JP2004128502A - トンネル接合を含む発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 半導体発光装置、より詳細にはトンネル接合を組み込んだ半導体発光装置を提供する。
【解決手段】 第１の活性領域、第２の活性領域、及びトンネル接合を含む発光装置。該トンネル接合は、第１の導電型の層及び第２の導電型の層を含み、両方とも第１の活性領域を取り囲む第１の導電型の層及び第２の導電型の層よりも薄い。該トンネル接合は、活性領域の垂直積み重ねを可能にし、それによって光源のサイズを増大することなく装置が発生する光を増加させることができる。
【選択図】 図１Ａ
【解決手段】 第１の活性領域、第２の活性領域、及びトンネル接合を含む発光装置。該トンネル接合は、第１の導電型の層及び第２の導電型の層を含み、両方とも第１の活性領域を取り囲む第１の導電型の層及び第２の導電型の層よりも薄い。該トンネル接合は、活性領域の垂直積み重ねを可能にし、それによって光源のサイズを増大することなく装置が発生する光を増加させることができる。
【選択図】 図１Ａ
Description
本発明は、半導体発光装置に関し、より詳細には、トンネル接合を組み込んだ半導体発光装置に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）、垂直共振空洞発光ダイオード（ＶＲＣＬＥＤ）、垂直空洞レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）、及びエッジ放射レーザを含む半導体発光装置は、現在利用可能な光源の中でも最も効率が高いものである。可視スペクトルに亘って作動可能な高輝度発光装置の製造において現在関心が持たれている材料システムは、特に、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれるガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金であるＩＩＩ−Ｖ族半導体を含む。一般に、ＩＩＩ族窒化物発光装置は、組成が異なる半導体層スタックのエピタキシャル成長と、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、又は他のエピタキシャル技術によるサファイア、炭化珪素、ＩＩＩ族窒化物、又は他の適切な基板上へのドーパント凝縮とによって製造される。スタックには、多くの場合、基板の上に形成され、例えばＳｉでドープされた１つ又はそれ以上のｎ型層、１つ又は複数のｎ型層の上に形成された発光又は活性領域、及び、活性領域の上に形成され、例えばＭｇでドープされた１つ又はそれ以上のｐ型層が含まれる。
ＭｇドープされたＩＩＩ族窒化物層は、抵抗性が高くなる傾向があり、活性領域で十分な陽電荷担体（空孔）を形成するためには大きな電圧降下が必要である。更に、電流は、ｐ接点から活性領域に至る最も直接的な経路に集中する傾向がある。従って、特にｐ型層において電流の拡散を増加させる装置設計が有利である。
ＭｇドープされたＩＩＩ族窒化物層は、抵抗性が高くなる傾向があり、活性領域で十分な陽電荷担体（空孔）を形成するためには大きな電圧降下が必要である。更に、電流は、ｐ接点から活性領域に至る最も直接的な経路に集中する傾向がある。従って、特にｐ型層において電流の拡散を増加させる装置設計が有利である。
半導体発光装置は、映写機や光学走査装置のような、レンズなどの光学装置を含むシステムに組み込まれることが多い。そのような光学装置は、サイズが大きくなるとコストが増大する傾向にあり、サイズを大きくしないで輝度を増大させる装置設計が望ましい。
本発明の実施形態によると、発光装置は、第１の活性領域、第２の活性領域、及びトンネル接合を含む。トンネル接合は、第１の導電型の層と第２の導電型の層とを含み、それらは、両方とも第１の活性領域を取り囲む第１の導電型の層及び第２の導電型の層よりも薄い。トンネル接合は、光源のサイズを大きくすることなく、装置が発生する光を増大させることができる活性領域の垂直方向の積み重ねを可能にする。
