DE69514375T2 - Lichtemittierende diode mit einer aktiven schicht aus einer nitridverbindung der gruppe iii, mit vertikaler geometrie und längerer lebensdauer - Google Patents

Lichtemittierende diode mit einer aktiven schicht aus einer nitridverbindung der gruppe iii, mit vertikaler geometrie und längerer lebensdauer

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DE69514375T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft optoelektronische Bauelemente und insbesondere Leuchtdioden, die aus Nitriden der Gruppe III gebildet sind (d. h. Gruppe III der Tabelle des Periodensystems) und die Ausgangssignale im blauen bis ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums erzeugen.
  • Leuchtdioden ("LEDs") sind Bauelemente mit pn- Übergang, die sich mit dem Wachstum und der Ausbreitung des Bereiches der Optoelektronik im Laufe der Jahre in verschiedenen Rollen als nützlich erwiesen haben. Bauelemente, die im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums ausstrahlen, wurden als einfache Statusanzeigen, dynamische Leistungspegel- Balkendiagramme und alphanumerische Displays in vielen Anwendungen wie z. B. in Audiosystemen, in Kraftfahrzeugen, in der Haushaltselektronik und in Computersystemen eingesetzt, um nur einige von vielen zu nennen. Infrarot- Bauelemente wurden in Zusammenhang mit spektral abgestimmten Fototransistoren in Optoisolatoren, Handfernbedienungen und in unterbrechenden, reflektierenden und faseroptischen Abtastanwendungen eingesetzt.
  • Eine LED arbeitet auf der Basis der Rekombination von Elektronen und Löchern in einem Halbleiter. Wenn ein Elektronenträger im Leitungsband mit einem Loch im Valenzband kombiniert wird, dann verliert er eine Energiemenge, die dem Bandabstand in der Form eines ausgestrahlten Photons entspricht; d. h. Licht. Die Zahl der Rekombinationsereignisse unter Gleichgewichtszuständen reicht für praktische Anwendungen nicht aus, kann aber durch Erhöhen der Minoritätsträgerdichte verbessert werden.
  • In einer LED kann die Minoritätsträgerdichte herkömmlicherweise durch Vorspannen der Diode in Durchlaßrichtung erhöht werden. Die injizierten Minoritätsträger rekombinieren sich strahlend mit den Majoritätsträgern innerhalb weniger Diffusionslängen der Übergangskante. Jedes Rekombinationsereignis erzeugt elektromagnetische Strahlung, d. h. ein Photon. Da sich der Energieverlust auf den Bandabstand des Halbleitermaterials bezieht, wurden die Bandabstandskenndaten des LED-Materials als wichtig erkannt.
  • Wie bei anderen elektronischen Bauelementen, besteht jedoch der Wunsch und die Notwendigkeit für effizientere LEDs und insbesondere für LEDs, die mit höherer Intensität arbeiten und dabei weniger Energie verlieren. LEDs mit höherer Intensität sind beispielsweise besonders nützlich für Displays oder Statusanzeigen in verschiedenen Bereichen mit hoher Umgebungshelligkeit. Es gibt auch eine Beziehung zwischen Intensitätsausgang der LED und der Leistung, die zum Ansteuern der LED benötigt wird. LEDs niedriger Leistung sind beispielsweise besonders nützlich in verschiedenen Anwendungen mit tragbarer elektronischer Ausrüstung. Ein Beispiel für einen Versuch, dieser Notwendigkeit für höhere Intensität, niedrigere Leistung und effizientere LEDs nachzukommen, kann in der Entwicklung der AlGaAs-LED-Technologie für LEDs im roten Bereich des sichtbaren Spektrums gesehen werden. Ein ähnlicher ständiger Bedarf wurde für LEDs empfunden, die im blauen und ultravioletten Bereich des sichtbaren Spektrums ausstrahlen. Zum Beispiel, da Blau eine Primärfarbe ist, ist ihre Anwesenheit entweder erwünscht oder sogar notwendig, um Vollfarbendisplays oder reines weißes Licht zu erzeugen.
  • Die Anmelder der vorliegenden Erfindung waren die ersten in diesem Bereich, die erfolgreich kommerziell nützliche LEDs entwickelten, die in großen Mengen erhältlich sind und die Licht im blauen Farbspektrum ausstrahlen. Diese LEDs wurden aus Siliziumkarbid hergestellt, einem Halbleitermaterial mit großem Bandabstand. Beispiele für solche blauen LEDs sind in den US-Patenten Nr. 4,918,497 und 5,027,168 von Edmond unter dem Titel "Blue Light Emitting Diode Formed in Silicon Carbide" (Blaue Leuchtdiode aus Siliziumkarbid) beschrieben.
  • Weitere Beispiele für eine solche blaue LED sind im US-Patent Nr. 5,306,662 von Nakamura et al mit dem Titel "Method of Manufacturing P-Type Compound Semiconductor" (Verfahren zur Herstellung von Verbindungshalbleitern des P-Typs) und im US-Patent Nr. 5,290,393 von Nakamura unter dem Titel "Crystal Growth Method for Gallium Nitride-Based Compound Semiconductor" (Kristallwachstumsverfahren für Verbindungshalbleiter auf Galliumnitridbasis) beschrieben. Auch das US-Patent Nr. 5,273,933 von Hatano et al mit dem Titel "Vapor Phase Growth Method of Forming Film in Process of Manufacturing Semiconductor Device" (Dampfphasen- Wachstumsverfahren zur Herstellung von Film im Laufe der Herstellung von Halbleiterbauelementen) beschreibt LEDs, die aus GaInAlN auf SiC-Substraten und Zinkselenid (ZnSe) auf Galliumarsenid- (GaAs) Substraten hergestellt wurden.
