；用透明材料涂覆并平面化所述器件；将红光发射RSC粘合到平面化装置(具有像素化绿光转换器的蓝光LED)上；从红光发射RSC上去除生长的基板(例如，GaAs)；在红光发射RSC上制造提取特征；将红光发射RSC图案化为像素；制造用于电连接到泵浦LED的vias。
图10是基于复合RGB图像元件或像素的阵列的图像产生***的区域1010或其一部分的示意性俯视图。复合或全色彩RGB像素1011的每个由一组三个分量色彩元素(有时称为“子像素”)组成：一个(“R”)发射红光，一个(“G”)发射绿光，并且一个(“B”)发射蓝光。六个全色彩像素1011示于图10中，但是根据需要可使用少于六个或比六个多得多的像素，例如，几十个、几百个或几千个。在图8和图9中可实现全色彩像素1011，其中红发射光和绿发射光通过RSC元件提供，而蓝光直接通过同时用于泵浦红光发射器和绿光发射器的蓝色LED阵列提供。作为另外一种选择，蓝光也可通过RSC提供，并且可选择泵浦LED元件发射波长短于蓝光波长的光，诸如紫光。针对成像，图像产生***1010中的红光发射器、绿光发射器和蓝光发射前的每个理想地独立可寻址。这可通过“有源”或“无源”矩阵方案实现。在有源矩阵方法中，每个泵浦LED元件与专用开关电路相关，使得施加到所述开关的逻辑信号导致驱动电流施加到泵浦LED元件。在无源矩阵方法中，泵浦LED元件的阳极和阴极连接到行列电极；在接触特定像素的所述阳极和阴极的电极上施加充足电势导致从该像素发射光。
基于RSC制造像素阵列的方法的细节在PCT公开WO2008/109296 A1(Haase)和WO 2009/048704 A2(Kelley等人)中描述，以及以下共同提交的美国申请中描述，即：于2008年6月5日提交的61/059,073(代理人案卷号为No.64095US002)；于2008年8月14日提交的61/088,953(代理人案卷号为No.64355US002)；于2008年9月8日提交的61/095,205(代理人案卷号为No.64404US002)；以及61/140,697(代理人案卷号为No.64411US002)，所有申请以引用方式并入本文。
可用于各种RSC器件上的光提取特征包括覆层粒子、纳米结构以及蚀刻结构，包括湿蚀刻和/或干蚀刻，并且包括提取特征，诸如在通过引用方式并入本文的于2009年5月5日提交的美国申请No.61/175,640“Re-Emitting Semiconductor Construction With EnhancedExtraction Efficiency(具有提高的提取效率的再发光半导体构造)”中描述的那些。
按此方式制造的红光发射和绿光发射RSC可用于生产针对适应性照明的大的全色彩RGB像素或针对成像的小RGB像素。作为另外一种选择，它们可用于通过以下方式制造固定光谱白光发射器，即，通过图案化红光发射器和绿光发射器，或不图案化，通过将红光发射RSC设计为透射一些绿光和蓝光并将绿光发射RSC设计为透射一些蓝光，从而制成非像素化白光发射器。在另一实施例中，可制造独立的绿光发射器、红光发射器或其它颜色/波长的光的发射器或其它颜色/波长的光的组合的发射器。利用本申请的教导，这些实施例的每个可制为具有势阱、吸光层、窗口层和可构成RSC的其它组成的半导体层(以及可不包括诸如粘合材料、连接线、电接触材料、密封材料等的半导体器件的其它器件组件)，它们可以全都基本无Cd、无Hg和/或无As，并且符合RoHs规定，使得每个这种器件本身也可为无Cd、无Hg和/或无As，并符合RoHs规定。