以下に説明される実施例は、ＩＩＩ族窒化物発光装置である。ＩＩＩ族窒化物発光装置の半導体層の一般的な公式は、ＡｌxＩｎyＧａzＮであり、ここで、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，及び、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。ＩＩＩ族窒化物装置の層は、ボロンやタリウムのようなＩＩＩ族元素を更に含み、一部の窒素は、燐、砒素、アンチモン、又はビスマスで置き換えることができる。以下の実施例は、ＩＩＩ族窒化物装置について説明するが、本発明の実施形態はまた、ＩＩＩ族燐化物及びＩＩＩ族砒化物、ＩＩ−ＶＩ族材料システム、及び、発光装置を作るのに適した他の任意の材料システムを含む、他のＩＩＩ−Ｖ族材料システムにおいて製造することができる。
図１Ａは、本発明の実施形態による単一発光領域を有する発光装置を示す。図１Ａに示す装置は、空孔拡散層としてトンネル接合を組み込んだ「ＶＲＣＬＥＤ」又は「ＶＣＳＥＬ］である。発光する活性領域３は、ｎ型層２とｐ型層４とを分離する。活性領域３は、例えば、単一発光層か、又は、本明細書において引用により組み込まれる２００１年１１月２日出願の「インジウムガリウム窒化物の分離閉じ込めヘテロ構造発光装置」という名称の米国特許出願一連番号１０／０３３，３４９により詳細に説明された分離閉じ込めヘテロ構造のような、交替する量子井戸層及びバリア層の多重量子井戸構造とすることができる。ｎ型層は、例えば、ＳｉドープされたＡｌＧａＮであり、ｐ型層４は、例えば、ＭｇドープされたＡｌＧａＮであり、活性領域は、例えば、ＩｎＧａＮ多重量子井戸構造であるとしてもよい。トンネル接合１００は、ｐ型層４の上に形成される。
トンネル接合１００は、ｐ＋＋層とも呼ばれる高度にドープされたｐ型層５と、ｎ＋＋層とも呼ばれる高度にドープされたｎ型層６とを含む。ｐ＋＋層５は、例えば、Ｍｇ又はＺｎのようなアクセプタを用いて約１０18ｃｍ-3から約５×１０20ｃｍ-3までの濃度にドープされたＩｎＧａＮ又はＧａＮとすることができる。いくつかの実施形態では、ｐ＋＋層５は、約２×１０20ｃｍ-3から約４×１０20ｃｍ-3までの濃度にドープされる。ｎ＋＋層６は、例えば、Ｓｉ又はＧｅのようなアクセプタを用いて約１０18ｃｍ-3から約５×１０20ｃｍ-3までの濃度にドープされたＩｎＧａＮ又はＧａＮとすることができる。いくつかの実施形態では、ｎ＋＋層６は、約７×１０19ｃｍ-3から約９×１０19ｃｍ-3までの濃度にドープされる。トンネル接合１００は、通常は非常に薄く、例えば、トンネル接合の厚さは、全体で約２ｎｍから約１００ｎｍの範囲であり、ｐ＋＋層５とｎ＋＋層６の厚さは、それぞれ約１ｎｍから約５０ｎｍの範囲とすることができる。いくつかの実施形態では、ｐ＋＋層５とｎ＋＋層６の厚さは、それぞれ約２５ｎｍから約３５ｎｍの範囲としてもよい。ｐ＋＋層５とｎ＋＋層６の厚さは必ずしも同じである必要はない。一実施形態では、ｐ＋＋層５は、１５ｎｍのＭｇドープされたＩｎＧａＮであり、ｎ＋＋層６は、３０ｎｍのＳｉドープされたＧａＮである。ｐ＋＋層５とｎ＋＋層６は、勾配を付けたドーパント濃度を有することができる。例えば、下に重なるｐ層４に隣接するｐ＋＋層５の一部分のドーパント濃度は、下に重なるｐ型層のドーパント濃度から、ｐ＋＋層５の所望のドーパント濃度まで勾配を付けることができる。同様に、ｎ＋＋層６のドーパント濃度は、ｐ＋＋層５に隣接する最大値からｎ型層７に隣接する最小値まで勾配を付けてもよい。トンネル接合１００は、電流を逆バイアスモードで導電する時にトンネル接合１００が低い直列電圧降下を示すように、十分に薄く十分にドープされるように製造される。いくつかの実施形態では、トンネル接合１００全体に亘る電圧降下は、約０．１Ｖから約１Ｖである。
