DE102014111058A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

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Christoph Eichler
Adrian Avramescu
Teresa Wurm
Jelena Ristic
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelementes und ein optoelektronisches Bauelement mit einer aktiven Zone (3) zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung, wobei die aktive Zone (3) an wenigstens eine Schichtanordnung (100, 200) aus einem halbleitenden Material angrenzt, wobei die Schichtanordnung (100, 200) wenigstens zwei Schichten aufweist, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen den zwei Schichten ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der zwei Schichten und in den zwei Schichten ein Spitzendotierbereich (6, 13) vorgesehen ist, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung des Spitzendotierbereiches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % einer maximalen Dotierung des Spitzendotierbereiches ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung gemäß Patentanspruch 34.
  • Im Stand der Technik sind optoelektronische Bauelemente wie beispielsweise Halbleiterlaser bekannt, die eine aktive Zone zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung aufweisen. An die aktive Zone grenzen eine Wellenleiterschicht und eine Mantelschicht an. Die aktive Zone ist zwischen einer p-dotierten Schichtanordnung und einer n-dotierten Schichtanordnung angeordnet. Für eine gute elektrische Leitfähigkeit sind die Schichtanordnungen positiv dotiert beziehungsweise negativ dotiert. Die Schichtanordnungen weisen beispielsweise halbleitendes Material wie z.B. Galliumnitrid, Aluminium-Galliumnitrid, Indium-Galliumnitrid, Zinkoxid, Magnesiumzinkoxid oder Aluminium-Indium-Galliumnitrid auf.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelementes bereitzustellen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 34 gelöst. Ein Vorteil des beschriebenen optoelektronischen Bauelementes besteht darin, dass eine Absorption der elektromagnetischen Strahlung in den Wellenleiterschichten durch eine geringe positive und/oder negative Dotierung reduziert wird. Gleichzeitig weist das optoelektronische Bauelement einen geringen Spannungsabfall auf, indem an Grenzflächen zwischen Schichten mit unterschiedlichen Bandlücken für freie Ladungsträger ein Spitzendotierbereich, d.h. ein Dotierungspeak angeordnet ist. In dem Bereich zwischen der aktiven Zone und dem Spitzendotierbereich kann eine niedrige positive oder negative Dotierung vorliegen, insbesondere kann auf eine Dotierung auch vollständig verzichtet werden. Die niedrige oder fehlende Dotierung in der Wellenleiterschicht sorgt dafür, dass die elektromagnetische Strahlung in der Wellenleiterschicht nicht oder kaum durch den Dotierstoff absorbiert wird. Gleichzeitig wird für eine gute Effizienz ein geringer Spannungsabfall an den Grenzflächen der Schichten mit unterschiedlichen Bandlücken durch die Spitzendotierbereiche an den Grenzflächen erreicht. Die Spitzendotierbereiche sind in der Weise gewählt, dass ein Spannungsabfall zwischen den verschiedenen Materialschichten reduziert ist.
  • Der Spitzendotierbereich weist in der Richtung weg von der aktiven Zone einen Anstieg der Dotierung um wenigstens 10% und anschließend nach einem maximalen Wert einen Abfall um wenigstens 10% auf. Die 10% sind auf den maximalen Wert der Spitzendotierung bezogen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Anstieg größer als 10%, beispielsweise größer als 50%, beispielsweise größer als 100% ausgebildet sein. Zudem kann der Abfall des Spitzendotierbereiches größer als 10%, beispielsweise als größer als 50%, insbesondere größer als 100% ausgebildet sein. Der prozentuale Anstieg und/oder der prozentuale Abfall der Spitzendotierung können auch auf den Wert der Dotierung der Schicht der Grenzfläche bezogen werden, die näher an der aktiven Zone angeordnet ist.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das optoelektronische Bauelement nur eine Schichtanordnung mit wechselnden Materialschichten oder zwei Schichtanordnungen mit wechselnden Materialschichten aufweisen. In einer Ausführungsform grenzt die aktive Zone an wenigstens eine Schichtanordnung aus einem halbleitenden Material an, wobei die Schichtanordnung wenigstens zwei Schichten aufweist, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen den zwei Schichten ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der zwei Schichten ein Spitzendotierbereich vorgesehen ist, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung des Spitzendotierbereiches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % der Dotierung der Schicht ist, die näher an der aktiven Zone angeordnet ist.
  • In einer Ausführung stellt das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V Verbindungshalbleitermaterial oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial dar, wobei das halbleitende Material mit einer Gruppe III Element oder Gruppe II Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe Al, In oder Ga ist, wobei das Gruppe II Element Zn, Mg oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich positiv dotiert ist.
  • In einer weiteren Ausführung stellt das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial dar, wobei das halbleitende Material mit einer Gruppe III oder II Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe Al, In oder Ga ist, wobei das Gruppe II Element Zn, Mg, oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich negativ dotiert ist.
  • In einer weiteren Ausführung stellt das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial dar, wobei das halbleitende Material mit einer Gruppe V Element oder Gruppe VI Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist, wobei das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich positiv dotiert ist.
  • In einer Ausführung stellt das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial dar, wobei das halbleitende Material mit einer Gruppe V Element oder Gruppe VI Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist, wobei das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich negativ dotiert ist.
  • In einer Ausführung weist das halbleitende Material ein II–VI Verbindungshalbleitermaterial auf, insbesondere Zinkoxid und/oder Magnesiumzinkoxid oder stellt ein II–VI Verbindungsmaterial dar, insbesondere Zinkoxid und/oder Magnesiumzinkoxid. Die Gruppe II Elemente umfassen z.B. Zink (Zn), Magnesium (Mg) und Cadmium (Cd). Die Gruppe VI Elemente umfasst z.B. Sauerstoff (O).
  • Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform auch bei einem Bauelement mit zwei Schichtanordnungen mit wechselnden Materialschichten nur in einer Schichtanordnung eine entsprechend niedrige Dotierung in der Wellenleiterschicht beziehungsweise keine Dotierung in der Wellenleiterschicht vorgesehen sein und ein Spitzendotierbereich im Übergangsbereich zwischen der Wellenleiterschicht und der benachbarten Schicht vorgesehen sein.
  • Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform bei einem Bauelement mit zwei Schichtanordnungen, die gegenüberliegend zur aktiven Zone angeordnet sind, in jeder Schichtanordnung in der Wellenleiterschicht angrenzend an die aktive Zone eine niedrige Dotierung vorgesehen sein, wobei im Übergangsbereich zwischen der Wellenleiterschicht und der benachbarten Schicht ein entsprechender Spitzendotierbereich vorgesehen ist.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Anstieg der Dotierung im Spitzendotierbereich größer sein als die Absenkung der Dotierung im Spitzendotierbereich. Weiterhin kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die Dotierung in der Wellenleiterschicht, die zwischen dem Spitzendotierbereich und der aktiven Zone angeordnet ist, geringer sein als die Dotierung in der benachbarten Schicht, die gegenüberliegend zur aktiven Zone an die Wellenleiterschicht angrenzt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Dotierung positiv oder negativ sein.
  • Versuche haben gezeigt, dass eine Verbesserung der optischen und/oder der elektrischen Eigenschaften des optoelektronischen Bauelementes erreicht werden, wenn die Dotierung der ersten Schichtanordnung positiv ist und die Dotierung im Spitzendotierbereich wenigstens größer als 1 × 1018 1/cm3, insbesondere größer als 5 × 1018 1/cm3, insbesondere größer als 8 × 1018 1/cm3, insbesondere größer als 1 × 1019 1/cm3 ist. Mithilfe dieser Größenordnungen werden Spannungsabfälle zwischen der Wellenleiterschicht und der angrenzenden Schicht ausreichend reduziert. Weitere Versuche haben gezeigt, dass die Effizienz und die elektrischen Eigenschaften des optoelektronischen Bauelementes verbessert werden, wenn die erste Schicht der ersten Schichtanordnung eine positive Dotierung aufweist, wobei die Dotierung größer als 5 × 1018 1/cm3, insbesondere größer als 1 × 1019 1/cm3 ist.
  • Weiterhin haben Versuche gezeigt, dass bei einem optoelektronischen Bauelement mit einer aktiven Zone und einer Wellenleiterschicht und einer daran angrenzenden weiteren Schicht eine Verbesserung der Effizienz und der elektrischen Eigenschaften des Bauelementes erreicht werden, wenn die Wellenleiterschicht eine negative Dotierung aufweist, wobei die Dotierung wenigstens in einem Abschnitt kleiner als 1 × 1018 1/cm3, insbesondere kleiner 6 × 1017 1/cm3, insbesondere kleiner als 3 × 1017 1/cm3 ist, wobei der Abschnitt zwischen der aktiven Zone und dem Spitzendotierbereich angeordnet ist. Diese Werte sind sowohl vorteilhaft bei der Ausbildung eines Bauelementes mit einer ersten und einer zweiten Schichtanordnung als auch bei der Ausbildung eines Bauelementes mit nur einer Schichtanordnung, die dann negativ dotiert ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird eine Verbesserung der Effizienz und der elektrischen Eigenschaften des Bauelementes erreicht, wenn die zweite Schicht, die an die zweite Wellenleiterschicht angrenzt, eine negative Dotierung aufweist, die größer als 5 × 1017 1/cm3, insbesondere größer als 1 × 1018 1/cm3 ist.
  • Eine weitere Verbesserung der Effizienz und der elektrischen Eigenschaften des Bauelementes wird erreicht, wenn die aktive Zone wenigstens eine Quantentopfschicht aufweist, die zwischen zwei Barriereschichten angeordnet ist. Dabei ist wenigstens eine Barriereschicht negativ dotiert. Die negative Dotierung kann größer als 5 × 1017 1/cm3, insbesondere größer als 1 × 1018 1/cm3, insbesondere größer als 2 × 1018 1/cm3, insbesondere größer als 5 × 1018 1/cm3 sein.
  • Eine weitere Verbesserung der optischen und/oder elektrischen Eigenschaften wird dadurch erreicht, dass eine aktive Zone mit mehreren Quantentöpfen vorgesehen ist, wobei zwischen den Quantentöpfen jeweils eine Barriereschicht angeordnet ist. Zudem ist zwischen dem ersten bzw. dem letzten Quantentopf und der angrenzenden Schicht noch eine Barriereschicht angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind wenigstens die erste und/oder die zweite Barriereschicht, ausgehend von der negativ dotierten angrenzenden Schicht, d.h. der n-Seite, negativ dotiert, und wobei die wenigstens eine folgende dritte Barriereschicht undotiert sein kann. Vorzugsweise ist nur die zweite Barriereschicht, gezählt von der n-Seite her, die zwischen dem ersten und dem zweiten Quantentopf angeordnet ist, negativ dotiert, insbesondere hoch negativ dotiert. Auch auf diese Weise wird die Effizienz des Bauelementes verbessert.
  • Eine weitere Verbesserung der Effizienz und der elektrischen Eigenschaften des Bauelementes wird erreicht, wenn die erste Schicht, die an die erste Wellenleiterschicht der ersten Schichtanordnung angrenzt, eine positive Dotierung aufweist, die kleiner als 5 × 1019 1/cm3 ist, insbesondere kleiner als 5 × 1018 1/cm3 ist.
  • Eine weitere Verbesserung des Bauelementes wird erreicht, wenn die zweite Wellenleiterschicht der zweiten Schichtanordnung eine negative Dotierung aufweist, die kleiner als 5 × 1018 1/cm3 ist, insbesondere kleiner als 1 × 1018 1/cm3, vorzugsweise kleiner als 1 × 1017 1/cm3 ist, und wobei die zweite Schicht, die an die Wellenleiterschicht angrenzt, eine negative Dotierung aufweist, die kleiner als 5 × 1018 1/cm3 ist, insbesondere kleiner als 1 × 1018 1/cm3, vorzugsweise kleiner als 1 × 1017 1/cm3 ist.
  • Eine weitere Verbesserung des Bauelementes wird erreicht, wenn in der zweiten Schichtanordnung die negative Dotierung in der zweiten Schicht in einem vorgegebenen Abstand zur Wellenleiterschicht und damit in einem vorgegebenen Abstand zum Spitzendotierbereich ansteigt.
  • Eine weitere Verbesserung des Bauelementes wird erreicht, wenn in der ersten Schichtanordnung angrenzend an die erste Schicht eine weitere erste Schicht vorgesehen ist, wobei in einem Bereich wenigstens angrenzend an einen Übergangsbereich zwischen der ersten Schicht und der weiteren ersten Schicht die positive Dotierung in einem zweiten Spitzendotierbereich in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt. Der erste und der zweite Prozentwert können jeweils größer als 10% sein. Somit wird auch der Spannungsabfall zwischen der ersten Schicht und der weiteren ersten Schicht, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, mithilfe des zweiten Spitzendotierbereiches reduziert.
  • Die positive Dotierung der ersten Schicht außerhalb des zweiten Spitzendotierbereiches und außerhalb des ersten Spitzendotierbereiches ist kleiner oder gleich der positiven Dotierung der weiteren ersten Schicht außerhalb des zweiten Spitzendotierbereiches. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die positive Dotierung der weiteren ersten Schicht größer sein als die positive Dotierung der ersten Schicht. Damit wird eine Verbesserung der Leitfähigkeit erreicht, wobei im Bereich der weiteren ersten Schicht die Intensität der elektromagnetischen Welle reduziert ist. Dadurch kann eine höhere Dotierung nicht zu höheren Absorptionsverlusten der elektromagnetischen Welle beitragen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist in der zweiten Schichtanordnung angrenzend an die zweite Schicht eine weitere zweite Schicht vorgesehen. Die zweite Schicht und die weitere zweite Schicht unterscheiden sich in den Materialien. In einem Bereich wenigstens angrenzend an einen Übergangsbereich zwischen der zweiten Schicht und der weiteren zweiten Schicht ist die negative Dotierung in einem zweiten Spitzendotierbereich in der Richtung weg von der aktiven Zone zuerst wenigstens um einen ersten Prozentwert erhöht und anschließend wieder um einen zweiten Prozentwert erniedrigt. Der erste und der zweite Prozentwert können größer als 10% sein. Auch auf diese Weise wird die elektrische Leitfähigkeit der zweiten Schichtanordnung verbessert, indem die Dotierung in einem vorgegebenen Abstand zur aktiven Zone erhöht wird. Der Abstand ist in der Weise gewählt, dass die Absorptionsverluste aufgrund der erhöhten Dotierung relativ niedrig sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die negative Dotierung der zweiten Schicht kleiner oder gleich der negativen Dotierung der weiteren zweiten Schicht, wobei die Dotierungen nur außerhalb des ersten und/oder des zweiten Spitzendotierbereiches verglichen werden. Zudem kann die negative Dotierung der weiteren zweiten Schicht größer sein als die negative Dotierung der zweiten Schicht jeweils außerhalb des ersten und/oder des zweiten Spitzendotierbereiches.