  • Wie denjenigen bekannt sein wird, die mit Fotobauelementen wie LEDs vertraut sind, sind die Frequenzen von elektromagnetischer Strahlung (d. h. den Photonen), die mit einem bestimmten Halbleitermaterial erzeugt werden können, abhängig vom Bandabstand des Materials. Kleinere Handabstände erzeugen Photonen mit niedrigerer Energie und größerer Wellenlänge, während Materialien mit größerem Bandabschnitt notwendig sind, um Photonen mit höherer Energie und kürzerer Wellenlänge zu erzeugen. So ist beispielsweise ein für Laser häufig eingesetzter Halbleiter Indium-Gallium-Aluminium-Phosphid (InGaAlP). Aufgrund des Bandabstandes dieses Materials (tatsächlich eine Reihe von Bandabständen je nach der Mol- oder Atomfraktion jedes beteiligten Elementes) ist das Licht, das InGaAlP erzeugen kann, auf den roten Bereich des sichtbaren Spektrums begrenzt, d. h. auf etwa 600 bis 700 Nanometer (nm).
  • Andersherum betrachtet, um Photonen zu erzeugen, die Wellenlängen im blauen oder ultravioletten Bereich des Spektrums haben, werden Halbleitermaterialien benötigt, die relativ große Handabstände haben. Typische Materialkandidaten sind unter anderem Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN).
  • LEDs mit kürzerer Wellenlänge bieten über die Farbe hinaus eine Reihe von Vorteilen. Insbesondere, wenn sie in optischen Speicherbauelementen verwendet werden (z. B. "CD-ROM" oder "optische Platten"), dann können solche Speicherbauelemente aufgrund ihrer kürzeren Wellenlänge anteilmäßig mehr Informationen aufnehmen. So kann z. B. ein optisches Bauelement, das Informationen mit blauem Licht speichert, auf demselben Raum etwa 32 mal so viele Informationen aufnehmen wie ein Bauelement mit rotem Licht.
  • Galliumnitrid ist jedoch ein attraktiver LED- Materialkandidat für blaue und ultraviolette Frequenzen, und zwar aufgrund seines relativ hohen Bandabstands (3,36 eV bei Raumtemperatur), und weil es ein Material mit direktem Bandabstand und keines mit indirektem Bandabstand ist. Wie denjenigen bekannt ist, die mit Halbleitereigenschaften vertraut sind, ist ein Material mit direktem Bandabstand ein Material, bei dem der Übergang eines Elektrons vom Valenzband zum Leitungsband keine Änderung des Kristallimpulses für das Elektron benötigt. Bei indirekten Halbleitern besteht die entgegengesetzte Situation, d. h. eine Änderung des Kristallimpulses ist erforderlich für einen Übergang des Elektrons zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband. Silizium und Siliziumkarbid sind Beispiele für solche indirekten Halbleiter.
  • Allgemein ausgedrückt, eine in einem Material mit direktem Bandabstand ausgebildete LED arbeitet effizienter als eine, die in einem Material mit indirektem Bandabstand ausgebildet ist, weil das Photon vom direkten Übergang mehr Energie zurückbehält als von einem indirekten Übergang.
  • Galliumnitrid ist jedoch mit einem anderen Nachteil behaftet: der Tatsache, daß bisher keine durchführbare Technik zur Herstellung von großvolumigen Einzelkristallen aus Galliumnitrid vorhanden ist, mit denen geeignete Substrate für Galliumnitrid-Fotobauelemente hergestellt werden könnten. Wie denjenigen bekannt sein wird, die mit Halbleiterbauelementen vertraut sind, benötigen alle eine Art Struktursubstrat. Typischerweise bietet ein Substrat, das aus denselben Materialien hergestellt wurde wie die aktive Zone eines Bauelementes, erhebliche Vorteile, insbesondere im Hinblick auf Kristallwachstum und Abstimmung. Da noch keine solchen großvolumigen Kristalle aus Galliumnitrid ausgebildet wurden, müssen zunächst Galliumnitrid-Fotobauelemente in Epitaxialschichten auf anderen - d. h. nicht auf GaN -Substraten, ausgebildet werden.
  • Die Verwendung anderer Substrate führt jedoch zu einem zusätzlichen Satz von Problemen, hauptsächlich im Bereich der Kristallgitterabstimmung. In praktisch allen Fällen haben verschiedene Materialien verschiedene Kristallgitterparameter. Die Folge ist, wenn eine Galliumnitrid-Epitaxialschicht auf einem anderen Substrat aufwachsen gelassen wird, dann kommt es zu einer gewissen Kristallfehlabstimmung, und die resultierende Epitaxialschicht wird als durch diese Fehlabstimmung "belastet" angesehen. Solche Fehlabstimmungen, sowie die Belastung, die sie erzeugen, führen das Potential für Kristalldefekte mit sich, die wiederum die elektronischen Eigenschaften der Kristalle und der Übergänge beeinflussen und somit entsprechend zu Verschlechterungen oder sogar dazu neigen, die Funktion des Fotobauelementes zu verhindern. Solche Defekte sind bei Strukturen mit höherer Leistung sogar noch problematischer.
  • Bisher war das gängigste Substrat für Galliumnitridbauelemente - und das einzige Substrat, das in GaN-LEDs verwendet wurde - Saphir, d. h. Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;). Saphir ist im sichtbaren und im ultravioletten Bereich optisch transparent, ist aber leider isolierend und nicht leitend und hat eine Gitterfehlabstimmung mit Galliumnitrid von etwa 16%. In Abwesenheit eines leitenden Substrats können keine "vertikalen" Bauelemente (solche mit Kontakten auf gegenüberliegenden Seiten) hergestellt werden, was die Herstellung und Verwendung der Bauelemente verkompliziert.
  • Das US-Patent Nr. 5,273,933 von Hatano et al offenbart mehrere Leuchtdioden (LEDs) mit kurzer Wellenlänge, von denen einige pn-Übergänge aus Nitriden der Gruppe III auf Siliziumkarbidsubstraten beinhalten. Hatano schlägt vor, daß metallorganische Nitride aus Metallen der Gruppe IV besonders nützlich als Stickstoffquelle im CVD-Prozeß sind.
  • Das US-Patent Nr. 5,247,533 von Hatano et al offenbart (Fig. 3 und zugehöriger Text) wenigstens eine Ausgestaltung eines Bauelementes auf der Basis eines Nitrids der Gruppe III auf einem Siliziumkarbidsubstrat mit einer Galliumnitrid-Pufferschicht auf dem SiC-Substrat.