本申请的教导还可用于生产这样的器件或构造，其整体可被认为基本无镉和/或其它选择的材料(例如汞和/或砷)，但是所述器件或构造可包括一个或多个自身考虑不是基本没有这种选择的材料的组分，并且该组分实际上可含有相当可观或甚至大量的这种选择的材料。在这种实施例中，含有相当量或大量镉和/或其它选择的材料的器件/构造的组分可通过器件/构造的不含或基本不含这种材料的其它组分补偿，使得在平均上，所述器件/构造整体上被认为具有相对少量的这种材料。就形成RSC的半导体层叠堆而言，RSC可例如包括势阱层，其由镉浓度可为例如5重量％或10重量％的半导体材料构成。但是，在该叠堆中的半导体层，例如，窗口层和/或吸光层可含有少量或不含镉，例如，当分别考虑时，它们可为基本无Cd的。相对于含有相当量或大量镉的势阱层的重量或质量来说，含有少量或不含镉的层的合并重量或质量可足够大，使得作为整体的半导体叠堆含有低总量的镉，例如，少于0.01重量％，并且可符合RoHs规定。在相似半导体叠堆的替代形式的实施例中，所述相似半导体叠堆形成的RSC可被制为和可包含多个势阱层，这些势阱层的任何一些或所有可独立含有相当量或大量的镉或其它选择的材料，其含量为例如大于0.01重量％、大于0.1重量％、大于1重量％或大于5或10重量％。在这种实施例中，半导体叠堆的其它层可基本无Cd，并且这些无Cd的层可占据所述叠堆的足够大的比重，使得所述半导体叠堆整体而言保持非常少量的镉，例如少于0.01重量％，使得通过所述叠堆形成的RSC符合例如RoHS规定。注意，在RSC的一个或多个构成层不是基本无Cd但是RSC整体基本无Cd的情况下，含Cd的层可为一个或多个势阱层，或可为包含RSC的一个或多个其它构成层。
由于本发明的被认为是相对于可能采用的传统实施例(例如，仅诸如CdMgZnSe的含镉材料)不利的各方面，本文公开的无镉，无汞和/或无砷的实施例将很可能被认为是不合要求的，并且在当前教导之前可能会被本领域技术人员认为是无用的而被丢弃或拒绝。这种感觉上的缺点可包括：增加了工艺复杂性，需要两个晶圆粘合步骤将红光发射RSC和绿光发射RSC附着到泵浦LED晶圆上；增加了与使用的每个泵浦LED的晶圆耗用两个而不是一个昂贵基板(例如，一个是InP晶圆，一个是GaAs晶圆)相关的费用；尤其关于在红光发射RSC中使用的吸光层限制带隙能量的上限，因而潜在牺牲了温度稳定性或性能；由ZnSeTe合金构成的势阱的效率不被很好地理解，并且对于一些应用可能效率过低；MgZnSeTe和ZnSeTe合金的质量不被很好地理解，并且对于一些应用可能不足。
除以上讨论的特定材料和结构之外，用于实现红光发射器、绿光发射器和/或蓝光发射器、像素化RGB发射器、白光发射器和其它颜色光发射器(其中的任何或所有可基本无Cd、无Hg和/或无As)的其它方法也是可能的。在一个方法中，绿光发射器可在蓝光发射电致发光器件上独自生长，例如，基于GaN的蓝光泵浦光发射LED。在这种情况下，绿光发射器可以按光的方式或按电的方式通过LED的蓝发射光泵浦。关于此，可参照在AlGaInN半导体中采用量子原子团的器件，例如，美国专利7,217,959(Chen)和美国专利申请公开US 2005/0230693(Chen)。红发射光可随后利用光学向下转换势阱提供，诸如关于以上表3和表4讨论的AlGaInP或GaInP结构。
在其它实施例中，绿光发射器和红光发射器可独自生长。例如，基于压应变ZnSeTe量子阱，在如上所述的GaAs基板上生长的利用AlGaInP或GaInP合金的红光发射势阱或RSC可随后用作绿光发射势阱或RSC的生长基板。在这种情况下，吸光层和/或窗口层可由与GaAs晶格匹配的或GaAs的假晶的BeMgZnSe或MgZnSSe半导体合金制造。
在本文还构思了利用其它III-V材料***的红光发射势阱或RSC，所述III-V材料***诸如来自基于AlInGaAsNPSb的稀氮化物半导体***的合金。参照美国专利申请公开US 2008/0111123(Tu等人)。在一个方法中，基于In0.1Ga0.9N0.002P0.998和发射近625nm的光的势阱可与GaP基板晶格匹配地生长。GaP可用作泵浦420nm的光的吸光层，并且也可使用由ZnS或ZnSSe构成的晶格匹配的窗口层。
最后，可再提醒读者的是，本文描述的用于制造含有红光元件、绿光元件和蓝光元件的混合像素阵列的方法也可用于产生无镉版本的单色向下转换半导体器件，以及多线路或白色向下转换的半导体器件。