  • In einer weiteren Ausführungsform weisen der erste Spitzendotierbereich und/oder der zweite Spitzendotierbereich eine Breite in der Richtung weg von der aktiven Zone auf, die im Bereich zwischen 1 nm und 100 nm liegen kann. Abhängig von der gewählten Ausführungsform sind der erste und der zweite Spitzendotierbereich wenigstens teilweise in den aneinander angrenzenden Schichten angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform weisen der erste und/oder der zweite Spitzendotierbereich eine ansteigende Rampe und/oder eine abfallende Rampe auf.
  • In einer weiteren Ausführungsform grenzt an die weitere erste Schicht eine zusätzliche erste Schicht an, wobei im Übergangsbereich zwischen der weiteren ersten Schicht und der zusätzlichen ersten Schicht die positive Dotierung in Richtung auf die zusätzliche erste Schicht ansteigt, wobei insbesondere die zusätzliche erste Schicht eine kleinere Bandlücke als die weitere erste Schicht aufweist. Auch dadurch wird eine weitere Verbesserung der elektrischen und/oder optischen Eigenschaften des Bauelementes erreicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist in der ersten Schichtanordnung eine Blockierschicht für Elektronen vorgesehen, wobei die Blockierschicht eine hohe positive Dotierung und/oder eine große Bandlücke aufweist. Angrenzend an die Blockierschicht ist ein Spitzendotierbereich ausgebildet. Die Blockierschicht grenzt an die aktive Zone an oder ist in der ersten Wellenleiterschicht oder zwischen einer ersten Wellenleiterschicht und einer zweiten Wellenleiterschicht der ersten Schichtanordnung angeordnet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Bauelement in der Weise ausgebildet, dass die positive Dotierung der Schichten außerhalb des ersten und/oder zweiten Spitzendotierbereiches in der Weise ausgebildet ist, dass für eine vorgegebene Mindestintensität der elektromagnetischen Welle die Dotierung unter einer vorgegebenen Maximaldotierung liegt, wobei die Mindestintensität der elektromagnetischen Welle kleiner als 40%, insbesondere kleiner als 15%, insbesondere kleiner als 3% ist, und wobei die Maximaldotierung kleiner als 2 × 1019 Dotieratome/cm3, insbesondere kleiner als 8 × 1018 Dotieratome/cm3, insbesondere kleiner als 4 × 1018 Dotieratome/cm3 ist. Auf diese Weise wird eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit erreicht, wobei zudem die Absorption der elektromagnetischen Welle durch die Dotierung gering bleibt.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Bauelement in der Weise ausgebildet, dass die negative Dotierung der Schichten außerhalb des wenigstens einen Spitzendotierbereichs in der Weise ausgebildet ist, dass für eine vorgegebene Mindestintensität der elektromagnetischen Welle die Dotierung unter einer vorgegebenen Maximaldotierung liegt, wobei die Mindestintensität kleiner als 40%, insbesondere kleiner als 15%, insbesondere kleiner als 5% ist, und wobei die Maximaldotierung kleiner als 1 × 1018, insbesondere kleiner als 6 × 1017, insbesondere kleiner als 3 × 1017 Dotieratome/cm3 ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Bauelement in der Weise ausgebildet, dass die erste Wellenleiterschicht und die erste Schicht beziehungsweise die zweite Wellenleiterschicht und die zweite Schicht aus unterschiedlichen Materialien bestehen, sodass im Grenzbereich zwischen den Schichten ein piezoelektrisches Polarisationsfeld auftritt.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die erste und/oder die zweite Wellenleiterschicht und die erste und/oder die zweite Schicht ein Material aus der folgenden Gruppe aufweisen: Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Aluminium-Galliumnitrid, Indium-Galliumnitrid, Indium-Aluminiumnitrid, Aluminium-Indium-Galliumnitrid.
  • Die erste weitere Schicht und/oder die zweite weitere Schicht und/oder die zusätzliche erste Schicht und/oder die zusätzliche zweite Schicht ein Material aus der folgenden Gruppe aufweisen: Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Aluminium-Galliumnitrid, Indium-Galliumnitrid, Indium-Aluminiumnitrid, Aluminium-Indium-Galliumnitrid.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
  • 1 eine erste Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes mit einer asymmetrischen Schichtanordnung,
  • 2 eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes mit einer asymmetrischen Schichtanordnung,
  • 3 eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes,
  • 4 eine weitere Ausführungsform eines symmetrischen optoelektronischen Bauelementes,
  • 5 bis 14 verschiedene Ausführungsformen eines optoelektronischen Bauelementes mit verschiedenen positiven Dotierkurven und verschiedenen Schichtaufbauten der ersten Schichtanordnung,
  • 15 bis 22 verschiedene Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelementes mit verschiedenen Dotierkurven und verschiedenen Schichtaufbauten der zweiten Schichtanordnung, und
  • 23 eine schematische Darstellung einer Wurtzitstruktur zeigen.
  • Ein Aspekt des Bauelementes besteht darin, einen Spannungsabfall, der durch ein piezoelektrisches Feld an einer Grenzfläche unterschiedlich aufgebauter Schichten erzeugt wird, zu reduzieren. Das piezoelektrische Feld kann die Ladungsträgerdichte an der Grenzfläche reduzieren und somit den elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirken. Das piezoelektrische Feld wird durch die unterschiedlichen Gitterkonstanten der aneinander angrenzenden Schichten erzeugt.
  • Insbesondere eignen sich die vorgeschlagenen Lösungen für Schichten aus binärem, ternärem und/oder quaternärem III–V Verbindungshalbleitermaterial, wobei das Gruppe III Element Al, In und/oder Ga aufweist, und wobei das Gruppe V Element N, As und/oder Sb aufweist. Zudem eignen sich die vorgeschlagenen Lösungen für Schichten aus II–VI Verbindungshalbleitermaterialien, insbesondere Zinkoxid und/oder oder Magnesiumzinkoxid, wobei an der Grenzfläche der Schichten aufgrund eines Polarisationsfeldes, das durch den unterschiedlichen Aufbau der Schichten verursacht wird, ein elektrischer Spannungsabfall auftritt. Auch an diesen Grenzflächen kann mithilfe der Spitzendotierungsbereiche der Spannungsabfall wenigstens abgeschwächt werden. Die beschriebene Anordnung eignet sich insbesondere für das Materialsystem Aluminium-Gallium-Indium-Nitrid, das ein piezoelektrisches Material darstellt. Insbesondere an Heterogrenzflächen zwischen Materialien mit unterschiedlichem Aluminiumgehalt beziehungsweise Indiumgehalt kann aufgrund der piezoelektrischen Effekte ein Spannungsfall auftreten.
  • Werden die Schichten des Bauelementes auf dem Substrat, beispielsweise mit einer Gruppe III Element wie z.B. Ga, Al oder In terminierten Oberfläche oder mit einer Gruppe II Element wie z.B. Zn, Mg, Cd terminierten Oberfläche aufgewachsen, dann wird in Wachstumsrichtung gesehen auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone zwischen zwei Schichten mit unterschiedlichen Materialien bei einem Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke ein positiver Spitzendotierbereich vorgesehen.
  • Das Aufwachsen mit einer der Ga, Al oder In terminierten oder Zn, Mg, Cd Oberfläche entspricht dem Aufwachsen auf der 0001 Ebene der Wurtzitstruktur, die von Ga, Al oder In Atomen abgeschlossen wird, d.h. senkrecht zur (0001) Ebene der Wurtzitstruktur entlang der C-Achse. Das Aufwachsen auf der mit Stickstoff terminierten Oberfläche entspricht dem Aufwachsen auf einer mit Stickstoffatomen abgeschlossenen (0001) Ebene der Wurtzitstruktur.
  • Die Aufwachsrichtung, d.h. die Wachstumsrichtung kann parallel zur c-Achse der Gitterstruktur, d.h. in Richtung der C-Achse oder entgegen der C-Achse angeordnet sein. Zudem kann die Aufwachsrichtung aber auch von der C-Achse abweichen, z.B. um +–20° oder +–50° oder bis zu +–90°. Je größer die Abweichung von der C-Achse der Wurtzitstruktur ist, umso geringer ist das an der Grenzfläche zwischen den unterschiedlich aufgebauten Schichten ausgebildete Polarisationsfeld.
  • Werden die Schichten des Bauelementes auf dem Substrat, beispielsweise mit einer Gruppe III Element oder Gruppe II Element terminierten Oberfläche aufgewachsen, dann werden in Wachstumsrichtung gesehen auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone zwischen Schichten mit unterschiedlichen Materialien bei einem Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke ein negativer Spitzendotierbereich vorgesehen.
  • Im Fall von Wachstum mit einer Gruppe V Element oder Gruppe VI Element terminierten Oberfläche, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist und das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, werden in Wachstumsrichtung gesehen die Übergänge zwischen unterschiedlichen Materialschichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone von einer größeren Bandlücke zu einer kleineren Bandlücke mit einem positiven Spitzendotierbereich versehen.
  • Im Fall von Wachstum mit einer Gruppe V Element oder Gruppe VI terminierte Oberfläche, werden in Wachstumsrichtung gesehen die Übergänge zwischen unterschiedlichen Materialschichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone von einer kleineren Bandlücke zu einer größeren Bandlücke mit einem negativen Spitzendotierbereich versehen.
  • Abhängig von der Ausführungsform kann auf einer p-Seite und/oder auf einer n-Seite eines Bauelementes mit der aktiven Zone jeweils mindestens ein oder mehrere Spitzendotierbereiche an den entsprechenden Schichtgrenzen vorgesehen sein, um den Spannungsabfall, der durch ein piezoelektrisches Feld verursacht wird, zu reduzieren. Mit p-Seite wird die Schichtanordnung eines pn-Überganges bezeichnet, die wenigstens teilweise positiv dotiert ist. Mit n-Seite wird die Schichtanordnung eines pn-Überganges bezeichnet, die wenigstens teilweise negativ dotiert ist.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein optoelektronisches Bauelement, mit einem Substrat 1, auf dem eine Pufferschicht 2 aufgebracht ist. Das Substrat kann z.B. aus Saphir, Silizium oder Siliziumcarbid, GaN oder AlxInyGa1-x-y N sein, wobei 0 kleiner gleich x, y kleiner gleich 1 sein kann. In dem dargestellten Beispiel wird z.B. GaN als Substrat 1 verwendet. Zudem ist in dem dargestellten Beispiel auf einer Ga terminierten Oberfläche des Substrates parallel zur c-Achse eine Pufferschicht aufgewachsen. Die Wachstumsrichtung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von unten nach oben. Auf der Pufferschicht 2 ist eine zweite Schichtanordnung 200 vorgesehen, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die zweite Schichtanordnung 200 eine zweite Schicht 220 aufweist, die auf der Pufferschicht 2 angeordnet ist. Auf der zweiten Schicht 220 ist eine zweite Wellenleiterschicht 210 angeordnet. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 210 ist eine aktive Zone 3 angeordnet. Auf der aktiven Zone 3 ist eine erste Schichtanordnung 100 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erste Schichtanordnung 100 nur eine erste Schicht 120 auf. Die erste und die zweite Schichtanordnung 100, 200 sind aus halbleitendem Material hergestellt. Die erste Schicht 120 stellt eine Mantelschicht dar und ist beispielsweise aus Galliumnitrid hergestellt. Die aktive Zone 3 weist beispielsweise Quantentopfstrukturen auf, die beispielsweise Indium-Galliumnitrid aufweisen können. Die zweite Wellenleiterschicht 210 weist beispielsweise Indium-Galliumnitrid auf. Die zweite Schicht 220 ist als Mantelschicht ausgebildet und weist beispielsweise Galliumnitrid auf. Die erste und die zweite Schichtanordnung sind somit auch mit einer Ga terminierten Oberfläche aufgewachsen.
  • Neben der Darstellung der Schichtanordnung sind ein Verlauf eines Brechungsindex 4 und ein Verlauf einer Dotierung D schematisch dargestellt. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass die als Mantelschichten ausgebildete erste Schicht 120 und zweite Schicht 220 einen niedrigeren Brechungsindex aufweisen als die zweite Wellenleiterschicht 210. Die aktive Zone 3 weist einen höheren Brechungsindex als die zweite Wellenleiterschicht 210 auf. Zudem ist schematisch in der Darstellung des Brechungsindex 4 eine negative Dotierung 12 dargestellt. Weiterhin fällt die Bandlücke von der zweiten Schicht 220 in der Wachstumsrichtung auf die zweite Wellenleiterschicht 210 ab. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die negative Dotierung 12 einen negativen ersten Spitzendotierbereich 13 auf, der im Grenzbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 angeordnet ist.
  • Anstelle der beschriebenen Materialien kann das optoelektronische Bauelement der 1 auch aus anderen Materialien aufgebaut sein. Eine Besonderheit des Bauelementes besteht in der Anordnung des negativen ersten Spitzendotierbereiches 13 im Grenzbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220, die als Mantelschicht ausgebildet ist.