  • Patent Abstracts of Japan, Bd. 17, Nr. 640 (JP 5206513) offenbart eine andere LED-Struktur aus einem Nitrid der Gruppe III, die entweder ein ZnO- oder ein SiC- Substrat und einen mehrschichtigen Puffer auf dem Substrat verwendet, wobei der Puffer aus abwechselnden Schichten aus Indium-Gallium-Aluminium-Nitrid (InGaAln) und Aluminiumnitrid (AlN) gebildet ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Leuchtdiode (LED) bereit, umfassend: ein leitendes Siliziumcarbidsubstrat; eine Pufferschicht auf dem genannten Substrat, umfassend Siliziumkarbid und ein Nitrid der Gruppe III mit der Formel AxB1-xN, wobei A und B Elemente der Gruppe III sind und x 0, 1 oder ein Bruch zwischen 1 und 0 ist, oder mit der Formel AyBzC1-y-zN, wobei A, B und C Elemente der Gruppe III sind, y und z Brüche zwischen 0 und 1 sind und (y + z) kleiner als 1 ist; eine erste Nitridschicht der Gruppe III auf der genannten Pufferschicht, die von einem ersten Leitfähigkeitstyp ist; eine zweite Nidridschicht der Gruppe III neben der genannten ersten Schicht, die von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist und dadurch ein pn-Übergang- Bauelement mit der genannten ersten Schicht bildet; einen ersten ohmschen Kontakt, der auf der genannten zweiten Nitridschicht der Gruppe III ausgebildet ist; und einen zweiten ohmschen Kontakt, der auf dem genannten Siliziumkarbidsubstrat ausgebildet ist, um einen Strom über den genannten ersten und den genannten zweiten ohmschen Kontakt zu dem genannten pn-Übergang-Bauelement zu senden; dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Pufferschicht wenigstens eine gradierte Schicht aus Siliziumkarbid und einem Nitrid der Gruppe III aufweist, und dadurch, daß die Pufferschicht Siliziumkarbid an der Grenzfläche mit dem genannten Substrat ist und eine Zusammensetzung aufweist, die auf die Zusammensetzung der untersten Schicht des genannten Übergangsbauelementes an der Grenzfläche zwischen dem genannten Übergangsbauelement und der genannten Pufferschicht abgestimmt ist.
  • Als besonderer Nachteil erzeugen horizontale Strukturen (solche mit Kontakten auf derselben Seite des Bauelementes), wie z. B. solche, die benötigt werden, wenn Galliumnitrid auf Saphir gebildet wird, auch einen horizontalen Stromfluß, wodurch die Stromdichte durch die Schicht erheblich erhöht wird. Dieser horizontale Stromfluß belastet die ohnehin schon belastete (d. h. die Gitterfehlabstimmung von 16%) GaN-Saphir-Struktur noch weiter und beschleunigt die Verschlechterung des Übergangs und des Bauelementes insgesamt.
  • Galliumnitrid hat auch eine Gitterfehlabstimmung von etwa 2,4% mit Aluminiumnitrid (AlN) und eine Fehlabstimmung von 3,5% mit Siliziumkarbid. Siliziumkarbid hat eine etwas geringere Fehlabstimmung (nur etwa 1%) mit Aluminiumnitrid.
  • Ternäre und quaternäre Nitride der Gruppe III (z. B. InGaN, InGaAlN usw.) haben sich auch als Nitride mit relativ großem Bandabstand erwiesen und bieten somit das Potential für blaue und ultraviolette Halbleiterlaser. Die meisten dieser Verbindungen sind jedoch mit derselben Schwierigkeit behaftet wie Galliumnitrid: dem Fehlen eines identischen Einzelkristallsubstrats. Somit muß jedes in der Form von Epitaxialschichten verwendet werden, die auf verschiedenen Substraten aufwachsen gelassen werden. Sie haben somit dasselbe Potential für Kristalldefekte und die damit zusammenhängenden elektronischen Probleme.
  • Bevorzugte Merkmale der Erfindung sowie die Art und Weise, in der dieselbe ausgeführt wird, werden nach einer Betrachtung der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Zusammenhang mit den Begleitzeichnungen besser verständlich, die bevorzugte und exemplarische Ausgestaltungen illustrieren. Dabei zeigt:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer vertikalen Schnittansicht einer ersten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode mit verlängerter Lebensdauer;
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung einer vertikalen Schnittansicht einer zweiten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode mit verlängerter Lebensdauer;
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung einer vertikalen Schnittansicht einer dritten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode mit verlängerter Lebensdauer;
  • Fig. 4 eine graphische Darstellung der relativen Intensität in Abhängigkeit von der Zeit bei einer Leuchtdiode des Standes der Technik im Vergleich zu einer Leuchtdiode gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 5 eine graphische Darstellung einer Doppelkristall-Röntgenschwingkurve für eine GaN-Schicht auf einem SiC-Substrat, das in einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode zum Einsatz kommt;
  • Fig. 6 eine graphische Darstellung der Fotolumineszenz im Vergleich zum Energieausstoß einer GaN-Schicht auf einem SiC-Substrat, wie es in einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode mit verlängerter Lebensdauer zum Einsatz kommt;
  • Fig. 7 eine graphische Darstellung der Intensität im Vergleich zur kinetischen Energie einer SiC-AlN-GaN- Legierung; und
  • Fig. 8 eine graphische Darstellung der Kristallgitter- Peakenergie in Abhängigkeit von der Siliziumkarbidkonzentration in einer SiC-AlN-GaN-Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt, wenigstens in ihren bevorzugten Ausgestaltungen, eine Leuchtdiode bereit, die Licht im blauen Bereich des sichtbaren Spektrums erzeugt und durch eine verlängerte Lebensdauer gekennzeichnet ist. Wie denjenigen bekannt ist, die mit Leistung, Eigenschaften und Nennwerten solcher Leuchtdioden vertraut sind, wird die Lebensdauer im allgemeinen als die Zeit definiert, über die sich der Ausgang der LEDs auf etwa 50% ihres ursprünglichen Ausgangs verschlechtert.
  • Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer Leuchtdiode gemäß der vorliegenden Erfindung und ist allgemein mit 20 bezeichnet. Die Diode umfaßt ein leitendes Siliziumkarbidsubstrat 21, das in bevorzugten Ausgestaltungen ein Einzelkristall-Siliziumkarbidsubstrat ist. Wie für die gewöhnliche Fachperson gut verständlich ist, ergibt ein Einzelkristallsubstrat hoher Qualität eine Reihe von Strukturvorteilen, die wiederum zu erheblichen Leistungs- und Lebensdauervorteilen führen. In bevorzugten Ausgestaltungen können die SiC-Substrate mit den im US- Patent Nr. 4,866,005 (jetzt Nr. RE 34,861), deren Zessionarin mit der der anhängigen Anmeldung identisch ist, beschriebenen Methoden hergestellt werden.
  • Ein ohmscher Kontakt 22 wird an dem Siliziumkarbidsubstrat hergestellt, und dies ist eine der Charakteristiken der vorliegenden Erfindung, die sie sofort von früheren Dioden aus den hierin erörterten Materialien hervorhebt. Wie oben bemerkt, ist das typische Substrat für Galliumnitrid Saphir, das nicht leitend gemacht und daher nicht an einen ohmschen Kontakt angeschlossen werden kann. Dadurch ist eine Ausbildung eines Bauelementes auf Saphirbasis in der vertikalen Struktur ausgeschlossen, die für LEDs und viele andere Bauelemente am meisten bevorzugt wird.
  • Fig. 1 illustriert ferner, daß die LED 20 eine Pufferschicht 23 auf dem Substrat 21 umfaßt. Die erfindungsgemäßen Pufferschichten werden ausführlich unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben. Die Pufferschicht 23 und das Substrat 21 sind beide leitend.
  • Die LED 20 beinhaltet ferner eine doppelte Heterostruktur, die durch die Klammern 24 angedeutet ist, und enthält insbesondere einen pn-Übergang auf der Pufferschicht 23. Der Gebrauch der Strukturbezeichnung "doppelte Heterostruktur" ist jeder Fachperson verständlich. Aspekte dieser Strukturen werden beispielsweise in Sze, Physics of Semiconductor Devices, (Physik von Halbleiterbauelementen), zweite Ausgabe (1981) auf den Seiten 708-710 beschrieben. Die Sze-Erörterung auf diesen Seiten bezieht sich auf Laser, illustriert jedoch auch die Natur von und die Unterscheidung zwischen Übergängen mit Homostruktur, einzelner Heterostruktur und doppelter Heterostruktur.
  • In der in Fig. 1 illustrierten Ausgestaltung umfaßt die doppelte Heterostruktur 24 ferner eine aktive Schicht 25 zusammen mit einer oberen 26 und einer unteren 27 Heterostrukturschicht neben der aktiven Schicht 25. Die Heterostrukturschichten 26 und 27 werden vorzugsweise aus einer Zusammensetzung gebildet, die ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid, ternären Nitriden der Gruppe III mit der Formel AxB1-xN, wobei A und B Elemente der Gruppe III und x null, eins oder ein Bruch zwischen null und eins ist, und Legierungen aus Siliziumkarbid mit solchen ternären Nitriden der Gruppe III, z. B. (SiC)x(AyB1-yN)i-x. Anders ausgedrückt, die niedrigste Heterostruktur-Schicht liegt auf der Pufferschicht. In Fig. 1 ist dies so dargestellt, daß die untere Heterostrukturschicht 27 auf der Pufferschicht 23 liegt.
  • Ein ohmscher Kontakt 30 kann an die obere Heterostruktur-Schicht 26 angebracht werden, um die vorteilhafte vertikale Struktur der Erfindung zu, vervollständigen. Die ohmschen Kontakte sind jeweils vorzugsweise aus einem Metall wie Aluminium (Al), Gold (Au), Platin (Pt) oder Nickel (Ni) gebildet, können aber auch aus jedem anderen Material zur Herstellung von ohmschen Kontakten hergestellt sein, wie für die Fachperson verständlich ist.
  • In jeder der hier illustrierten Ausgestaltungen umfaßt die doppelte Heterostruktur eine aktive Schicht, ausgewählt aus Nitriden von Elementen der Gruppe III wie z. B. Gallium, Aluminium und Indium, mit der Formel AxB1-xN, wobei A und B Elemente der Gruppe III sind und wobei x null, eins oder ein Bruch zwischen null und eins ist, und Legierungen aus Siliziumkarbid mit solchen ternären Nitriden der Gruppe III.
  • In der in Fig. 1 illustrierten Heterostruktur 24 kann die aktive Schicht 25 vorzugsweise Indium-Gallium-Nitrid umfassen, und die obere und untere Heterostrukturschicht 26 und 27 umfassen vorzugsweise Aluminium-Gallium-Nitrid. Spezifischer ausgedrückt, die Heterostrukturschichten 26 und 27 aus Aluminium-Gallium-Nitrid haben vorzugsweise die Formel AlxGa1-xN, wobei x null, eins oder ein Bruch zwischen null und eins ist. Wenn die aktive Schicht 25 Indium- Gallium-Nitrid umfaßt, dann ist zu verstehen, daß die Zusammensetzung die Formel InzGa1-zN hat, wobei z ein Bruch zwischen null und eins ist.
  • Wie der gewöhnlichen Fachperson bekannt sein wird, kann die Zusammensetzung der ternären Nitride der Gruppe III sowohl deren Brechungsindex als auch deren Bandabstand beeinflussen. Allgemein gesagt, ein höherer Aluminiumanteil erhöht den Bandabstand und verringert den Brechungsindex. Somit haben in bevorzugten Ausgestaltungen, damit die Heterostrukturschichten 26 und 27 einen größeren Bandabstand haben als die aktive Schicht 25 und einen kleineren Brechungsindex als die aktive Schicht 25, die Schichten 26 und 27 einen höheren Atom- oder Molanteil an Aluminium als die aktive Schicht 25. Der größere Bandabstand der Heterostrukturschichten 26 und 27 fördert die Injektion von Elektronen durch die aktive Schicht 25, wodurch die Effizienz des Bauelementes erhöht wird. Ebenso fördert der niedrigere Brechungsindex der Heterostrukturschichten 26 und 27 eine eher bevorzugte Emission des Lichtes auf einer optischen Basis von der aktiven Schicht 25.