第２のｎ型層７は、トンネル接合１００の上に形成される。正の電気接点９は、ｎ型層７に取り付けられ、負の電気接点１０は、ｎ型層２に取り付けられる。図１Ａに示す装置は、「ＶＲＣＬＥＤ」又は「ＶＣＳＥＬ］であり、従って、それはまた、ｎ型層２の下に下部分散ブラッグ反射器（ＤＢＲ）１を含む。「ＤＢＲ」１は、誘電体であるか、又は、現場でＩＩＩ族窒化物材料から形成することができる。上部「ＤＢＲ」８は、ｎ型層７上で形成される。当業者には明らかなように、図１Ａに示す装置は、「ＤＢＲ」１及び８のない発光ダイオードとして製造されてもよい。
トンネル接合１００は、電圧降下が、活性領域３とｐ型層４との間のｐ−ｎ接合が順方向にバイアスされるように接点９及び１０に亘って適用される時に、トンネル接合１００が、すぐに崩壊して最小の電圧降下を伴う逆バイアス方向に導通するように製造される。トンネル接合１００内の層は、十分に薄く十分にドープされているので、電荷担体は、それらを通して通り抜けることができる。トンネル接合１００の層の各々は、組成、厚さ、又はドーパント組成が同じである必要はない。トンネル接合１００はまた、ｐ＋＋層５とｎ＋＋層６との間に、ｐ型及びｎ型ドーパントの両方を含有する付加的な層を含むことができる。
トンネル接合１００は、ｐ型層４に正の電荷担体を分散させる空孔拡散層として作用する。ｎ型ＩＩＩ族窒化物材料中の担体の拡散長は、ｐ型ＩＩＩ族窒化物材料中の担体よりもはるかに長く、従って、電流は、ｐ型層よりもｎ型層の方でより簡単に拡散することができる。ｐ−ｎ接合のｐ側の電流拡散はｎ型層７で起こるので、図１Ｂに示す装置は、トンネル接合のない装置よりも良好なｐ側電流拡散を有することができる。
トンネル接合を組み込んだ単一発光領域装置はまた、トンネル接合のない同様の装置よりもより容易に製造することができる。接点９及び１０が両方ともｎ型層２及び７上に形成されるので、接点９及び１０の材料は同じであり、装置のｐ及びｎ層に対して異なる接点材料を適用する必要がある場合に要求されるいくつかの堆積及びエッチング段階を潜在的に製造工程から排除することができる。
トンネル接合を組み込んだ単一発光領域装置はまた、トンネル接合のない同様の装置よりもより容易に製造することができる。接点９及び１０が両方ともｎ型層２及び７上に形成されるので、接点９及び１０の材料は同じであり、装置のｐ及びｎ層に対して異なる接点材料を適用する必要がある場合に要求されるいくつかの堆積及びエッチング段階を潜在的に製造工程から排除することができる。
図１Ｂは、単一発光領域装置の代替実施形態を示す。トンネル接合１００は、図１Ａに示す実施形態のような活性領域の上方ではなく、活性領域の下方に配置される。トンネル接合１００は、ｎ型層２とｐ型層４との間に配置される。すなわち、図１Ｂの装置の極性は、図１Ａの装置の極性と反対である。図１Ｂのトンネル接合１００はまた、ｐ型層４に正の電荷担体を分散することにより空孔分散層の作用をする。
図２は、トンネル接合によって分離された多重発光領域を有する発光装置の実施形態を示す。図２に示す装置は、下部接点１１、下部「ＤＢＲ］１２、第１のｎ型層１３と第１のｐ型層１５との間に挟まれた第１の活性領域１４、第２のｎ型層１８と第２のｐ型層２０との間に挟まれた第２の活性領域１９、上部「ＤＢＲ」２１、及び上部接点２２を含む。ｐ＋＋層１６とｎ＋＋層１７とを含むトンネル接合１００は、２つの活性領域１４及び１９を分離する。ｐ＋＋層１６は、第１のｐ型層１５に隣接し、ｎ＋＋層１７は、第２のｎ型層１８に隣接する。トンネル接合１００は、図１Ａ及び１Ｂに関連して上述したトンネル接合と同じ特性を有することができる。図２に示す装置は、ＳｉＣなどの導電成長基板上に、基板が接点１１と「ＤＢＲ」１２とを分離するように形成することができる。代替的に、層１３〜２１は、後で除去される絶縁基板上に形成されてもよい。「ＤＢＲ」１２と接点１１は、例えばウェーハ結合法によって層１３に取り付けることができる。図２に示す装置は、「ＶＲＣＬＥＤ」又は「ＶＣＬＥＤ」である。図１Ａ及び１Ｂに示す実施形態のように、図２に示す実施形態は、「ＤＢＲ」１２及び２１を省くことにより、発光ダイオードとして簡単に製造することができる。装置の同じ側に両方の接点を形成するために、半導体層の一部分がエッチングで除かれ、接点１１をその上に形成することができるｎ型層１３上の棚部を露出させることができる。