  • 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes. In der Darstellung ist zwar kein Substrat mehr oberhalb der zweiten Schicht 220 vorhanden, aber die zweite Schicht 220 wurde, wie in 1 mit einer Ga terminierten Oberfläche auf ein Substrat, beispielsweise ein GaN Substrat abgeschieden. Die Wachstumsrichtung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von oben nach unten. In dieser Ausführungsform weist die erste Schichtanordnung 100 eine weitere erste Schicht 130 auf, auf der eine erste Schicht 120 angeordnet ist. Auf der ersten Schicht 120 ist eine erste Wellenleiterschicht 110 angeordnet. Auf der ersten Wellenleiterschicht 110 ist die aktive Zone 3 angeordnet. Auf der aktiven Zone 3 ist eine zweite Schicht 220 angeordnet, die als Mantelschicht ausgebildet ist. Die erste Schichtanordnung 100 ist wenigstens teilweise positiv dotiert.
  • Neben der Darstellung der Schichtanordnung sind ein Verlauf eines Brechungsindex 4 und ein Verlauf einer Dotierung D schematisch dargestellt. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass die aktive Zone einen größeren Brechungsindex als die benachbarte erste Wellenleiterschicht 110 aufweist. Zudem weist die Mantelschicht 220 einen geringeren optischen Brechungsindex als die erste Wellenleiterschicht 110 auf. Weiterhin weist die erste Schicht 120, die ebenfalls als Mantelschicht ausgebildet ist, einen geringeren Brechungsindex als die erste Wellenleiterschicht 110 auf. Zudem ist im Grenzbereich zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der ersten Schicht 120 ein erster Spitzendotierbereich 6 der positiven Dotierung 5 vorgesehen.
  • Zudem steigt die Bandlücke von der ersten Wellenleiterschicht 110 in Richtung der Wachstumsrichtung W auf die erste Schicht 120 an. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die positive Dotierung 5 einen ersten Spitzendotierbereich 6 auf, der im Grenzbereich zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der ersten Schicht 120 angeordnet ist. Die aktive Zone 3 ist beispielsweise in Form von Quantentöpfen ausgebildet, die Indium-Galliumnitrid aufweisen. Zudem ist beispielsweise die erste Wellenleiterschicht 110 in Form von Indium-Galliumnitrid ausgebildet. Weiterhin sind die zweite Schicht 220 und die erste Schicht 120 in Form von Galliumnitrid ausgebildet. Die erste und die zweite Schichtanordnung sind somit auch mit einer Ga terminierten Oberfläche aufgewachsen.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes, das eine Kombination der Anordnungen der 1 und 2 darstellt. In dem dargestellten Beispiel wird GaN als Substrat 1 verwendet. Zudem ist in dem dargestellten Beispiel auf einer Ga terminierten Oberfläche des GaN Substrates eine Pufferschicht aufgewachsen. Die Wachstumsrichtung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von unten nach oben. Auf dem Substrat 1 ist eine Pufferschicht 2 angeordnet. Auf der Pufferschicht 2 ist eine zweite Schicht 220 angeordnet, die beispielsweise Galliumnitrid aufweist. Die zweite Schicht 220 stellt eine Mantelschicht dar. Auf der zweiten Schicht 220 ist eine zweite Wellenleiterschicht 210 angeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht 210 kann beispielsweise Indium-Galliumnitrid aufweisen. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 210 ist die aktive Zone 3 angeordnet. Die aktive Zone 3 kann beispielsweise Quantentöpfe aufweisen, die Indium-Galliumnitrid aufweisen. Auf der aktiven Zone 3 ist eine erste Wellenleiterschicht 110 angeordnet. Die erste Wellenleiterschicht 110 kann Indium-Galliumnitrid aufweisen. Auf der ersten Wellenleiterschicht 110 ist eine erste Schicht 120 angeordnet, die als Mantelschicht ausgebildet ist. Die erste Schicht 120 kann Galliumnitrid aufweisen. Die erste Schichtanordnung 100, die die erste Wellenleiterschicht 110 und die erste Schicht 120 umfasst, ist positiv dotiert. Die zweite Schichtanordnung 200, die die zweite Wellenleiterschicht 210 und die zweite Schicht 220 umfasst, ist wenigstens teilweise negativ dotiert. Die erste und die zweite Schichtanordnung sind somit auch mit einer Ga terminierten Oberfläche entsprechend dem GaN Substrat aufgewachsen.
  • Neben der Darstellung der Schichtanordnung sind ein Verlauf eines Brechungsindex 4 und ein Verlauf einer Dotierung D schematisch dargestellt. Die aktive Zone 3 weist einen höheren Brechungsindex 4 als die daran angrenzende erste Wellenleiterschicht 110 beziehungsweise zweite Wellenleiterschicht 210 auf. Die Brechungsindizes der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht 110, 210 können annähernd gleich groß sein. Die Brechungsindizes der Mantelschichten 120, 220, die gegenüberliegend zur aktiven Zone 3 an die erste Wellenleiterschicht 110 beziehungsweise die zweite Wellenleiterschicht 210 angrenzen, weisen einen niedrigeren Brechungsindex als die erste beziehungsweise die zweite Wellenleiterschicht 110, 210 auf.
  • Weiterhin fällt die Bandlücke von der zweiten Schicht 220 in der Wachstumsrichtung auf die zweite Wellenleiterschicht 210 ab. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die negative Dotierung 12 einen negativen ersten Spitzendotierbereich 13 auf, der im Grenzbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 angeordnet ist. Zudem steigt die Bandlücke von der ersten Wellenleiterschicht 110 in Richtung der Wachstumsrichtung W auf die erste Schicht 120 an. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die positive Dotierung 5 einen ersten Spitzendotierbereich 6 auf, der im Grenzbereich zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der ersten Schicht 120 angeordnet ist.
  • 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes, wobei auf einem Substrat 1 eine Pufferschicht 2 angeordnet ist. In dem dargestellten Beispiel wird GaN als Substrat 1 verwendet. Zudem ist in dem dargestellten Beispiel auf einer Ga terminierten Oberfläche des GaN Substrates eine Pufferschicht aufgewachsen. Die Wachstumsrichtung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von unten nach oben. Auf der Pufferschicht 2 ist eine zweite Schicht 220 angeordnet, die als Mantelschicht ausgebildet ist. Die zweite Schicht 220 kann Aluminium-Galliumnitrid aufweisen. Auf der zweiten Schicht 220 ist eine zweite Wellenleiterschicht 210 angeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht 210 kann Galliumnitrid aufweisen. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 210 ist die aktive Zone 3 angeordnet. Die aktive Zone 3 kann Quantentöpfe umfassen, die beispielsweise Indium-Galliumnitrid aufweisen. Auf der aktiven Zone 3 ist eine erste Wellenleiterschicht 110 angeordnet. Die erste Wellenleiterschicht 110 kann Galliumnitrid aufweisen. Auf der ersten Wellenleiterschicht 110 ist eine erste Schicht 120 angeordnet. Die erste Schicht 120 kann Aluminium-Galliumnitrid aufweisen und als Mantelschicht ausgebildet sein. Auf der ersten Schicht 120 kann eine weitere erste Schicht 130 angeordnet sein. Die weitere erste Schicht 130 kann Galliumnitrid aufweisen und als Deckschicht ausgebildet sein. Die erste und die zweite Schichtanordnung sind somit auch auf einer Ga terminierten Oberfläche entsprechend dem GaN Substrat aufgewachsen.
  • Neben der Darstellung der Schichtanordnung sind ein Verlauf eines Brechungsindex 4 und ein Verlauf einer Dotierung D schematisch dargestellt. Zudem sind schematisch Spitzendotierbereiche 6, 13 der positiven Dotierung 5 im Bereich der ersten Schichtanordnung 100 und der negativen Dotierung 12 im Bereich der zweiten Schichtanordnung 200 im Grenzbereich zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der ersten Schicht 120 beziehungsweise zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 dargestellt. Weiterhin fällt die Bandlücke von der zweiten Schicht 220 in der Wachstumsrichtung auf die zweite Wellenleiterschicht 210 ab. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die negative Dotierung 12 einen negativen ersten Spitzendotierbereich 13 auf, der im Grenzbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 angeordnet ist. Zudem steigt die Bandlücke von der ersten Wellenleiterschicht 110 in Richtung der Wachstumsrichtung W auf die erste Schicht 120 an. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die positive Dotierung 5 einen ersten Spitzendotierbereich 6 auf, der im Grenzbereich zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der ersten Schicht 120 angeordnet ist.
  • Die in den 1 bis 4 erläuterte Pufferschicht kann mehrere Schichten umfassen. Zudem kann auf die Pufferschicht auch verzichtet werden.
  • 5 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Aufbau eines optoelektronischen Bauelementes. Dabei sind neben dem Schichtaufbau ein Verlauf der Bandlücke 8, ein Verlauf einer positiven Dotierung 5 und ein Verlauf einer Intensität 9 einer elektromagnetischen Welle dargestellt, die beim Betreiben des Bauelementes erzeugt wird. Die Bandlücke stellt einen Abstand in der Energie zwischen einem Leitungsband und dem Valenzband dar. Das Bauelement weist eine aktive Zone 3 auf, wobei die aktive Zone 3 zwischen einer ersten Schichtanordnung 100 und einer zweiten Schichtanordnung 200 angeordnet ist. Die aktive Zone 3 weist beispielsweise Quantentöpfe auf, die zwischen Barriereschichten angeordnet sind.
  • In dem dargestellten Beispiel wird GaN als Substrat 1 verwendet. Zudem ist in dem dargestellten Beispiel auf einer Ga terminierten Oberfläche des GaN Substrates eine Pufferschicht aufgewachsen. Die Wachstumsrichtung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von rechts nach links. Die Ebenen der Schichten sind senkrecht zur Wachstumsrichtung W angeordnet.
  • Die erste Schichtanordnung 100 weist eine erste Wellenleiterschicht 110 auf, die an die aktive Zone 3 angrenzt. Die erste Wellenleiterschicht stellt eine Spacerschicht dar, die vorzugsweise undotiert ist. Gegenüberliegend zur aktiven Zone 3 ist angrenzend an die erste Wellenleiterschicht 110 eine Blockierschicht 10 vorgesehen, die eine Barriere für Elektronen darstellt. Angrenzend an die Blockierschicht 10 ist eine erste Schicht 120 vorgesehen, die ebenfalls als Wellenleiterschicht ausgebildet ist. Angrenzend an die erste Schicht 120 ist eine weitere erste Schicht 130 vorgesehen, die als Mantelschicht ausgebildet ist. Angrenzend an die weitere erste Schicht 130 ist eine zusätzliche erste Schicht 140 vorgesehen.
  • Zudem steigt die Bandlücke 8 von der ersten Schicht 110 in Richtung der Wachstumsrichtung W auf die weitere erste Schicht 130 an. Damit entsteht an dieser Grenzfläche ein elektrischer Spannungsabfall aufgrund eines piezoelektrischen Feldes. Zur Reduzierung des Spannungsabfalls weist die positive Dotierung 5 einen ersten Spitzendotierbereich 6 auf, der im Grenzbereich zwischen der ersten Schicht 120 und der weiteren ersten Schicht 120 angeordnet ist.
  • Die erste Schichtanordnung 100 weist Schichten aus Halbleitermaterial auf, wobei die einzelnen Schichten unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. In der 5 ist schematisch die Bandlücke 8 für freie Ladungsträger für die verschiedenen Schichten dargestellt. Die Unterschiede in den Bandlücken 8 der einzelnen Schichten sind nur schematisch dargestellt. Die Unterschiede in den Bandlücken 8 der einzelnen Schichten können abhängig von den verwendeten Materialien für die Schichten und den Dotierungen größer oder kleiner sein. Analog zu dem Verlauf der Bandlücke ist auch der Verlauf der Brechungsindizes der Schichten, der jedoch nicht explizit dargestellt ist. Zudem sind mit gestrichelten senkrechten Linien die Grenzbereiche zwischen den einzelnen Schichten schematisch dargestellt.
  • Die erste Wellenleiterschicht 110 kann beispielsweise Galliumnitrid oder Indium-Galliumnitrid aufweisen. Die Blockierschicht 10 kann beispielsweise Aluminium-Galliumnitrid oder Aluminium-Indium-Galliumnitrid aufweisen. Der Aluminiumanteil kann im Bereich zwischen 8 und 40% liegen. Die erste Schicht 120 kann Galliumnitrid oder Indium-Galliumnitrid aufweisen. Beispielsweise können sich die erste Wellenleiterschicht 110 und die erste Schicht 120 im Anteil des Indiums unterscheiden. Der Indiumanteil kann in der ersten Wellenleiterschicht und in der ersten Schicht 120 im Bereich zwischen 0 und 10% liegen. Die aktive Zone 3 kann eine Quantentöpfstruktur mit Indium-Galliumnitrid aufweisen.
  • Zudem kann die aktive Zone 3 auch eine Quantentopfstruktur mit Galliumnitrid oder Aluminium-Galliumnitrid aufweisen. In dieser Ausführungsform können der erste Wellenleiter 110 und die erste Schicht 120 auch aus Aluminium-Galliumnitrid bestehen, wobei sich der Aluminiumanteil zwischen dem ersten Wellenleiter 110 und der ersten Schicht 120 unterscheiden.
  • Die weitere erste Schicht 130 kann aus Aluminium-Galliumnitrid, Aluminium-Indium-Galliumnitrid bestehen. Insbesondere kann der Aluminiumanteil zwischen 1 und 10% variieren. Die zusätzliche erste Schicht 140 kann beispielsweise Galliumnitrid aufweisen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die einzelnen Schichten der ersten Schichtanordnung 100 unterschiedliche positive Dotierungen aufweisen.
  • Die zweite Schichtanordnung 200 weist angrenzend an die aktive Zone 3 eine zweite Wellenleiterschicht 210 auf. Die zweite Wellenleiterschicht 210 kann aus Galliumnitrid oder aus Indium-Galliumnitrid bestehen. Zudem kann die zweite Wellenleiterschicht 210 zum Beispiel aus Galliumnitrid oder Aluminium-Galliumnitrid bestehen. An die zweite Wellenleiterschicht 210 schließt sich eine zweite Schicht 220 an. Die zweite Schicht 220 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Wellenleiterschicht ausgebildet. Beispielsweise kann die zweite Schicht 220 aus Aluminium-Galliumnitrid, Galliumnitrid oder Indium-Aluminiumnitrid bestehen. An die zweite Schicht 220 schließt sich eine weitere zweite Schicht 230 an. Die weitere zweite Schicht 230 ist als Mantelschicht ausgebildet und kann beispielsweise aus Aluminium-Galliumnitrid, Indium-Gallium-Nitrid, Aluminium-Indium-Galliumnitrid bestehen. Der Aluminiumanteil kann beispielsweise zwischen 1 und 10% liegen.