  • Um den pn-Übergang zu bilden, haben die obere und die untere Heterostrukturschicht 26 und 27 einander entgegengesetzte Leitfähigkeitstypen, und die aktive Schicht 25 hat denselben Leitfähigkeitstyp wie eine der beiden Heterostrukturschichten. So ist beispielsweise in einer bevorzugten Ausgestaltung die obere Heterostrukturschicht 26 vom p-Typ, die aktive Schicht 25 ist vom n-Typ, die untere Heterostrukturschicht 27 ist vom n-Typ, und sowohl Puffer als auch Siliziumkarbidsubstrat sind vom n-Typ. Der pn-Übergang wird somit zwischen der aktiven Schicht 25 und der oberen Heterostrukturschicht 26 gebildet.
  • Es werden zwar später spezifische Leistungsparameter erörtert, aber es wird erwartet, daß die hierin beschriebenen und in diesen und den übrigen Zeichnungen illustrierten Dioden Lebensdauern von mehr als 10.000 Betriebsstunden bei einem Strom mit Vorspannung in Durchlaßrichtung von 50 Milliampere bei Raumtemperaturen und Lebensdauern von mehr als 10.000 Betriebsstunden bei einem Strom mit Vorspannung in Durchlaßrichtung von 30 Milliampere bei Raumtemperatur haben. Diejenigen, die mit solchen Bauelementen vertraut sind, werden erkennen, daß diese Spezifikationen die der derzeit erhältlichen Bauelemente bei weitem übersteigen.
  • Fig. 2 illustriert eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, allgemein mit 42 bezeichnet. In der vorherigen Ausgestaltung beinhaltet die Diode 42 ein Siliziumkarbidsubstrat 43 und einen ohmschen Kontakt 44 an dem Substrat 43. Die doppelte Heterostruktur ist wieder durch die Klammern 45 angedeutet, und ein oberer ohmscher Kontakt 46 wird an der doppelten Heterostruktur 45 ausgebildet. In dieser Ausgestaltung umfaßt jedoch die Pufferschicht jeweils eine erste und eine zweite Schicht 47 und 48. Die erste Schicht 47 befindet sich auf dem Substrat 43 und besteht aus einer sich allmählich ändernden Zusammensetzung von Siliziumkarbid-Aluminium-Gallium-Nitrid (SiC)x(AlyGa1-yN)1-x, wobei der Anteil neben dem Substrat 43 im wesentlichen vollkommen Siliziumkarbid und der Anteil, der von dem Substrat am weitesten entfernt ist, im wesentlichen vollkommen Aluminium-Gallium-Nitrid ist, wobei sich die Anteile dazwischen gehaltsmäßig progressiv ändern, angefangen von hauptsächlich Siliziumkarbid bis hin zu hauptsächlich Aluminium-Gallium-Nitrid.
  • Die zweite Schicht 48 liegt auf der ersten Schicht 47 und besteht aus einer anderen gradierten Aluminium-Gallium- Nitrid-Zusammensetzung. In bevorzugten Ausgestaltungen ändert sich die Zusammensetzung der gradierten zweiten Schicht 48 von einer Zusammensetzung, die auf die Zusammensetzung der ersten Pufferschicht 47 an der Stelle abgestimmt ist, an der sich die Schichten 47 und 48 treffen, bis zu einer Zusammensetzung, die auf die Zusammensetzung der untersten Schicht der doppelten Heterostruktur 45 abgestimmt ist.
  • Bezugnehmend auf Fig. 2, die Pufferschicht kann auch so beschrieben werden, daß sie wenigstens eine gradierte Schicht aus Siliziumkarbid und einem Nitrid der Gruppe III aufweist, wobei die gradierte Schicht Siliziumkarbid an der Grenzfläche mit dem Substrat ist und sich dann progressiv in eine Zusammensetzung ändert, die auf die Zusammensetzung der untersten Schicht der doppelten Heterostruktur an der Grenzfläche zur doppelten Heterostruktur abgestimmt ist.
  • Die Erfindung kann ferner eine belastungsminimierende Kontaktschicht (nicht dargestellt) über der aktiven Schicht in der doppelten Heterostruktur umfassen, und diese hätte eine Gitterkonstante, die im wesentlichen dieselbe ist wie die der jeweiligen Pufferschichten. Eine solche belastungsminimierende Kontaktschicht ist dargelegt in einer Anmeldung, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung von Edmond und Bulman für "Low Strain Laser Structures with Group III Nitride Active Layers" (Geringbelastete Laserstrukturen mit aktiven Schichten aus Nitrid der Gruppe III) eingereicht wurde, deren Zessionarin dieselbe ist wie die der vorliegenden Anmeldung und die hiermit gänzlich durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Kurz zusammengefaßt, die Gesamtbelastung eines solchen vielschichtigen kristallinen Bauelementes ist abhängig vom Durchschnitt der individuellen Belastungen auf der Basis der Differenzen zwischen ihren Gitterkonstanten. Somit wird durch Hinzufügen einer Schicht mit einer Gitterkonstante, die im wesentlichen dieselbe ist wie die des Puffers, der bewertete Durchschnitt der Belastungen einheitlicher, so daß die Gesamtbelastung reduziert wird.
  • Als zusätzliche Einzelheit sei angeführt, daß die Oberfläche des Siliziumkarbidsubstrats in jeder der Ausgestaltungen mit Aluminium dotiert werden kann, um das Kristallwachstum zu verbessern. Wie bereits bemerkt, sind das Substrat und die Pufferschichten in jeder Ausgestaltung leitend, und dies wird gewöhnlich durch Dotieren jeder der Schichten mit geeigneten Dotierungsmitteln erreicht. Das Siliziumkarbidsubstrat kann ausgewählt werden aus mehreren Siliziumkarbid-Polytypen, die insbesondere 3C, 4H, 6H und 15R enthalten.