除非另外指示，本说明书和权利要求书中用来表示数量、特性量度等的所有数值应当理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，说明书和权利要求书中列出的数值参数均为近似值，并且根据本领域内的技术人员利用本专利申请的教导内容获得的所需特性而改变。每一个数值参数并不旨在限制等同原则在权利要求书保护范围内的应用，至少应该根据所报告数值的有效数位和通过惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。虽然限定本发明大致范围的数值范围和参数是近似值，但就本文所述具体实例中的任何数值而言，都是按尽量合理的精确程度给出。然而，任何数值可以很好地包含与测试或测量限制相关的误差。
在不偏离本发明范围和精神的前提下，对本发明的各种修改和更改对于本领域的技术人员来说应是显而易见的，而且应该理解，本发明不仅限于本文所提供的示例性实施例。例如，除非另外指出，读者应该假设一个公开的实施例的特征也可以应用于所有其它公开的实施例。应该理解，所有本文引用的美国专利、专利申请公开和其它专利和非专利文档通过引用的方式并入，达到它们不与上述公开抵触的程度。

Claims (43)

1.一种半导体构造，其包括：
第一势阱，所述第一势阱用于将具有第一光子能量的光转换为具有更小的第二光子能量的光，所述第一势阱包括第一III-V半导体；以及
窗口，所述窗口具有大于所述第一光子能量的带隙能量，所述窗口包括第一II-VI半导体。
2.根据权利要求1所述的构造，其中所述第一势阱是假晶。
3.根据权利要求1所述的构造，其中所述窗口基本无Cd。
4.根据权利要求1所述的构造，其中所述半导体构造符合RoHS规定。
5.根据权利要求1所述的构造，其中所述具有第一光子能量的光包括UV光、紫光、蓝光和/或绿光。
6.根据权利要求1所述的构造，其中所述具有第二光子能量的光包括红光。
7.根据权利要求1所述的构造，其中所述构造是假晶并设置在包括第二III-V半导体的基板上。
8.根据权利要求7所述的构造，其中所述第二III-V半导体包括GaAs。
9.根据权利要求1所述的构造，其中所述第一III-V半导体包括GaInP或AlGaInP。
10.根据权利要求1所述的构造，其中所述第一II-VI半导体包括BeMgZnSe或BeZnSe。
11.根据权利要求1所述的构造，其中所述第一II-VI半导体包括MgZnSSe或BeZnSSe。
12.根据权利要求1所述的构造，其中所述第一势阱是假晶半导体层的叠堆的组分，所述假晶半导体层的叠堆包括一个或多个吸光层以及任选地一个或多个额外的势阱，并且其中所述半导体层的叠堆的层各自包括AlGaInP。
13.根据权利要求1所述的构造，其中所述第一势阱是假晶半导体层的叠堆的组分，所述假晶半导体层的叠堆包括一个或多个吸光层以及任选地一个或多个额外的势阱，并且其中所述半导体层的叠堆基本无Cd。
14.根据权利要求1所述的构造，所述构造设置在适于发射具有所述第一光子能量的光的光源上。
15.一种发光***，其包括：
根据权利要求1所述的构造，所述构造设置在适于发射具有所述第一光子能量的光的光源上；以及
第二势阱，所述第二势阱用于将具有第一光子能量的光转换为具有小于所述第一光子能量但大于所述第二光子能量的第三光子能量的光，所述第二势阱包括第二II-VI半导体。
16.根据权利要求15所述的***，其中所述第二势阱基本无Cd。
17.根据权利要求15所述的***，其中所述第二势阱是假晶半导体层的叠堆的组分，所述假晶半导体层的叠堆包括一个或多个吸光层以及任选地一个或多个额外的势阱，并且其中所述半导体层的叠堆整体基本无Cd。
18.根据权利要求15所述的***，其中所述具有第一光子能量的光包括UV光、紫光和/或蓝光，并且所述具有第三光子能量的光包括绿光。