  • An die weitere zweite Schicht 230 schließt sich eine zusätzliche zweite Schicht 240 an. Die zusätzliche zweite Schicht 240 kann beispielsweise aus Galliumnitrid bestehen. Die Intensität 9 der elektromagnetischen Welle ist vorwiegend im Bereich der aktiven Zone 3 und der angrenzenden Wellenleiter 110, 120, 210, 220 hoch.
  • Ein Aspekt der vorliegenden technischen Lösung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, bei dem die positive oder negative Dotierung im Bereich einer vorgegebenen Mindestidentität unter einer vorgegebenen Maximaldotierung liegt.
  • In dem vorliegenden Beispiel ist die erste Wellenleiterschicht 110 undotiert. Erst in der Blockierschicht 10 steigt die positive Dotierung auf Werte von über 1 × 1019 1/cm3 an. Abhängig von der gewählten Ausführung kann an der Grenzfläche zwischen der ersten Wellenleiterschicht 110 und der Blockierschicht 10 ein Spitzendotierbereich 6 ausgebildet sein, um den Spannungsabfall zu reduzieren. Somit steigt in diesem Fall die positive Dotierung 5 bereits in der ansonsten undotierten ersten Wellenleiterschicht 110 an.
  • Die positive Dotierung fällt jedoch nach der Blockierschicht 10 in der ersten Schicht 120 wieder auf einen Wert von 1 × 1018 1/cm3 ab. In dem dargestellten Beispiel bleibt die Dotierung in der ersten Schicht 120 bis in den Grenzbereich zu der weiteren ersten Schicht 130 im Bereich von 1 × 1018/cm3. Erst kurz vor dem Grenzbereich steigt die positive Dotierung 5 in einem positiven ersten Spitzendotierbereich 6 bis auf einen Wert von 2 × 1019 1/cm3 an. In der weiteren ersten Schicht 130 fällt die Dotierung von diesem Maximalwert des ersten Spitzendotierbereiches 6 wieder auf einen geringeren Wert ab. Der geringere Wert ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Dotierung von 1 × 1018/cm3. Erst ab einem festgelegten Abstand zur aktiven Zone 3 steigt die positive Dotierung 5 über eine Stufe 11 wieder auf einen Wert von ungefähr 1 × 1019/cm3 innerhalb der weiteren ersten Schicht 130 an. Der festgelegte Abstand kann etwas vor der Mitte der weiteren ersten Schicht 130 sein. Beim Übergang von der weiteren ersten Schicht 130 zur zusätzlichen ersten Schicht 140 steigt die positive Dotierung 5 erneut weiter an bis auf einen Wert von 2 × 1019/cm3, um eine größere Oberflächendotierung zu erreichen. In der zusätzlichen ersten Schicht 140 bleibt die Dotierung konstant.
  • Mithilfe der Spitzendotierbereiche 6 wird erreicht, dass trotz der geringen positiven Dotierung in der ersten Schicht 120, die ebenfalls als Wellenleiter eingesetzt ist, und in der weiteren ersten Schicht 130 gute optoelektronische Eigenschaften bereitgestellt werden können. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Höhe des ersten Spitzendotierbereiches 6, der näher an der aktiven Zone 3 angeordnet ist und deshalb eine größere Intensität der elektromagnetischen Welle 9 vorliegt, geringer gewählt werden als der Spitzendotierbereich 6, der weiter von der aktiven Zone 3 entfernt ist. Die Stufe 11, an der die positive Dotierung 5 innerhalb der weiteren ersten Schicht 130 ansteigt, führt ebenfalls zu einer verbesserten elektrischen Leitfähigkeit und damit zu einem geringeren Widerstand.
  • Aufgrund des ersten Spitzendotierbereichs 6, der einen positiven Dotierpeak darstellt, und in der Wachstumsrichtung W gesehen am Übergangsbereich zwischen einer Schicht mit einer kleinen Bandlücke 8 zu einer Schicht mit einer großen Bandlücke 8 vorgesehen ist, wird eine gute Flussspannung Uf erreicht.
  • 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes, das in Bezug auf den Schichtaufbau und der Wachstumsrichtung W gemäß der Ausführungsform der 5 aufgebaut ist. Jedoch unterscheidet sich die Ausführungsform der 6 gegenüber der Ausführungsform der 5 in dem Verlauf der positiven Dotierung 5 in der ersten Schichtanordnung 100. Die positive Dotierung ist bis zu einem Maximum des ersten Spitzendotierbereiches 6 identisch zum Profil der 5. Jedoch steigt die Dotierung nach dem Abfall des ersten Spitzendotierbereiches 6 innerhalb der weiteren ersten Schicht 130 in Form einer Rampe, vorzugsweise kontinuierlich bis auf einen Wert von 2 × 1019 1/cm3 an. Der Wert von 2 × 1019 1/cm3 wird z.B. innerhalb eines Drittels oder einer Hälfte der Dicke der weiteren ersten Schicht 130 erreicht. Anschließend steigt die Dotierung beim Übergang zwischen der weiteren ersten Schicht 130 zur zusätzlichen ersten Schicht 140 auf Werte von 4 × 1019 an. Somit wird innerhalb der weiteren ersten Schicht 130 eine höhere Dotierung und innerhalb der zusätzlichen ersten Schicht 140 eine höhere Dotierung gegenüber der Ausführungsform der 5 erreicht. Somit wird ein Kompromiss für eine etwas erhöhte Absorption aufgrund der höheren Dotierung und eine verbesserte Flussspannung Uf gewählt. Zudem wird eine Zentrierung der elektromagnetischen Welle in dem Bereich der aktiven Zone realisiert.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, die für die aktive Zone 3, die erste Schichtanordnung 100 und die positive Dotierung 5 der Ausführungsform der 6 entspricht. Im Gegensatz zur Ausführungsform der 6 ist jedoch die Intensität 9 der elektromagnetischen Welle in Richtung auf die zweite Schichtanordnung 200 verschoben. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die zweite Wellenleiterschicht 210 größer, das heißt dicker ausgebildet ist im Vergleich zur zweiten Wellenleiterschicht 210 der 6. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann eine Verschiebung der Intensität der Welle in Richtung auf die zweite Schichtanordnung 200, das heißt in Richtung auf die n-Seite durch eine entsprechende Änderung der Materialzusammensetzung erreicht werden. Die Verschiebung der optischen Welle kann beispielsweise durch eine Erhöhung der Indiumkonzentration oder durch eine Absenkung der Aluminiumkonzentration in der zweiten Schichtanordnung 200 oder durch eine entsprechende breitere Dicke des zweiten Wellenleiters auf der n-Seite erreicht werden.
  • Durch die Verschiebung der Intensität 9 der elektromagnetischen Welle in Richtung auf die n-Seite weist die Intensität der elektromagnetischen Welle auf der p-Seite, das heißt im Bereich der ersten Schichtanordnung 100 eine geringere Intensität auf. Damit wird durch die positive Dotierung in der Schichtanordnung 100 eine geringere Absorption der elektromagnetischen Welle verursacht.
  • 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines elektrooptischen Bauelementes, das in Bezug auf die zweite Schichtanordnung 200 gemäß der 5 ausgebildet ist. Zudem sind die erste Wellenleiterschicht 110, die Blockierschicht 10 und die erste Schicht 120 gemäß der 5 ausgebildet. Weiterhin ist auch die positive Dotierung 5 bis in den Endbereich der weiteren ersten Schicht 130 gemäß der 5 ausgebildet. Im Gegensatz zur 5 weist die zusätzliche erste Schicht 140 eine größere Bandlücke als die weitere erste Schicht 130 auf.
  • Zudem grenzt an die zusätzliche erste Schicht 140 eine Abschlussschicht 150 an, die eine kleinere Bandlücke als die zusätzliche erste Schicht 1 aufweist. Die Dotierung 5 weist im Übergangsbereich zwischen der weiteren ersten Schicht 130 einen zweiten Spitzendotierbereich 7 mit einer Dotierung von 2 × 1019 1/cm3 auf. Somit wird ein zweiter Spitzendotierbereich 7 erhalten, dessen maximale Dotierung über der maximalen Dotierung des ersten Spitzendotierbereiches 6 liegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die maximale Dotierung des ersten Spitzendotierbereiches 6 im Bereich von 1 × 1019 1/cm3. Dies entspricht der maximalen Dotierung in der Blockierschicht 10.
  • Innerhalb der zusätzlichen ersten Schicht 140 sinkt die Dotierung auf einen Wert von 2 × 1019/cm3 ab. Weiterhin steigt die Dotierung beim Übergang zwischen der zusätzlichen Schicht 140 und der Abschlussschicht 150 auf Werte von 1 × 1020/cm3 an. Mithilfe dieser Ausführungsform wird eine mehrstufige p-Mantelschicht erreicht, wobei eine bessere Flussspannung Uf durch eine geringere Bandlücke im Bereich der weiteren ersten Schicht 130 erreicht wird. Erst die zusätzliche erste Schicht 140 weist die Bandlücke auf, die in der Ausführungsform der 5 bereits die weitere erste Schicht 130 aufweist. Somit wird eine bessere Flussspannung Uf durch einen geringeren Aluminiumgehalt im Bereich der abgesenkten Dotierung der weiteren ersten Schicht 130 erreicht.
  • 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausführungsform der 8 entspricht, wobei jedoch der Materialübergang zwischen der ersten Schicht 120 und der weiteren ersten Schicht 130 in der Weise ausgeführt ist, dass die Bandlücke in Form einer Rampe ansteigt. Ebenso ist der Übergang zwischen der weiteren ersten Schicht 130 und der zusätzlichen ersten Schicht 140 in der Weise ausgebildet, dass die Bandlücke in Form einer Rampe ansteigt. In analoger Weise ändert sich auch die Bandlücke 8 in Form von Rampen.
  • Weiterhin sind die ersten und zweiten Spitzendotierbereiche 6, 7 im Übergangsbereich zwischen der ersten Schicht 120 zur weiteren ersten Schicht 130 beziehungsweise zwischen der weiteren ersten Schicht 130 und der zusätzlichen ersten Schicht 140 wenigstens so breit ausgeführt, wie die Rampen ausgeführt sind. Dies bedeutet, dass die Dotierung jeweils in der Schicht mit der niedrigeren Bandlücke ansteigt und erst nach Erreichen des Endes der Rampe an der höheren Bandlücke die Dotierung 5 wieder abfällt. Sowohl bei der Ausführungsform der 8 als auch bei der Ausführungsform der 9 wird die positive Dotierung 5 im Bereich einer hohen Intensität 9 der elektromagnetischen Welle, das heißt im Bereich von größer als 5% der maximalen Intensität niedrig dotiert. Dadurch wird eine geringere Absorption realisiert.
  • Aufgrund der Heteroübergänge der Materialien von einer kleinen zu einer großen Bandlücke in Form einer Rampe wird eine verbesserte Flussspannung Uf erreicht. Zudem ist vorzugsweise die maximale Dotierung des zweiten Spitzendotierbereiches 7 größer als die maximale Dotierung des ersten Spitzendotierbereiches 6.
  • 10 zeigt eine Ausführungsform eines elektrooptischen Bauelementes, das im Wesentlichen gemäß der 8 ausgebildet ist, wobei jedoch im Gegensatz zur Ausführungsform der 8 die Dotierung 5 im Bereich der Spitzendotierbereiche 6, 7 langsamer in Form einer Rampe ansteigt. Dies bedeutet, dass die Dotierung bereits in einem größeren Abstand zum Materialübergang zur nächsten Schicht beginnt anzusteigen. Der Abfall kann genauso steil erfolgen wie in der Ausführungsform der 8.
  • Dadurch wird ein breiterer Bereich erreicht, in dem die Dotierung 5 am Endbereich der ersten Schicht 120 beziehungsweise am Endbereich der weiteren ersten Schicht 130 ansteigt. Somit wird sichergestellt, dass eine ausreichend hohe Dotierung am Heterointerface zwischen den Schichten mit unterschiedlichen Bandlücken vorgesehen ist. Dadurch wird eine gute Flussspannung Uf erreicht.
  • 11 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauelementes, das in Bezug auf die Ausbildung der Schichtanordnungen 100, 200 gemäß 5 aufgebaut ist. Die Dotierung 5 unterscheidet sich jedoch gegenüber der Ausbildungsform der 5 darin, dass die positive Dotierung 5 bereits in einem festgelegten Abstand der Materialgrenze in Richtung auf ein Material mit einer größeren Bandlücke ansteigt. Zudem werden auch ein Anstieg und/oder ein Abfall der Dotierung 5 beispielsweise von der Blockierschicht 10 in Richtung auf die erste Schicht 120 mit einer größeren Rampe ausgeführt. Zudem beginnt das Ansteigen der Dotierung 5 im Übergangsbereich zwischen der ersten Schicht 120 und der weiteren ersten Schicht 130 bereits in einem größeren Abstand zur Schichtgrenze.
  • Weiterhin wird ein Abfallen der Dotierung 5 nach einem Maximum des ersten Spitzendotierbereiches 6 auf einen niedrigeren Wert mit einer Rampe ausgeführt. Zudem sinkt die Dotierung 5 in der weiteren ersten Schicht 130 nur auf einen Wert von 1 × 1019/cm3 ab. Die verwendeten Dotierrampen an den Heteroübergängen führen dazu, dass eine ausreichend hohe Dotierung am Heterointerface zwischen den unterschiedlichen Schichten mit den unterschiedlich hohen Bandlücken bereitgestellt wird. Weiterhin kann zusätzlich eine graduelle Absenkung der Dotierung nach dem Maximalwert des Spitzendotierbereiches 6 beziehungsweise nach der Blockierschicht 10 verwendet werden. Dadurch wird eine gute, d.h. eine niedrige Flussspannung Uf erreicht.