  • Fig. 3 illustriert eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, allgemein mit 50 bezeichnet. Die LED 50 wird auf einem Siliziumkarbidsubstrat 51 ausgebildet, auf dem eine Pufferschicht (durch die Klammern 52 angedeutet) ausgebildet ist. Die Pufferschicht wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid, Nitriden der Gruppe III mit der Formel AxB1-xN, wobei A und B Elemente der Gruppe III sind und wobei x null, eins oder ein Bruch zwischen null und eins ist, und Legierungen aus Siliziumkarbid mit solchen Nitriden der Gruppe III. Eine erste Schicht 53 aus einem Nitrid der Gruppe III wird auf dem Puffer 52 ausgebildet und hat einen ersten Leitfähigkeitstyp. Eine zweite Schicht 54 aus einem Nitrid der Gruppe III wird auf der ersten Schicht 53 aus einem Nitrid der Gruppe III ausgebildet und hat einen zweiten Leitfähigkeitstyp, so daß die erste und die zweite Schicht 53 und 54 aus einem Nitrid der Gruppe III ein pn-Übergang-Bauelement bildet. Ein ohmscher Kontakt 55 wird auf der zweiten Schicht 54 aus einem Nitrid der Gruppe III gebildet, und ein ohmscher Kontakt 56 wird auf dem Siliziumkarbidsubstrat gebildet, so daß ein über den ersten und den zweiten ohmschen Kontakt zum pn-Übergang-Bauelement geführter Strom dort einen Ausgang mit hoher Lichtintensität erzeugt.
  • Wie durch die punktierte Linie in Fig. 3 angedeutet, umfaßt der Puffer 52 vorzugsweise eine erste Schicht 57 auf dem Substrat 51, ausgebildet aus einer gradierten Zusammensetzung aus Siliziumkarbid-Aluminium-Gallium- Nitrid, wobei der Abschnitt neben dem Substrat im wesentlichen ganz aus Siliziumkarbid besteht und der Anteil, der am weitesten von dem Substrat entfernt ist, im wesentlichen ganz aus Aluminium-Gallium-Nitrid besteht, wobei sich die Abschnitte dazwischen gehaltsmäßig progressiv ändern, angefangen bei hauptsächlich Siliziumkarbid bis hin zu hauptsächlich Aluminium = Gallium- Nitrid.
  • Eine zweite Pufferschicht 58 liegt auf der ersten Schicht 57 und besteht aus einer gradierten Zusammensetzung aus Aluminium-Gallium-Nitrid. Wie in Bezug auf frühere Ausgestaltungen beschrieben, ändert sich die Zusammensetzung der gradierten zweiten Schicht 58 progressiv von einer Zusammensetzung, die auf die Zusammensetzung der ersten Pufferschicht 57 an der Stelle abgestimmt ist, an der sich die Schichten 58 und 57 treffen, in eine Zusammensetzung, die auf die Zusammensetzung der unteren Schicht 53 aus einem Nitrid der Gruppe III der Diode abgestimmt ist.
  • In der in Fig. 3 illustrierten Diode 50 werden die Nitridschichten 53 und 54 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Galliumnitrid, Aluminiumnitrid, Indiumnitrid, ternären Nitriden der Gruppe III mit der Formel AxB1-xN, wobei A und B Elemente der Gruppe III sind und wobei x null, eins oder ein Bruch zwischen null und eins ist, und Legierungen aus Siliziumkarbid mit solchen ternären Nitriden der Gruppe III. So wird verständlich, daß in dieser und der vorherigen Ausgestaltung der Übergang eine Homostruktur, eine einzelne Heterostruktur oder eine doppelte Heterostruktur sein kann.
  • Der Puffer beinhaltet wenigstens eine gradierte Schicht aus Siliziumkarbid und einem Nitrid der Gruppe III, wobei die gradierte Schicht aus Siliziumkarbid an der Grenzfläche zu dem Substrat 51 besteht und die gradierte Schicht eine Zusammensetzung hat, die auf die Zusammensetzung der untersten Schicht des aktiven Bauelementes an der Grenzfläche zur Übergangsstruktur abgestimmt ist.
  • Wie in früheren Ausgestaltungen, kann die Oberfläche des Siliziumkarbidsubstrats der Leuchtdiode mit Aluminium dotiert sein.
  • Wie unter Bezugnahme auf einige der anderen Figuren hierin erörtert wurde, sind die Charakteristiken der erfindungsgemäßen Kristalle denen aller anderen Bauelemente des Standes der Technik allgemein überlegen. Somit hat eine Doppelkristall-Röntgenschwingkurve für GaN, die auf SiC- Substraten gemäß der vorliegenden Erfindung aufwachsen gelassen wurden, ein Halbwertbreite von etwa 58 Bogensekunden (Fig. 5).
  • Wie oben bemerkt, wird die Lebensdauer einer LED durch die LED-Verschlechterungszeit eines Lichtausgangs von nur etwa 50% des anfänglichen Lichtausgangs der LED definiert. Wie oben dargelegt, illustriert Fig. 4 graphisch die relative Intensität einer LED gemäß dem Stand der Technik gegenüber der Zeit, die aus GaN auf Saphir ausgebildet wurde, im Vergleich mit einer LED gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 illustriert am besten die erhebliche Verbesserung der Lebensdauer einer LED gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Bauelemente wurden bei 50 Milliampere vorgealtert.
  • Wie in Fig. 4 illustriert, emittiert eine erfindungsgemäße LED nach einer längeren Zeitperiode des Zufuhrs von Strom zu ihr auch nach 10.000 Stunden oder mehr noch Licht von hoher Intensität, d. h. von mehr als etwa 90% des anfänglichen Lichtintensitätsausgangs, also wesentlich mehr als die etwa 55% des anfänglichen Lichtintensitätsausgangs, die die LED aus GaN auf Saphir nach nur 1000 Stunden Voralterungszeit aufweisen. In Fig. 4 deutet die punktierte Linie die Leistungsvorhersage von GaN auf SiC auf der Basis der wohletablierten Leistung von SiC auf SiC an.