19.根据权利要求15所述的***，其中所述第二II-VI半导体包括MgZnSeTe或ZnSeTe。
20.根据权利要求15所述的***，其中所述第二II-VI半导体包括BeMgZnSe或MgZnSSe。
21.一种发光***，其包括：
根据权利要求1所述的构造；
光源，所述光源适于发射具有大于所述第一光子能量的第三光子能量的光；以及
第二势阱，所述第二势阱用于将所述具有所述第三光子能量的光转换为所述具有第一光子能量的光，所述第二势阱包括第二II-VI半导体。
22.根据权利要求21所述的***，其中所述第二势阱基本无Cd。
23.根据权利要求21所述的***，其中所述第二势阱是假晶半导体层的叠堆的组分，所述假晶半导体层的叠堆包括一个或多个吸光层以及任选地一个或多个额外的势阱，并且其中所述半导体层的叠堆整体基本无Cd。
24.根据权利要求22所述的***，其中所述第二II-VI半导体包括MgZnSeTe或ZnSeTe。
25.根据权利要求22所述的***，其中所述第二II-VI半导体包括BeMgZnSe或MgZnSSe。
26.根据权利要求21所述的***，其中所述具有第三光子能量的光包括UV光、紫光和/或蓝光，所述具有第一光子能量的光包括绿光，并且所述具有第二光子能量的光包括红光。
27.根据权利要求21所述的***，其中所述第二势阱设置在所述光源和根据权利要求1所述的构造之间。
28.一种半导体构造，其包括：
第一势阱，所述第一势阱用于将具有第一光子能量的光转换为具有更小的第二光子能量的光，所述第一势阱包括第一II-VI半导体；
其中所述第一势阱和所述半导体构造中的至少一个整体上基本无Cd。
29.根据权利要求28所述的构造，其中所述第一II-VI半导体是InP的假晶。
30.根据权利要求28所述的构造，其中所述第一II-VI半导体包括MgZnSeTe或ZnSeTe。
31.根据权利要求28所述的构造，其中所述第一II-VI半导体包括BeMgZnSe或MgZnSSe。
32.根据权利要求28所述的构造，其中所述具有第一光子能量的光包括UV光、紫光和/或蓝光，并且所述具有第二光子能量的光包括绿光。
33.根据权利要求28所述的构造，所述构造与适于发射具有所述第一光子能量的光的光源结合。
34.一种半导体构造，其包括：
第一势阱，所述第一势阱用于将具有第一光子能量的光转换为具有更小的第二光子能量的光，所述第一势阱包括第一III-V半导体；以及
窗口，所述窗口具有大于所述第一光子能量的带隙能量，所述窗口包括第二III-V半导体。
35.根据权利要求34所述的构造，其中所述第一势阱与所述窗口晶格匹配。
36.根据权利要求34所述的构造，其中所述第二III-V半导体具有间接带隙。
37.根据权利要求34所述的构造，所述构造设置在适于发射具有所述第一光子能量的光的光源上。
38.根据权利要求34所述的构造，所述构造进一步包括：
第二势阱，所述第二势阱用于将具有第三光子能量的光转换为所述具有第一光子能量的光，所述第二势阱包括第一II-VI半导体；
其中所述第三光子能量大于所述第一光子能量。
39.根据权利要求38所述的构造，其中所述第二势阱包括在半导体叠堆中，并且所述第二势阱和所述半导体叠堆的至少一个作为整体基本无Cd。
40.根据权利要求38所述的构造，其中所述具有第三光子能量的光包括蓝光、紫光和/或UV光，所述具有第一光子能量的光包括绿光，并且所述具有第二光子能量的光包括红光。
41.根据权利要求38所述的构造，其中所述第一III-V半导体包括AlGaInP，所述第二III-V半导体包括AlInP，并且所述第一II-VI半导体包括MgZnSeTe或ZnSeTe。
42.根据权利要求38所述的构造，其中所述第一II-VI半导体包括BeMgZnSe或MgZnSSe。
43.根据权利要求38所述的构造，所述构造设置在适于发射具有所述第三光子能量的光的光源上。
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