  • Beispielsweise kann die positive Dotierung 5 in der Weise gewählt werden, dass die Dotierung im Bereich einer hohen Intensität 9 der elektromagnetischen Welle, das heißt bei einer Intensität größer 26% des Maximums, eine niedrige Dotierung im Bereich von 1 × 1018/cm3 aufweist.
  • 12 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Schichtaufbau der Ausführungsform der 11 entspricht. Die Dotierung entspricht bis zum Erreichen des Maximalwertes des ersten Spitzendotierbereiches 6 ebenfalls der Ausführungsform der 10. Im Gegensatz zur Ausführungsform der 11 verbleibt die Dotierung 5 nach dem Abfall des Spitzendotierbereiches 6 im Bereich der weiteren ersten Schicht 130 nicht konstant, sondern steigt nach Erreichen eines Minimums nach der Rampe auf einen höheren Wert an. Das Minimum kann in einem Bereich zwischen 1 bis 5 × 1018/cm3 liegen. Der höhere Wert der Dotierung kann bei 1 × 1019/cm3 liegen. Vor Erreichen der Abschlussschicht 150 steigt die positive Dotierung 5 auf einen Wert von 5 × 1019/cm3 an. Dadurch wird ein Kompromiss zwischen einer guten Flussspannung Uf und einer geringen Absorption erreicht.
  • 13 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauelementes, das im Aufbau der Ausführungsform der 12 entspricht, wobei jedoch im Gegensatz zwischen der Blockierschicht 10 und der ersten Schicht 120 eine weitere Mantelschicht 160 ausgebildet ist. Die weitere Mantelschicht 160 weist die gleiche Bandlücke wie die weitere erste Schicht 120 auf. Die negative Dotierung 5 sinkt nach der Blockierschicht 10 in Form einer Rampe über die weitere Mantelschicht 160 und einen Anfangsbereich der ersten Schicht 120 auf den Wert von 3 × 1018/cm3 ab.
  • Zudem steigt im Gegensatz zur Dotierung 5 der Ausführungsform der 12 die Dotierung nach Erreichen eines Minimums nach dem ersten Spitzendotierbereich 6 und nach Erreichen eines minimalen Dotierungswertes im Bereich von 1 bis 5 × 1018/cm3 in der weiteren ersten Schicht 130 wieder in Form einer Rampe an und erreicht innerhalb der weiteren ersten Schicht 130 eine Dotierung im Bereich von 2 × 1019/cm3.
  • Das Dotierprofil der positiven Dotierung 5 ist in der Weise gewählt, dass im Bereich einer hohen Intensität 9 der elektromagnetischen Welle, das heißt bei einer Intensität größer 17% des maximalen Wertes eine niedrige Dotierung vorliegt. Dadurch wird eine geringere Absorption der elektromagnetischen Welle erreicht. Zudem sind Dotierrampen am Heteroübergang eines Materials von einer kleinen zu einer großen Bandlücke vorgesehen, um eine ausreichend hohe Dotierung am Heterointerface, das heißt im Grenzbereich zwischen den zwei Schichten zu erreichen. Zusätzlich kann graduell eine Absenkung der Dotierung nach dem Grenzübergang vorgesehen sein. Damit wird eine niedrige Flussspannung Uf erreicht. Mit niedriger Intensität der elektromagnetischen Welle im Bereich der Mantelschichten wird eine ansteigende Dotierung realisiert. Dies stellt einen Kompromiss für eine gute Flussspannung und eine geringe Absorption dar. Aufgrund des mehrstufigen Mantelschicht wird eine bessere Wellenführung erreicht.
  • 14 zeigt eine weitere Ausführungsform, deren Schichtaufbau für die zweite Schichtanordnung 200, die aktive Zone 3, die erste Wellenleiterschicht 110, die erste Schicht 120, die Blockierschicht 10 und die weitere erste Schicht 130 der 5 entspricht. Im Gegensatz zur Ausführung der 5 ist die weitere erste Schicht 130 dünner ausgeführt und geht in eine zusätzliche Schicht 140 mit einer niedrigeren Bandlücke über. An die zusätzliche erste Schicht 140 schließt sich eine Abschlussschicht 150 an, die eine noch niedrigere Bandlücke als die zusätzliche erste Schicht 140 aufweist. Die Dotierung 5 fällt nach dem ersten Spitzendotierbereich 6 nach dem Übergang von der ersten Schicht 120 auf die weitere erste Schicht 130 in Form einer Rampe auf einen Wert von 1 × 1018/cm3 ab. Anschließend steigt die positive Dotierung 5 beim Übergang von der weiteren ersten Schicht 130 zur zusätzlichen ersten Schicht 140 bis auf einen Wert von 1 × 1019/cm3 in Form einer Rampe an. Beim Übergang von der zusätzlichen ersten Schicht 140 zur Abschlussschicht 150 steigt die Dotierung erneut auf einen Wert von 1 × 1020/cm3 an. Der Anstieg erfolgt bereits vor Erreichen des Endes der zusätzlichen ersten Schicht 140.
  • Die vorgesehene positive Dotierung 5 ist in der Weise ausgeführt, dass im Bereich mit hoher Intensität 9 der elektromagnetischen Welle, das heißt in einem Bereich größer von 26% der maximalen Intensität eine niedrige Dotierung vorliegt. Dadurch wird eine geringere Absorption erreicht. Zudem sind Dotierrampen am Heteroübergang von einer kleinen zu einer hohen Bandlücke vorgesehen, um eine ausreichend hohe Dotierung am Heterointerface zu erreichen. Weiterhin wird graduell eine Absenkung der Dotierung nach dem Heterointerface durchgeführt. Dadurch wird eine niedrige Flussspannung Uf bereitgestellt. Mit niedriger Intensität der Welle im Mantelbereich, das heißt im Bereich der zusätzlichen ersten Schicht 140 steigt die positive Dotierung an. Dies stellt einen Kompromiss für eine gute Flussspannung Uf und eine geringe elektromagnetische Absorption dar. Mithilfe der mehrstufigen Mantelschicht wird eine bessere Wellenführung erreicht.
  • 15 zeigt in einer schematischen Darstellung den Schichtaufbau gemäß 5, wobei die Bandlücken der Materialschichten angegeben sind. In dem dargestellten Beispiel wird GaN als Substrat 1 verwendet. Zudem ist in dem dargestellten Beispiel auf einer Ga terminierten Oberfläche des GaN Substrates eine Pufferschicht aufgewachsen. Die Wachstumsrichtung W ist in Form eines Pfeiles dargestellt und geht von rechts nach links.
  • Im Gegensatz zur 5 wird die negative Dotierung 12 in der zweiten Schichtanordnung 200 dargestellt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die aktive Zone 3 wenigstens zwei Quantentöpfe 15, 16 aufweisen, die jeweils von zwei Barriereschichten 17, 18, 19 begrenzt sind. Die Barriereschichten 17, 18, 19 können eine negative Dotierung 12 aufweisen, die z.B. im Bereich von 1 × 1018/cm3 liegt. Die Schichten der Quantentöpfe, d.h. die Quantenfilme selbst sind undotiert. Zudem weist eine zweite Wellenleiterschicht 210, die an die aktive Zone 3 angrenzt, eine negative Dotierung 12 auf, die z.B. im Bereich von 1 × 1018/cm3 liegt. Die negative Dotierung 12 ist in Richtung weg von der aktiven Zone 3 bis nahe an einen Grenzbereich zur zweiten Schicht 220 konstant und steigt dann in Form eines negativen ersten Spitzendotierbereiches 13 auf einen Wert von 1 × 1019/cm3 an. Anschließend fällt die negative Dotierung 12 im ersten Spitzendotierbereich 13 in der zweiten Schicht 220 wieder auf einen Wert von 1 × 1018/cm3 ab.
  • In der zweiten Schicht 220 bleibt die negative Dotierung 12 im Bereich der Größenordnung von 1 × 1018/cm3. Zum Ende der zweiten Schicht 220 steigt die negative Dotierung 12 vor Erreichen der weiteren zweiten Schicht 230 in einem zweiten negativen Spitzendotierbereich 14 auf einen Wert von 1 × 1019/cm3 an, um anschließend in der weiteren zweiten Schicht 230 auf einen Wert von 2 × 1018 abzufallen. In der weiteren zweiten Schicht 230 bleibt die negative Dotierung 12 bis in die zusätzliche zweite Schicht 240 annähernd im Bereich von 2 × 1018/cm3 konstant. Damit sind die Schichten der zweiten Schichtanordnung 200, in denen beim Betrieb des Bauelementes die elektromagnetische Welle eine Intensität 9 aufweist, die über einem Mindestwert liegt, gering dotiert. Damit entstehen geringe Absorptionsverluste. Zudem sind die Heterogrenzflächen zwischen den Schichten mit negativen Spitzendotierbereichen, das heißt Dotierspikes, hochdotiert. Damit wird eine gute, d.h. niedrige Flussspannung Uf erreicht. Zudem ist die elektromagnetische Welle mit der Intensität 9 auf die aktive Zone 3 zentriert. Damit ist ein hoher Füllfaktor gegeben und es wird eine gute Laserschwelle erreicht.
  • 16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines elektrooptischen Bauelementes, das im Schichtaufbau der Ausführungsform der 15 entspricht. In Bezug auf die negative Dotierung 12 entspricht 16 bis auf die aktive Zone 3 ebenfalls der Ausführungsform der 15. Im Gegensatz zu 15 weist die aktive Zone 3 in den drei Barriereschichten 17, 18, 19, die die zwei Quantentöpfe 15, 16 begrenzen, jeweils eine negative Dotierung 12 auf, die im Bereich von 5 × 1018/cm3 liegt. Zudem sind die Schichten der zweiten Schichtanordnung 200 in der Weise ausgebildet, dass die negative Dotierung 12 in Bezug auf die Intensität 9 der elektromagnetischen Welle in der Weise ausgebildet ist, dass bei einer Intensität 9 der elektromagnetischen Welle größer als 8% des Maximums der elektromagnetischen Welle eine niedrige negative Dotierung 12 von 1 × 1018/cm3 oder niedriger vorliegt.
  • 17 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes, das in Bezug auf den Schichtaufbau identisch zu der Ausführungsform der 15 ist. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der 16 ist die zweite Wellenleiterschicht 210 und die zweite Schicht 220 bis auf den negativen ersten Spitzendotierbereich 13 und den negativen zweiten Spitzendotierbereich 14 niedrig dotiert, das heißt, es ist eine Dotierung kleiner als 1 × 1017/cm3 oder keine Dotierung vorgesehen. Die Barriereschichten 17, 18, 19 der aktiven Zone 3 sind entsprechend der Ausführungsform der 16 hoch dotiert. Im Übergangsbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 ist ein negativer erster Spitzendotierbereich 13 ausgebildet, wobei die Dotierung in Richtung weg von der aktiven Zone 3 gesehen im Endbereich der zweiten Wellenleiterschicht 210 beginnt und nach Überschreiten des maximalen Wertes im Anfangsbereich der zweiten Schicht 220 wieder absinkt.
  • In der gleichen Weise ist die negative Dotierung 12 im Übergangsbereich zwischen der zweiten Schicht 220 und der weiteren zweiten Schicht 230 ausgebildet. Dabei steigt die negative Dotierung ebenfalls im Endbereich der zweiten Schicht 220 von einem Wert kleiner 1 × 1017/cm3 bis auf einen Wert von 1 × 1019/cm3 an und sinkt anschließend in der weiteren zweiten Schicht 230 auf einen Wert von 3 × 1018/cm3 ab. Im Bereich der weiteren zweiten Schicht 230 bleibt die negative Dotierung 12 im Bereich von 3 × 1018 konstant. Ebenso im Bereich der zusätzlichen zweiten Schicht 240.
  • 18 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das optoelektronische Bauelement den gleichen Schichtaufbau wie in 15 aufweist. Die aktive Zone 3 weist in der dargestellten Ausführungsform zwei Quantentöpfe 15, 16 auf, die von jeweils einer Barriereschicht 17, 18, 19 begrenzt sind. Die mittlere Barriereschicht 18 weist eine negative Dotierung 12 auf, die im Bereich von 3 × 1018/cm3 liegt. Die beiden äußeren Barriereschichten 17, 19 weisen eine negative Dotierung 12 auf, die im Bereich von 2 × 1018/cm3 liegt. Die zweite Wellenleiterschicht 210 ist gering dotiert, das heißt, es ist eine negative Dotierung vorgesehen, die kleiner als 1 × 1017 ist. Weiterhin ist ein negativer erster Spitzendotierbereich 13 im Übergang zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 vorgesehen. Der erste negative Spitzendotierbereich 13 weist im Vergleich zur Ausführungsform der 17 eine größere Breite auf. Die negative Dotierung kann sich in die zweite Wellenleiterschicht 210 und in die zweite Schicht 220 bis zu 10 nm, 20 nm oder sogar 30 nm oder mehr erstrecken. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass im Grenzbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 eine ausreichend hohe Dotierung vorliegt. In der gleichen Weise ist der negative zweite Spitzendotierbereich 14 ausgebildet, sodass sich die negative Dotierung über eine Tiefe von 10 nm, 20 nm oder bis zu 30 nm oder mehr in den Endbereich der zweiten Schicht 220 und in den Anfangsbereich der weiteren zweiten Schicht 230 erstreckt. In der weiteren zweiten Schicht 230 verbleibt die Dotierung im Bereich von 3 × 1018 konstant. Ebenso in der zusätzlichen zweiten Schicht 240.
  • Durch die Ausbildung des Dotierungsprofils in Form einer Rampe mit entsprechenden Breiten wird eine niedrige Flussspannung Uf erreicht. Zudem ist die mittlere Barriereschicht 18 der aktiven Zone 3 zwischen den Quantentöpfen höher dotiert. Dadurch wird eine verbesserte Injektion erreicht.