  • Nitridlegierungen lassen sich häufig nur mit Schwierigkeiten zweidimensional mit konventioneller Technologie auf Siliziumkarbid aufwachsen, vornehmlich aufgrund der Differenz der Oberflächenenergie zwischen den beiden Materialarten. Spezifischer ausgedrückt, herkömmliche Wachstumstechniken bei relativ hohen Temperaturen (d. h. höher als etwa 1000ºC) neigen dazu, ein dreidimensionales Wachstum auf der Oberfläche des Siliziumkarbidsubstrats zu verursachen. Dieses dreidimensionale Wachstum findet in einem solchen Ausmaß statt, daß kleine einzelne Inseln aus Halbleitermaterial auf der Oberfläche des Substrats mit schlechter Oberflächenabdeckung entstehen. Ein weiteres Wachstum dieser Inseln ist weiterhin dreidimensional und führt zu einer sehr rauhen unbearbeiteten Oberfläche von Nitridlegierungen. Bei relativ niedrigen Temperaturen, d. h. unter 1000ºC, können jedoch viel kleinere Inseln aus Nitridlegierungen mit weitaus höherer Dichte auf der Oberfläche des Siliziumkarbidsubstrats aufwachsen gelassen werden. Nach einer sehr kurzen Zeitperiode eines weiteren Wachstums bei den konventionellen Wachstumstemperaturen vereinigen sich diese Inseln und decken praktisch die gesamte Oberfläche des Substrats ab. Weiteres Wachstum auf dieser Oberfläche ist das Wachstum von Nitridlegierungen auf Nitridlegierungen und wird von zweidimensionalem seitlichem Wachstum dominiert. Dies führt zu einer spiegelartigen unbearbeiteten Oberfläche der Folie und zu einer hohen elektrischen und strukturellen Qualität der Nitridlegierungen. Das pn- Übergang-Bauelement eines Nitrids der Gruppe III wird dann auf der Galliumnitridschicht mit Techniken wie z. B. chemischer Aufdampfung (CVD) oder molekularer Strahlenepitaxie (MBE) ausgebildet (siehe z. B. US-Patent Nr. 5,210,051 derselben Zessionarin).
  • Die Fig. 5 bis 8 illustrieren verschiedene andere Leistungs- und Konstruktionscharakteristiken einer erfindungsgemäßen LED mit verlängerter Lebensdauer. Insbesondere illustriert Fig. 5 graphisch eine Doppelkristall-Röntgenschwingkurve, d. h. Anzahl pro Sekunde im Vergleich zu Winkel, für eine GaN-Schicht auf einem SiC-Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Analyse der Winkelposition, Intensität und Peakbreite von Röntgenstrahlen, die durch kristallines Material gebrochen werden, bringt Informationen über die Kristallstruktur des Materials. In diesem Beispiel wurde gefunden, daß die Halbwertbreite (FWHM) für das Basis-GaN einer LED gemäß der vorliegenden Erfindung etwa 85 Bogensekunden beträgt. Da die Röntgenschwingkurvenmessungen darauf hinweisen, daß die Kristallqualität des GaN-auf-SiC-Substrats relativ hoch ist, wird erwartet, daß die resultierende LED die gewünschten hohen Intensitäts- und langen Lebensdauereigenschaften ergibt.
  • Fig. 6 stellt graphisch Lumineszenz im Vergleich zu Energieausgang des Basis-GaN auf SiC einer erfindungsgemäßen LED mit verlängerter Lebensdauer dar. Die Graphik illustriert die Ergebnisse von Fotolumineszenzmessungen bei einer Erregung von 325 nm und einer Temperatur von 295 K. Es wurde eine gleichförmige Emission über die Oberfläche beobachtet. Fotolumineszenz bei Raumtemperatur zeigt, daß die Emission durch das Bandflanken-Exiton bei 3,41 eV dominiert wird, was typischerweise durch den Defektpeak bei 2,2 eV für Schichten dominiert wird, die auf Saphir aufwachsen gelassen wurden, was wiederum auf die hohe Qualität der erfindungsgemäßen GaN-auf-SiC-Substrate hinweist.
  • Fig. 7 ist ein Auger-Elektronenspektrum, das eine erfindungsgemäße Legierungsschicht zeigt, die alle fünf Elemente in der SiC-AlN-GaN-Legierung zeigt; Si, C, Al, N und Ga.
  • Kathodolumineszenzmessungen wurden an Schichten aus SiC-AlN-GaN-Legierungen bei etwa 80 K durchgeführt und zeigten mehrere Peaks im ultravioletten (UV) und im violetten Bereich.
  • Fig. 8 illustriert graphisch die resultierende Flankenpeakenergie in Abhängigkeit von der Siliziumkarbidkonzentration für diese Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, ist die Photonenergie für den Flankenpeak abhängig von der SiC- Konzentration in der Legierungsschicht. Für eine Schicht mit einer SiC-Konzentration von etwa 10 Mol-% wurde der Flankenpeak bei einer Wellenlänge von etwa 300 nm erfaßt.
  • Wie aus dem Obigen hervorgeht, kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung eine Leuchtdiode bereitgestellt werden, die im blauen und ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums ausstrahlt, in der vertikalen Geometrie gebaut werden kann, die für solche Bauelemente am vorteilhaftesten ist, eine ausgezeichnete Helligkeit und Effizienz aufweist und bessere physikalische und elektronische Langlebigkeit und Leistungen aufweisen kann als bisher erhältliche Dioden.