  • 19 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes, dessen Schichten gemäß dem Bauelement der 15 ausgebildet sind. Zudem weist die zweite Schichtanordnung 200 einen negativen ersten Spitzendotierbereich 13 und einen negativen zweiten Spitzendotierbereich 14 auf. Im Gegensatz zur Ausführungsform der 18 ist der negative erste Spitzendotierbereich 13 breiter ausgebildet. Der negative Spitzendotierbereich 13 kann eine Breite von 20 nm, 40 nm, 60 nm oder mehr aufweisen. Dabei kann der negative erste Spitzendotierbereich 13 zu gleichen Teilen in der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 angeordnet sein. Zudem weist der erste negative Spitzendotierbereich 13 eine Dotierung im Bereich von 2 × 1019/cm3 auf. Die zweite Wellenleiterschicht 210 ist außerhalb des ersten Spitzendotierbereiches 13 nahezu undotiert, das heißt, die Dotierung liegt bei oder unter 1 × 1017/cm3. Ebenso weist der negative zweite Spitzendotierbereich 14 eine Breite von 20 nm, 40 nm, 60 nm oder mehr auf. Der negative zweite Spitzendotierbereich 14 ist vorzugsweise zu gleichen Teilen in der zweiten Schicht 220 und in der weiteren zweiten Schicht 230 ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform weist der zweite negative Spitzendotierbereich 14 eine Dotierung im Bereich von 1 × 1019/cm3 auf.
  • Die aktive Zone 3 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Quantentöpfe 15, 16 auf, die von drei Barriereschichten 17, 18, 19 begrenzt sind. Dabei weisen die dritte Barriereschicht 19 und die zweite Barriereschicht 18 jeweils eine negative Dotierung auf, die im Bereich von 5 × 1018/cm3 liegt. Die erste Barriereschicht 17, die an die erste Schichtanordnung 100 angrenzt, ist im Wesentlichen undotiert, das heißt, die erste Barriereschicht 17 weist eine Dotierung auf, die kleiner als 1 × 1017/cm3 ist.
  • Auch mit dieser Ausführungsform werden geringe Absorptionsverluste der elektromagnetischen Welle erreicht. Zudem werden aufgrund der breiten Ausbildung der negativen ersten und zweiten Spitzendotierbereiche 13, 14 gute Werte für die Flussspannung Uf erreicht. Durch die hohe Dotierung der Barriereschichten 18, 19 wird eine gute Injektion in die aktive Zone ermöglicht.
  • 20 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im Wesentlichen dem Schichtaufbau der Ausführungsform der 15 entspricht, wobei sich jedoch im Übergangsbereich zwischen der aktiven Zone 3 und der zweiten Wellenleiterschicht 210 und zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 und der zweiten Schicht 220 und der weiteren zweiten Schicht 230 sich die Materialzusammensetzung kontinuierlich ändert, sodass die Bandlücke 8 im Übergangsbereich in Form einer Rampe ausgebildet ist. Weiterhin weist die dritte Barriereschicht 19, die zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und dem zweiten Quantentopf 16 ausgebildet ist, eine negative Dotierung auf, die im Bereich von 5 × 1018/cm3 liegt. Die zweite Barriereschicht, die zwischen einem ersten Quantentopf 15 und dem zweiten Quantentopf 16 angeordnet ist, weist eine negative Dotierung auf, die im Bereich von 4 × 1018/cm3 liegt. Die erste Barriereschicht 17, die zwischen dem ersten Quantentopf 15 und der ersten Schichtanordnung 100 angeordnet ist, weist im Wesentlichen eine geringe negative Dotierung unter 1 × 1017/cm3 oder keine Dotierung auf.
  • Der negative erste und zweite Spitzendotierbereich 13, 14 sind jeweils im Übergangsbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 beziehungsweise zwischen der zweiten Schicht 220 und der weiteren zweiten Schicht 230 angeordnet. Somit liegen die negativen ersten und zweiten Spitzendotierbereiche 13, 14 im Rampenbereich der Schichtübergänge. Vorzugsweise sind die Spitzendotierbereiche 13, 14 mindestens so breit wie die Rampen und beginnen und enden in den jeweiligen angrenzenden Schichten. Die negativen ersten und zweiten Spitzendotierbereiche 13, 14 weisen vorzugsweise eine Breite von 20 nm, 40 nm oder 60 nm und mehr auf. Der erste und der zweiten negative Spitzendotierbereich 13, 14 weisen eine Dotierung auf, die im Bereich von 5 × 1018/cm3 liegt. Außerhalb des ersten Spitzendotierbereiches 13 ist die zweite Wellenleiterschicht 210 im Wesentlichen undotiert, das heißt, die Dotierung ist kleiner als 1 × 1017. Zudem ist die zweite Schicht 220 im Bereich außerhalb des ersten und des zweiten Spitzendotierbereiches 13, 14 im Wesentlichen negativ undotiert, das heißt, die Dotierung liegt im Bereich kleiner 1 × 1017/cm3. Die weitere zweite Schicht 230 und die angrenzende zusätzliche zweite Schicht 240 weisen eine negative Dotierung auf, die im Bereich von 3 × 1018/cm3 liegt.
  • Durch die Ausbildung der Heterogrenzflächen zwischen den einzelnen Schichten in Form von Rampen in Bezug auf die Materialzusammensetzung und die damit verbundene rampenartig ansteigende oder abfallende Bandlücke wird eine niedrige Flussspannung Uf erreicht.
  • 21 zeigt eine weitere Ausführungsform, deren Schichtaufbau der 15 entspricht. Zudem weist die negative Dotierung 12 im Übergangsbereich zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 210 und der zweiten Schicht 220 einen negativen ersten Spitzendotierbereich 13 auf, der in Form einer relativ breiten Spitze ausgebildet ist, die gemäß dem negativen ersten Spitzendotierbereich 13 der 18 ausgebildet ist. Die Breite kann dabei im Bereich von 20 nm, 40 nm, 60 nm oder mehr liegen. Die zweite Wellenleiterschicht 210 ist außerhalb des negativen ersten Spitzendotierbereiches 13 im Wesentlichen undotiert, das heißt die Dotierung liegt unter 1 × 1017/cm3. Ungefähr in der Mitte der Schichtdicke der zweiten Schicht 220 steigt die Dotierung von einem Wert unter 1 × 1017/cm3 auf einen Wert von 3 × 1018/cm3 an und bleibt in Richtung auf die weitere zweite Schicht 230 im Wesentlichen konstant, bis kurz vor Erreichen des Endes der zweiten Schicht 220 weg von der aktiven Zone 3 gesehen der negative zweite Spitzendotierbereich 14 ausgebildet ist. Der zweite Spitzendotierbereich 14 ist in der Breite schmäler ausgebildet als der negative erste Spitzendotierbereich 13. Die Breite des negativen zweiten Spitzendotierbereiches 14 kann z.B. unter 30 nm, insbesondere unter 20 nm liegen.
  • Der negative erste Spitzendotierbereich 13 weist eine Spitzendotierung von 2 × 1019/cm3 auf. Der negative zweite Spitzendotierbereich 14 weist eine Dotierung im Bereich von 1,5 × 1019/cm3 auf. Innerhalb der weiteren zweiten Schicht 230 fällt die negative Dotierung 12 nach dem negativen zweiten Spitzendotierbereich 14 auf einen Wert von 4 × 1018/cm3 ab. Im Übergang von der weiteren zweiten Schicht 230 zur zusätzlichen zweiten Schicht 240 wird die Dotierung auf einen Wert von 1 × 1018 abgesenkt.
  • Die aktive Zone 3 weist eine dritte Barriereschicht 19 auf, die eine Dotierung im Bereich von 1 × 1018 aufweist. Die dritte Barriereschicht 19 grenzt an die zweite Wellenleiterschicht 210 an. Die zweite Barriereschicht 18, die zwischen den zwei Quantentöpfen angeordnet ist, weist eine negative Dotierung 12 auf, die im Bereich von 8 × 1018/cm3 liegt. Ebenso weist die erste Barriereschicht 17, die an die erste Schichtanordnung 100 angrenzt, eine negative Dotierung 12 auf, die im Bereich von 8 × 1018/cm3 liegt. Die zwei Quantentöpfe 15, 16, die zwischen den drei Barriereschichten 17, 18, 19 angeordnet sind, sind im Wesentlichen undotiert, d.h. die Dotierung ist kleiner als 1 × 1017/cm3.
  • Das optoelektronische Bauelement ist in der Weise ausgebildet, dass bis auf die aktive Zone und den negativen ersten Spitzendotierbereich 13 die Schichten im Wesentlichen undotiert sind, in denen eine Intensität größer als 23% der Maximalintensität der elektromagnetischen Welle angeordnet ist. Dadurch werden geringe interne Absorptionsverluste erreicht. Zudem ist ein Teil der zweiten Schicht 220, die als Wellenleiter ausgebildet ist, für eine bessere Flussspannung Uf dotiert. Zudem sind die Heterogrenzflächen mit den Spitzendotierbereichen versehen. Dadurch wird ein gutes Uf erreicht.
  • 22 zeigt eine Ausbildungsform eines optoelektronischen Bauelementes, das im Wesentlichen gemäß der 16 aufgebaut ist, wobei jedoch im Vergleich zur Ausbildungsform der 16 die zweite Wellenleiterschicht 210 gegenüber der ersten Wellenleiterschicht 110 deutlich breiter ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die elektromagnetische Welle in Richtung auf die n-Seite, das heißt, in Richtung auf die zweite Schichtanordnung 200 verschoben. Dadurch wird eine weitere Reduzierung der internen Absorptionsverluste erreicht. Die Verschiebung der optischen Welle kann beispielsweise durch eine Absenkung der Indiumkonzentration oder durch eine Erhöhung der Aluminiumkonzentration in der zweiten Schichtanordnung 200 oder durch eine entsprechende breitere Dicke des zweiten Wellenleiters auf der n-Seite, d.h. in der zweiten Schichtanordnung 200 erreicht werden.
  • Ansonsten ist an den Übergängen der Schichten beziehungsweise an den Kanten der Grenzflächen jeweils ein negativer Spitzendotierbereich 13, 14 vorgesehen.
  • Die in den 5 bis 14 dargestellten verschiedenen Schichtaufbauten der ersten Schichtanordnung 100 und deren Dotierungen können mit den verschiedenen Schichtaufbauten der zweiten Schichtanordnungen 200 der 15 bis 22 und deren Schichtanordnungen kombiniert werden. Auch einzelne Abschnitte der ersten Schichtanordnungen 100 der 5 bis 14 können mit Abschnitten der zweiten Schichtanordnungen 200 der 15 bis 22 kombiniert werden.
  • Die in den Figuren angegebenen Werte für die Bandlücken oder die Dotierungen sind Beispiele, die zu guten Ergebnissen führen. Die dargestellten bzw. die beschriebenen Werte für die die Dotierung und/oder für die Bandlücken können davon abweichen und insbesondere um +/–30% abweichen. Die anhand der 5 bis 22 erläuterten Werte für die Dotierungen und/oder die Bandlücken und/oder die Schichtmaterialien können entsprechend bei den 1 bis 4 angewendet werden.
  • Abhängig von den gewählten Ausführungsformen der Bauelemente können die Schichtaufbauten der ersten Schichtanordnung 100 und die positiven Dotierungsprofile 5 der 5 bis 14 mit den unterschiedlichen Schichtaufbauten der 15 bis 22 deren verschiedenen negativen Dotierungsprofilen 14 kombiniert werden. Zudem können die dargestellten Beispiele für die negative Dotierung 12 der aktiven Zone 3 der 15 bis 22 auch mit verschiedenen negativen Dotierungsprofilen 12 der 15 bis 22 und mit den Schichtaufbauten der ersten Schichtanordnungen 100 und deren positiven Dotierungsprofile 5 der 5 bis 14 kombiniert werden.
  • Für die positive Dotierung kann als Dotierstoff beispielsweise Magnesium, Kohlenstoff, Beryllium, Zink, Cadmium und/oder Calcium verwendet werden. Die beschriebene Anordnung eignet sich insbesondere für das Materialsystem Aluminium-Gallium-Indium-Nitrid, das ein piezoelektrisches Material darstellt. Insbesondere an Heterogrenzflächen zwischen Materialien mit unterschiedlichem Aluminium- beziehungsweise Indiumgehalt kann aufgrund der piezoelektrischen Effekte ein Spannungsfall auftreten. Deshalb ist es vorteilhaft, an Übergängen von einer niedrigen Bandlücke auf eine größeren Bandlücke, das heißt zum Beispiel von Galliumnitrid auf Aluminium-Galliumnitrid, von Indium-Galliumnitrid auf Galliumnitrid, von Indium-Galliumnitrid auf Aluminium-Galliumnitrid oder von Aluminium-Galliumnitrid auf Aluminium-Galliumnitrid mit einer höheren Aluminiumkonzentration einen positiven Spitzendotierbereich vorzusehen. Dies gilt insbesondere für ein Wachstum auf einer Galliumfläche von Galliumnitrid. Im Fall von Wachstum auf der Stickstoff terminierte Fläche von Galliumnitrid werden die Übergänge von größerer Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke dotiert. Die Materialien können dabei binär (Galliumnitrid, Aluminiumnitrid), ternär (Aluminium-Galliumnitrid, Indium-Galliumnitrid) oder quaternär (Aluminium-Indium-Galliumnitrid) sein.
  • Bahngebiete zwischen den Heterogrenzflächen bleiben dabei vorzugsweise niedrig dotiert, um eine Absorption der elektromagnetischen Strahlung zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Die Dotierung wird dabei vorzugsweise nur in den Bereichen abgesenkt, in welchen die Intensität 9 der optischen Welle über einer Mindestgrenze liegt. Ebenso kann die Höhe der Dotierbereiche auf einen Maximalwert begrenzt werden, um die Absorption der elektromagnetischen Welle zu begrenzen bzw. zu vermeiden. Die Dotierung wird dabei vorzugsweise in den Bereichen abgesenkt, in denen die Intensität der optischen Welle größer als ein Mindestwert ist. Ebenso kann die Höhe der Dotierung in den Spitzendotierbereichen in Bereichen auch ohne Intensität der elektromagnetischen Welle niedriger gewählt werden als in den Bereichen einer niedrigen Intensität der elektromagnetischen Welle. Dadurch können weiterhin Absorptionsverluste reduziert werden.
  • Zudem kann in Bereichen niedriger positiver Dotierung der Aluminiumgehalt abgesenkt werden und somit die Bandlücke und die Aktivierungsenergie verringert werden, um die Leitfähigkeit zu erhöhen.
  • Die optische Welle wird vorzugsweise auf die aktive Zone zentriert, sodass ein besserer Füllfaktor erreicht wird oder n-seitig geführt, sodass weniger Absorption auftritt. Im letztgenannten Fall liegt das Maximum der optischen Welle somit bevorzugt zwischen der aktiven Zone und dem n-Kontakt, d.h. der zweiten Schichtanordnung 200. Durch die Reduzierung der internen Verluste verbessern sich die Laserschwelle und insbesondere die Steilheit der Laserkennlinie und damit die Effizienz der Laserdiode. Dadurch sind höhere Ausgangsleistungen und längere Lebensdauern möglich oder das optoelektronische Bauelement kann bei höheren Temperaturen betrieben werden. Durch die Einführung der Spitzendotierbereiche wird erreicht, dass die Flussspannung Uf der Laserdiode niedrig ist und somit eine gute Effizienz erreicht wird.
  • Die positiven Dotierungen beziehungsweise die positiven Spitzendotierbereiche können einen oder mehrere positive Dotierstoffe aufweisen. Die Dotierung kann größer 1 × 1018/cm3, vorzugsweise größer 5 × 1018/cm3, besonders bevorzugt 8 × 1018/cm3 und insbesondere größer 1 × 1019/cm3 sein.
  • Beispielsweise werden vor allem die Bereiche der Schichten niedrig dotiert, in denen die Intensität 9 der optischen Welle bezogen auf das Maximum größer als ein Mindestwert ist. Die Mindestwerte können 40%, 15% oder 3% des Maximums darstellen. Niedrig dotiert kann heißen, dass die Dotierstoffkonzentration unter 2 × 1019/cm3, vorzugsweise kleiner 8 × 1018/cm3, besonders bevorzugt kleiner 4 × 1018/cm3 ist. Die der aktiven Zone abgewandten Bereiche der Schichten, in denen die Intensität kleiner als die vorgenannte Zahl ist, können mit einer Dotierstoffkonzentration größer 5 × 1018/cm3, vorzugsweise größer 1 × 1019/cm3 dotiert sein. Neben einer konstanten Dotierung kann beispielsweise auch ein sukzessiver Anstieg der positiven Dotierung entsprechend der Abnahme der Intensität der Welle vorgesehen sein, d.h. mit größerer Entfernung zur aktiven Zone 3 kann die Dotierung zunehmen.
  • Zudem oder anstelle der entsprechenden positiven Dotierung, wie beschrieben, kann auch die negative Dotierung der n-Seite entsprechend gewählt werden. Die beschriebenen Vorteile werden beispielsweise bei dem Materialsystem Aluminium-Gallium-Indiumnitrid erreicht, da Aluminium-Gallium-Indiumnitrid ein piezoelektrisches Material darstellt, das insbesondere an Heterogrenzflächen zwischen Materialien mit unterschiedlichem Aluminium- beziehungsweise Indiumgehalt aufgrund der piezoelektrischen Eigenschaften einen erhöhten Spannungsabfall aufweisen kann. Daher kann es vorteilhaft sein, die Übergänge von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke zum Beispiel von Galliumnitrid auf Indium-Galliumnitrid, oder von Aluminium-Galliumnitrid auf Galliumnitrid, oder von Indium-Galliumnitrid auf Indium-Galliumnitrid mit einer höheren Indiumkonzentration mit einem negativen Spitzendotierbereich zu versehen. Dies gilt beispielsweise für Wachstum auf der mit Gallium terminierten Oberfläche von Galliumnitrid. Im Fall von Wachstum auf der Stickstoff terminierten Fläche Fläche von Galliumnitrid werden die Übergänge von kleinerer Bandlücke auf eine höhere Bandlücke dotiert. Die Materialien können dabei binär (Galliumnitrid, Aluminiumnitrid), ternär (Aluminium-Galliumnitrid, Indium-Galliumnitrid) oder quaternär (Aluminium-Indium-Galliumnitrid) sein.
  • Bahngebiete zwischen den Heterogrenzflächen können dabei niedrig dotiert oder nominell undotiert sein. Die Dotierung wird dabei vorzugsweise in den Bereichen abgesenkt, in denen die Intensität der optischen Welle größer als ein vorgegebener Mindestwert ist. Eine oder mehrere der Barriereschichten der aktiven Zone, die vor, nach oder zwischen den Quantentöpfen angeordnet sind, können zumindest teilweise negativ dotiert sein. Zudem kann die optische Welle beispielsweise n-seitig geführt werden, sodass das Maximum der optischen Welle bevorzugt zwischen der aktiven Zone und dem n-Kontakt angeordnet ist.
  • Durch die Absenkung der Dotierung in den Gebieten, in denen die optische Welle eine signifikante Intensität aufweist, werden die internen Verluste im optoelektronischen Bauelement, insbesondere bei einem Laser reduziert. Dadurch wird eine Laserschwelle verbessert und insbesondere die Steilheit der Laserkennlinie und damit die Effizienz der Laserdiode erhöht. Dadurch sind höhere Ausgangsleistungen und längere Lebensdauern möglich oder das elektrooptische Bauelement kann bei höheren Temperaturen betrieben werden. Werte für die Dotierung der negativen Spitzendotierbereiche kann im Bereich von größer 5 × 1017/cm3, vorzugsweise größer 1 × 1018/cm3, insbesondere vorzugsweise größer 2 × 1018/cm3 und bevorzugt größer 5 × 1018/cm3 gewählt werden. Als negative Dotierstoffe können beispielsweise Silizium, Sauerstoff oder Germanium verwendet werden.
  • Die der aktiven Zone abgewandten Bereiche der n-Seite, in denen die Intensität kleiner als die vorgegebenen Maxima sind, werden beispielsweise mit einer Dotierstoffkonzentration größer als 5 × 1017/cm3, vorzugsweise größer 1 × 1018/cm3 dotiert. Die Dotierstoffkonzentrationen in der aktiven Zone beziehungsweise in den Barriereschichten der aktiven Zone liegen beispielsweise größer 5 × 1017/cm3, vorzugsweise größer 1 × 1018/cm3, vorzugsweise größer 2 × 1018/cm3 und insbesondere vorzugsweise größer als 5 × 1018/cm3. Vorzugsweise kann auf der n-Seite eine Dotierung im Bereich von 3 bis 6 × 1018/cm3 außerhalb der negativen Spitzendotierbereiche vorgesehen sein.
  • Das optoelektronische Bauelement der 1 bis 22 ist beispielsweise als Laser, insbesondere als Laserdiode oder als Streifenlaser oder als Licht emittierende Diode (LED) ausgebildet.
  • Die anhand der Figuren erläuterten Anordnungen eignen sich für Schichten und Schichtanordnungen aus binären, ternären und/oder quaternären III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterialien, wobei die Schichten in der Weise aufgewachsen wurden, dass die Schichten eine mit einem Gruppe III oder II Element terminierte Oberfläche aufweisen, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe Al, In oder Ga ist und das Gruppe II Element aus der Gruppe Zn, Mg, oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei an der Grenzfläche der Spitzendotierbereich positiv dotiert ist.
  • Zudem eignen sich die anhand der Figuren beschriebenen Anordnungen für Schichten und Schichtanordnungen aus binären, ternären und/oder quaternären III–V II–VI Verbindungshalbleitermaterialien, wobei die Schichten in der Weise abgeschieden wurden, dass die Schichten eine mit einem Gruppe III oder II Element terminierte Oberfläche aufweisen, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe Al, In oder Ga ist und das Gruppe II Element aus der Gruppe Zn, Mg, oder Cd ist,, und wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei an der Grenzfläche der Spitzendotierbereich negativ dotiert ist.
  • Weiterhin eignen sich die anhand der Figuren beschriebenen Anordnungen für Schichten und Schichtanordnungen aus binären, ternären und/oder quaternären III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterialien, wobei die Schichten des Verbindungshalbleitermaterials in der Weise aufgewachsen wurden, dass das Schichten eine mit einem Gruppe V oder VI Element terminierte Oberfläche aufweisen, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist und das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei an der Grenzfläche der Spitzendotierbereich positiv dotiert ist.
  • Weiterhin eignen sich die anhand der Figuren beschriebenen Anordnungen für Schichten und Schichtanordnungen aus binären, ternären und/oder quaternären III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterialien, wobei die Schichten des Verbindungshalbleitermaterials in der Weise aufgewachsen wurden, dass die Schichten eine mit einem Gruppe V Element oder mit einem Gruppe VI Element terminierte Oberfläche aufweisen, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist und das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei an der Grenzfläche der Spitzendotierbereich negativ dotiert ist. Die Wachstumsrichtung der Schichten kann parallel zur c-Achse der Gitterstruktur sein, kann aber auch davon abweichen, z.B. um +–20° oder mehr. Je größer die Abweichung von der c-Achse ist, umso geringer ist das an der Grenzfläche zwischen den Schichten ausgebildete Polarisationsfeld. Bei einer Abweichung um 90° von der Ausrichtung der C-Achse ist das Polarisationsfeld gleich 0.
  • Zudem eignen sich die anhand der Figuren beschriebenen Anordnungen für Schichten und Schichtanordnungen aus II–VI Verbindungshalbleitermaterialien, insbesondere Zinkoxid und/oder oder Magnesiumzinkoxid, wobei an der Grenzfläche von zwei Schichten aufgrund eines Polarisationsfeldes, das durch den unterschiedlichen Aufbau der Schichten verursacht wird, ein elektrischer Spannungsabfall auftritt. Auch an diesen Grenzflächen kann mithilfe der Spitzendotierungsbereiche der Spannungsabfall wenigstens abgeschwächt werden.
  • 23 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Wurtzitstruktur eines III–V bzw. eines II–VI Verbindungshalbleitermaterials. Die Struktur ist aus Atomen von zwei Elementen aufgebaut. Die Atome der zwei verschiedenen Elemente 300, 400 sind in der Figur einmal als Kreis 300 und einmal als Doppelkreis 400 dargestellt. Die zwei Elemente 300, 400 werden bei III–V bzw. eines II–VI Verbindungshalbleitermaterialien durch Elemente der Gruppe III und V bzw. durch die Elemente der Gruppe II und VI dargestellt. Die dargestellte Wurtzitstruktur ist durch die Elemente mit dem Doppelkreis 400 terminiert. Zudem ist die C-Achse dargestellt, die senkrecht zur 0001 Ebene verläuft.
  • Abhängig von der Ausbildungsform können die Positionen der Doppelkreise 400 bei einem III–V Verbindungshalbleitermaterial von den Atomen der Gruppe III Elemente oder den Atomen der Gruppe V Elemente eingenommen werden. Somit kann die Wurtzitstruktur durch ein Gruppe III oder ein Gruppe V Element terminiert sein.
  • Abhängig von der Ausbildungsform können die Positionen der Doppelkreise 400 bei einem II–VI Verbindungshalbleitermaterial von den Atomen der Gruppe II Elemente oder den Atomen der Gruppe VI Elementen eingenommen werden. Somit kann die Wurtzitstruktur durch ein Gruppe II oder ein Gruppe VI Element terminiert sein.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Substrat
    2
    Pufferschicht
    3
    aktive Zone
    4
    Brechungsindex
    5
    positive Dotierung
    6
    positiver erster Spitzendotierbereich
    7
    positiver zweiter Spitzendotierbereich
    8
    Bandlücke
    9
    Intensität der elektromagnetischen Welle
    10
    Blockierschicht
    11
    Stufe
    12
    negative Dotierung
    13
    negativer erster Spitzendotierbereich
    14
    negativer zweiter Spitzendotierbereich
    15
    1. Quantentopf
    16
    2. Quantentopf
    17
    1. Barriereschicht
    18
    2. Barriereschicht
    19
    3. Barriereschicht
    100
    erste Schichtanordnung
    110
    erste Wellenleiterschicht
    120
    erste Schicht
    130
    weitere erste Schicht
    140
    zusätzliche erste Schicht
    150
    Abschlussschicht
    160
    weitere Mantelschicht
    200
    zweite Schichtanordnung
    210
    zweite Wellenleiterschicht
    220
    zweite Schicht
    230
    weitere zweite Schicht
    240
    zusätzliche zweite Schicht
    300
    erstes Element
    400
    zweites Element

Claims (38)

  1. Optoelektronisches Bauelement mit einer aktiven Zone (3) zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung, wobei die aktive Zone (3) an wenigstens eine Schichtanordnung (100, 200) aus einem halbleitenden Material angrenzt, wobei die Schichtanordnung (100, 200) wenigstens zwei Schichten aufweist, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen den zwei Schichten ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der zwei Schichten ein Spitzendotierbereich (6, 13) vorgesehen ist, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung (5, 12) des Spitzendotierbereiches (6, 13) in Richtung weg von der aktiven Zone (3) wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % einer maximalen Dotierung des Spitzendotierbereiches (6, 13) ist.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder ein II–VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material mit einer Gruppe III oder Gruppe II Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe Al, In oder Ga ist undwobei das Gruppe II Element aus der Gruppe Zn, Mg oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich positiv dotiert ist.
  3. Bauelement nach Anspruch 1, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material mit einer Gruppe III oder II Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe Al, In oder Ga ist und das Gruppe II Element aus der Gruppe Zn, Mg oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, und wobei zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich negativ dotiert ist.
  4. Bauelement nach Anspruch 1, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material mit einer Gruppe V oder Gruppe VI Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist und das Gruppe VI Element O ist, wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich positiv dotiert ist.
  5. Bauelement nach Anspruch 1, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material mit einem Gruppe V oder Gruppe VI Element terminierten Oberfläche aufgewachsen wurde, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist, wobei das Gruppe VI Element O ist, wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet sind, wobei zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke vorgesehen ist, und wobei der Spitzendotierbereich negativ dotiert ist.