Claims (16)

1. Leuchtdiode (LED), umfassend:
ein leitendes Siliciumcarbidsubstrat (43, 51);
eine Pufferschicht (47, 48, 52) auf dem genannten Substrat, umfassend eine Legierung aus Siliciumcarbid und einem Nitrid der Gruppe III mit der Formel AxB1-xN, wobei A und B Elemente der Gruppe III sind und x 0, 1 oder ein Bruch zwischen 1 und 0 ist, oder mit der Formel AYBZC1-Y-ZN, wobei A, B und C Elemente der Gruppe III sind, y und z Brüche zwischen 0 und 1 sind und (y + z) kleiner als 1 ist;
eine erste Nitridschicht (53) der Gruppe III auf der genannten Pufferschicht, die von einem ersten Leitfähigkeitstyp ist;
eine zweite Nitridschicht (54) der Gruppe III neben der genannten ersten Schicht (53), die von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist und dadurch ein p-n- Übergangsbauelement (45) mit der genannten ersten Schicht bildet;
einen ersten ohmschen Kontakt (46, 55), der auf der genannten zweiten Nitridschicht der Gruppe III ausgebildet ist; und
einen zweiten ohmschen Kontakt (44, 56), der auf dem genannten Siliciumcarbidsubstrat ausgebildet ist, um einen Strom über den genannten ersten und den genannten zweiten ohmschen Kontakt zu dem genannten p-n Übergangsbauelement zu senden;
dadurch gekennzeichnet, daß:
die genannte Pufferschicht wenigstens eine gradierte Schicht aus Siliciumcarbid und einem Nitrid der Gruppe III aufweist, und dadurch, daß die Pufferschicht Siliciumcarbid an der Grenzfläche mit dem genannten Substrat ist und eine Zusammensetzung aufweist, die auf die Zusammensetzung der untersten Schicht des genannten Übergangsbauelementes an der Grenzfläche zwischen dem genannten Übergangsbauelement und der genannten Pufferschicht abgestimmt ist.
2. Leuchtdiode nach Anspruch 1, bei der das Nitrid der Gruppe III der Pufferschicht (47, 48, 52) Aluminiumnitrid, Galliumnitrid oder Indiumnitrid oder ein ternäres oder quaternäres Nitrid davon aufweist.
3. Leuchtdiode nach Anspruch 1, bei der die genannte Pufferschicht folgendes umfaßt:
eine erste Schicht (47, 57) auf dem genannten Substrat (43, 51) aus einer gradierten Zusammensetzung aus Siliciumcarbid Aluminium-Galliumnitrid, wobei der Abschnitt neben dem Substrat im wesentlichen gänzlich aus Siliciumcarbid und der von dem Substrat am weitesten entfernt liegende Abschnitt im wesentlichen gänzlich aus Aluminium-Galliumnitrid besteht, wobei die Abschnitte dazwischen fortschreitend gehaltlich von hauptsächlich Siliciumcarbid bis hauptsächlich Aluminium-Galliumnitird gradiert sind; und
eine zweite Schicht (48, 58) auf der genannten ersten Schicht, die aus einer gradierten Zusammensetzung aus Aluminium-Galliumnitrid besteht.
4. Leuchtdiode nach Anspruch 3, bei der die Zusammensetzung der genannten gradierten zweiten Schicht (48, 58) fortschreitend von einer Zusammensetzung, die auf die Zusammensetzung der genannten ersten gradierten Schicht (47, 57) abgestimmt ist, bis zu einer Zusammensetzung gradiert wird, die auf die Zusammensetzung der genannten ersten Nitridschicht (53) der Gruppe III des genannten Übergangsbauelementes (45) abgestimmt ist.
5. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der genannte erste ohmsche Kontakt (46, 55) mit der Oberseite der genannten Übergangsdiodenstruktur (45, 54) stattfindet und der genannte zweite ohmsche Kontakt (44, 56) an der Unterseite des genannten Substrats (43, 51) stattfindet, so daß eine vertikale Bauelementstruktur entsteht.
6. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die genannte erste und zweite Nitridschicht (53, 54) der Gruppe III eine Struktur aufweisen, die ausgewählt wurde aus Homostrukturen, einzelnen Heterostrukturen und doppelten Heterostrukturen.
7. Leuchtdiode nach Anspruch 6, bei der die genannte Struktur eine doppelte Heterostruktur mit aktiven und heterostrukturellen Schichten umfaßt, die ausgewählt wurden aus binären und ternären Nitriden der Gruppe III.
8. Leuchtdiode nach Anspruch 6, bei der die genannte Struktur eine doppelte Heterostruktur ist, die folgendes umfaßt:
eine aktive Schicht; und
eine obere und eine untere heterostrukturelle Schicht neben der genannten aktiven Schicht, gebildet aus einer Zusammensetzung, die ausgewählt wurde aus Nitriden der Gruppe III mit der Formel AxB1-xN, wobei A und B Elemente der Gruppe III sind und wobei x null, eins oder ein Bruch zwischen null und eins ist, sowie Legierungen aus Siliciumcarbid mit solchen Nitriden der Gruppe III.
9. Leuchtdiode nach Anspruch 8, bei der die genannten heterostrukturellen Schichten Aluminiumnitrid, Galliumnitrid oder Indiumnitrid umfassen.
10. Leuchtdiode nach Anspruch 8, bei der die genannten heterostrukturellen Schichten ternäre Nitride sind, wobei in der Formel AxB1-xN, x ein Bruch zwischen 0 und 1 ist.
11. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die genannten heterostrukturellen Schichten einen Bandabstand aufweisen, der größer ist als der der genannten aktiven Schicht, und eine Brechungszahl, die kleiner ist als die der genannten aktiven Schicht.
12. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der die genannte obere heterostrukturelle Schicht von dem Leitfähigkeitstyp ist, der dem der genannten unteren heterostrukturellen Schicht entgegengesetzt ist.
13. Leuchtdiode nach Anspruch 7, bei der die genannte doppelte Heterostruktur eine aktive Schicht umfaßt, die ausgewählt wurde aus Nitriden der Gruppe III mit der Formel AxB1-xN, wobei A und B Elemente der Gruppe III sind und wobei x null, eins oder ein Bruch zwischen null und eins ist, sowie Legierungen von Siliciumcarbid und solchen Nitriden der Gruppe III.
14. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der die genannte aktive Schicht ein ternäres Nitrid mit der Zusammensetzung InxGa1-xN ist, wobei x ein Bruch zwischen null und eins ist.
15. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine spannungsminimierende Kontaktschicht über der genannten doppelten heterostrukturellen Schicht, die eine Gitterkonstante aufweist, die im wesentlichen dieselbe ist wie die der genannten Pufferschicht.
16. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das genannte Siliciumcarbidsubstrat (43, 51) einen Polytyp hat, der ausgewählt wurde aus der Gruppe bestehend aus 3C, 4H, 6H und 15R.
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