  6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichtanordnung (100, 200) als Schichten wenigstens eine Wellenleiterschicht (110, 210) und eine Schicht (120, 220) aufweist, wobei die Wellenleiterschicht (110, 210) zwischen der aktiven Zone (3) und der Schicht (120, 220) angeordnet ist, und wobei an der Grenzfläche zwischen der Wellenleiterschicht und der Schicht ein Spitzendotierbereich vorgesehen ist.
  7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die aktive Zone (3) zwischen der Schichtanordnung (100) und einer zweiten Schichtanordnung (200) aus einem halbleitenden Material angeordnet ist, wobei die zweite Schichtanordnung (200) als weitere zwei Schichten wenigstens eine zweite Wellenleiterschicht (210) und eine zweite Schicht (220) aufweist, wobei die zweite Wellenleiterschicht (210) zwischen der aktiven Zone (3) und der zweiten Schicht (220) angeordnet ist, wobei die weiteren zwei Schichten in der Weise ausgebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen den weiteren zwei Schichten ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der weiteren zwei Schichten ein Spitzendotierbereich (6, 13) vorgesehen ist, um den Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung des Spitzendotierbereiches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % der Dotierung der Schicht ist, die näher an der aktiven Zone angeordnet ist.
  8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine maximale Dotierung im Spitzendotierbereich (6, 13) wenigstens größer als 1 × 1018/cm3 insbesondere größer als 5 × 1018/cm3, insbesondere größer als 8 × 1018/cm3, insbesondere größer als 1 × 1019/cm3 ist.
  9. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste Schicht (120) der ersten Schichtanordnung (100) eine positive Dotierung (5) aufweist, die größer als 5 × 1018/cm3, insbesondere größer als 1 × 1019/cm3 ist.
  10. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Dotierung (12) der zweiten Schichtanordnung (200) negativ ist, und wobei die Dotierung (12) im Spitzendotierbereich (13) wenigstens größer als 5 × 1017/cm3, insbesondere größer als 1 × 1018/cm3, bevorzugt größer als 2 × 1018/cm3, und insbesondere größer als 5 × 1018/cm3, insbesondere größer als 1 × 1019/cm3 ist.
  11. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Dotierung (12) im zweiten Wellenleiter (210) außerhalb des Spitzendotierbereichs (13) kleiner oder gleich der Dotierung in der zweiten Schicht (220) ist.
  12. Bauelement nach Anspruch 11, wobei die zweite Wellenleiterschicht (210) eine negative Dotierung (12) aufweist, die wenigstens in einem zweiten Abschnitt kleiner als 1 × 1018/cm3, insbesondere kleiner als 6 × 1017/cm3, insbesondere kleiner als 3 × 1017/cm3 ist, wobei der zweite Abschnitt zwischen der aktiven Zone (3) und dem zweiten Spitzendotierbereich (13) angeordnet ist.
  13. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die zweite Schicht (220) der zweiten Schichtanordnung (200) eine negative Dotierung aufweist, die größer als 5 × 1017/cm3, insbesondere größer als 1 × 1018/cm3 ist.
  14. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktive Zone (3) wenigstens eine Quantentopfschicht (15, 16) aufweist, die zwischen zwei Barriereschichten (17, 18, 19) angeordnet ist, wobei wenigstens eine der Barriereschichten (17, 18, 19) negativ dotiert ist, wobei die negative Dotierung größer 5 × 1017/cm3, insbesondere größer 1 × 1018/cm3, insbesondere größer 2 × 1018/cm3, insbesondere größer 5 × 1018/cm3 ist.
  15. Bauelement nach Anspruch 14, wobei die aktive Zone (3) mehrere Quantentöpfe (15, 16) aufweist, wobei jeder Quantentopf (15, 17) zwischen zwei Barriereschichten (17, 18, 19) angeordnet ist, wobei ausgehend von einer zweiten Schichtanordnung (200), die ersten zwei Barriereschichten (17, 18, 19) der ersten zwei Quantentöpfe (15, 16) negativ dotiert sind, und wobei die wenigstens eine folgende Barriereschicht (17) undotiert ist.
  16. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 15, wobei die erste Schicht (120) der ersten Schichtanordnung (100) eine positive Dotierung (5) aufweist, die kleiner als 5 × 1019/cm3, insbesondere kleiner als 1 × 1019/cm3, insbesondere kleiner als kleiner als 1 × 1018/cm3, insbesondere kleiner als 5 × 1017/cm3 aufweist.
  17. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei die zweite Wellenleiterschicht (210) der zweiten Schichtanordnung (200) eine negative Dotierung (12) aufweist, die kleiner als 5 × 1018/cm3 aufweist, insbesondere kleiner als 1 × 1018/cm3, vorzugsweise kleiner als 1 × 1017/cm3 aufweist, und wobei die zweite Schicht (220) eine negative Dotierung (12) aufweist, die kleiner als 5 × 1018/cm3, insbesondere kleiner als 1 × 1018/cm3, vorzugsweise kleiner als 1 × 1017/cm3 ist.
  18. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei die negative Dotierung (12) in der zweiten Schicht (220) in einem vorgegebenen Abstand in Richtung weg von der aktiven Zone (3) zur zweiten Wellenleiterschicht (210) ansteigt.
  19. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 18, wobei angrenzend an die erste Schicht (120) eine weitere erste Schicht (130) vorgesehen ist, wobei die erste Schicht und die weitere erste Schicht in der Weise ausgebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen der ersten Schicht und der weiteren ersten Schicht ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der ersten Schicht und der weiteren ersten Schicht ein zweiter Spitzendotierbereich (6, 13) vorgesehen ist, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung des zweiten Spitzendotierbereiches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % der Dotierung der Schicht ist, die näher an der aktiven Zone angeordnet ist.
  20. Bauelement nach Anspruch 19, wobei außerhalb des ersten und/oder des zweiten Spitzendotierbereichs (6, 7) die positive Dotierung der ersten Schicht (120) kleiner oder gleich der positiven Dotierung (130) der weiteren ersten Schicht ist, wobei insbesondere die positive Dotierung (5) der weiteren ersten Schicht (130) größer ist als die positive Dotierung (5) der ersten Schicht (120).
  21. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 20, wobei angrenzend an die zweite Schicht (220) eine weitere zweite Schicht (230) vorgesehen ist, wobei die zweite Schicht und die weitere zweite Schicht in der Weise ausgebildet sind, dass an einer Grenzfläche zwischen der zweiten Schicht und der weiteren zweiten Schicht ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der zweiten Schicht und der weiteren zweiten Schicht ein weiterer Spitzendotierbereich (6, 13) vorgesehen ist, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung des weiteren zweiten Spitzendotierbereiches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % der Dotierung der Schicht ist, die näher an der aktiven Zone angeordnet ist.
  22. Bauelement nach Anspruch 21, wobei außerhalb des ersten und/oder des zweiten Spitzendotierbereichs (13, 14) die negative Dotierung (12) der zweiten Schicht (220) kleiner oder gleich der negativen Dotierung (12) der weiteren zweiten Schicht (230) ist, wobei insbesondere die negative Dotierung (12) der weiteren zweiten Schicht (230) größer ist als die negative Dotierung der zweiten Schicht (220).
  23. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Spitzendotierbereich (6, 7, 13, 14) eine Breite aufweist, die senkrecht zur Ebene der aktiven Zone im Bereich zwischen 1 nm und 100 nm liegt.
  24. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Spitzendotierbereich (6, 7, 13, 14) in beiden aneinander angrenzenden Schichten (110, 120, 130, 210, 220, 230) ausgebildet ist.
  25. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Anstieg der Dotierung (5, 12) im Spitzendotierbereich (6, 7, 13, 14) und/oder eine Absenkung der Dotierung (5, 12) im Spitzendotierbereich (6, 7, 13, 14) eine Rampe aufweist.
  26. Bauelement nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei an die weitere erste Schicht (130) eine zusätzliche erste Schicht (140) angrenzt, und wobei im Übergangsbereich zwischen der weiteren ersten Schicht (130) und der zusätzlichen ersten Schicht (140) die positive Dotierung (5) in Richtung auf die zusätzliche erste Schicht (140) ansteigt, wobei insbesondere die zusätzliche erste Schicht eine kleinere Bandlücke (8) als die weitere erste Schicht (130) aufweist.
  27. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der ersten Schichtanordnung (100) eine positiv dotierte Blockierschicht (10) für Elektronen vorgesehen ist, wobei die Blockierschicht (10) insbesondere an die aktive Zone (3) angrenzt oder zwischen der ersten Wellenleiterschicht (110) und der ersten Schicht (120) angeordnet ist, und wobei angrenzend an eine Grenzfläche der Blockierschicht ein Spitzendotierbereich ausgebildet ist, um einen Spannungsabfall zu reduzieren.
  28. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wellenleiterschicht (110) außerhalb des Spitzendotierbereichs (6) undotiert ist.
  29. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine positive Dotierung in den Schichten, insbesondere in den Schichten der ersten Schichtanordnung außerhalb des wenigstens einen Spitzendotierbereichs in der Weise ausgebildet ist, dass für eine vorgegebene Mindestintensität (9) der optischen Welle die Dotierung (5) unter einer vorgegebenen Maximaldotierung liegt, wobei die Mindestintensität kleiner als 40%, insbesondere kleiner als 15%, insbesondere kleiner als 3% ist, und wobei die Maximaldotierung kleiner als 2 × 1019/cm3, insbesondere kleiner als 8 × 1018/cm3, insbesondere kleiner als 4 × 1018/cm3 ist.
  30. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die negative Dotierung (12) der Schichten (100, 200), insbesondere der Schichten der zweiten Schichtanordnung (200) außerhalb des wenigstens einen Spitzendotierbereichs (13) in der Weise ausgebildet ist, dass für eine vorgegebene Mindestintensität (9) der optischen Welle die Dotierung (12) unter einer vorgegebenen Maximaldotierung liegt, wobei die Mindestintensität kleiner als 40%, insbesondere kleiner als 15%, insbesondere kleiner als 5% ist, und wobei die Maximaldotierung kleiner als 1 × 1018/cm3, insbesondere kleiner als 6 × 1017/cm3, insbesondere kleiner als 3 × 1017/cm3 angeordnet ist.
  31. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichten, insbesondere die Schichten der ersten und/oder der zweiten Schichtanordnung ein Material aus der folgenden Gruppe aufweisen: GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InAlN, AlInGaN.
  32. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauelement als Laserdiode oder als Leuchtdiode ausgebildet ist.
  33. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichten, zwischen denen die Grenzfläche ausgebildet ist, ein II–VI Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere Zinkoxid und/oder Magnesiumzinkoxid aufweisen oder aus einem II–VI-Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere Zinkoxid und/oder Magnesiumzinkoxid bestehen.
  34. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes mit einer aktiven Zone zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung, wobei die aktive Zone an wenigstens eine Schichtanordnung (100, 200) aus einem halbleitenden Material angrenzt, wobei die Schichtanordnung (100, 200) aus wenigstens zwei Schichten aufgebaut wird, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet werden, dass an einer Grenzfläche zwischen den zwei Schichten ein piezoelektrisches Feld erzeugt wird, das einen elektrischen Spannungsabfall an der Grenzfläche bewirkt, wobei an der Grenzfläche der zwei Schichten und in den zwei Schichten ein Spitzendotierbereich (6, 13) eingebracht wird, um den elektrischen Spannungsabfall zu reduzieren, wobei eine Dotierung des Spitzendotierbereiches in Richtung weg von der aktiven Zone wenigstens um einen ersten Prozentwert ansteigt und wieder um wenigstens einen zweiten Prozentwert abfällt, wobei der erste und der zweite Prozentwert größer als 10 % einer maximalen Dotierung des Spitzendotierbereiches (6, 13) ist.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material in der Weise aufgewachsen wird, dass das Material eine mit einem Gruppe III Element terminierte Oberfläche oder eine mit einem Gruppe II Element terminierte Oberfläche aufweist, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe Al, In oder Ga ist, wobei das Gruppe II Element aus der Gruppe Zn, Mg oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet werden, und wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet werden, dass zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke ausgebildet wird, und wobei der Spitzendotierbereich positiv dotiert wird.
  36. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material in der Weise aufgewachsen wird, dass das Material eine mit einem Gruppe III Element oder mit einem Gruppe II Element terminierte Oberfläche aufweist, wobei das Gruppe III Element aus der Gruppe Al, In oder Ga ist, wobei das Gruppe II Element aus der Gruppe Zn, Mg oder Cd ist, und wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet werden, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet werden, dass zwischen den zwei Schichten in einer Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke ausgebildet wird, und wobei der Spitzendotierbereich negativ dotiert wird.
  37. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material in der Weise aufgewachsen wird, dass das Material eine mit einem Gruppe V Element oder mit einem Gruppe VI Element terminierte Oberfläche aufweist, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist, wobei das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer p-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet werden, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet werden, dass zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer größeren Bandlücke auf eine kleinere Bandlücke ausgebildet wird, und wobei der Spitzendotierbereich positiv dotiert wird.
  38. Bauelement nach Anspruch 34, wobei das halbleitende Material ein binäres, ternäres und/oder quaternäres III–V oder II–VI Verbindungshalbleitermaterial darstellt, wobei das halbleitende Material in der Weise aufgewachsen wird, dass das Material eine mit einem Gruppe V Element oder mit einem Gruppe VI Element terminierte Oberfläche aufweist, wobei das Gruppe V Element aus der Gruppe N, As oder Sb ist, wobei das Gruppe VI Element Sauerstoff ist, wobei die zwei Schichten auf einer n-Seite in Bezug auf die aktive Zone angeordnet werden, wobei die zwei Schichten in der Weise ausgebildet werden, dass zwischen den zwei Schichten in Wachstumsrichtung der Schichten gesehen ein Übergang von einer kleineren Bandlücke auf eine größere Bandlücke ausgebildet wird, und wobei der Spitzendotierbereich negativ dotiert wird.
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