図２には２つの活性領域が示されているが、各活性領域に隣接するｐ型領域が、トンネル接合によって次の活性領域に隣接するｎ型領域から分離されることを条件として、接点１１及び２２の間には任意の数の活性領域を含むことができる。図２の装置には接点が２つしかないので、活性領域１４及び１９の両方は同時に発光し、単独かつ別々に活性化することはできない。一実施形態では、装置が１１０ボルトで作動することができるように、装置は、十分な接合を有することができる。
図２の活性領域１４及び１９は、それらが同じ色の光を放射するように同じ組成で製造するか、又は、それらが異なる色（すなわち、異なるピーク波長）の光を放射するように異なる組成で製造することができる。例えば、２つの接点を有する三活性領域装置は、第１の活性領域が赤色の光を放射し、第２の活性領域が青色の光を放射し、第３の活性領域が緑色の光を放射するように製造することができる。この装置は、作動すると白色光を生成することができる。活性領域は、それらが一見同じ区域から発光するかのように積み重ねられるので、そのような装置は、積み重ねられた活性領域ではなく隣接する活性領域からの赤、青、及び緑色の光を組み合わせる装置に存在する色混合の問題を回避することができる。異なる波長の光を放射する活性領域を有する装置では、最も短い波長の光を発生する活性領域は、一般にＬＥＤ内のサファイア、ＳｉＣ、又はＧａＮ成長基板である、光が抽出される表面の最も近くに位置することができる。最も短い波長の活性領域を出力表面の近くに配置することは、他の活性領域の量子井戸における吸収による損失を最小限にすることができ、より長い波長の活性領域を接点によって形成されたヒートシンクの近くに配置することにより、より感受性が高い長い波長の量子井戸に対する熱の影響を低減することができる。量子井戸層はまた、量子井戸層の光の吸収が低くなるように十分に薄く作ることができる。装置から放射される混合光の色は、それぞれの色の光を放射する活性領域の数を選択することによって制御することができる。例えば、人間の目は緑色の光子には非常に敏感であるが、赤色の光子と青色の光子にはそれほど敏感ではない。均衡の取れた白色光を作り出すために、スタック活性領域装置は、単一緑色活性領域と多重青色及び赤色活性領域とを有することができる。
図２に示す装置のような多重スタック活性領域を有する装置は、いくつかの利点を提供することができる。第一に、単一活性領域を有する同様の装置と同じ電流密度で駆動された場合、多重スタック活性領域を有する装置は、活性領域を分離するトンネル接合によって必要とされる電圧降下のために、同じ面積の単一活性領域装置よりも高い電圧で作動することができる。高い電圧で作動するということは、設計を簡単にして、電源及び駆動装置のコストを低減することができる。
第二に、単一活性領域装置と同じ電流密度で作動する場合、多重スタック活性領域装置は、追加の面積を必要とすることなく単一活性領域装置よりも多くの光を放射することができる。面積当たりの輝度を増加させると、各装置のために必要な基板面積が少なくなるので装置の製造コストを低減することができ、従って、１つの基板ウェーハ上により多くの装置を組立てることができる。また、光学装置は、光学装置の面積の増加に伴ってコストが増加する傾向があるので、所定の面積の輝度を高くすることにより、設計が簡単になり二次的な光学装置のコストを低減することができる。
第三に、活性領域を分離するトンネル接合の存在は、装置内の電流拡散を向上させ、それは、各活性領域に隣接する層に担体をより均一に分散させ、従って、活性領域での担体のより多くの放射性再結合を可能にすることができる。
第四に、単一の対の接点によって複数の接合を活性化することができ、従って、接点内のエレクトロマイグレーション問題と接点によって使用されるスペース量とが軽減される。ＩＩＩ族窒化物装置が高い電流で作動すると、接点からの金属が半導体層に移動し、装置の信頼性の問題を引き起こす可能性がある。多重横方向活性領域を有する装置においては、活性領域が追加されるたびに一組の接点も追加されなければならず、従って、活性領域が追加されるたびにエレクトロマイグレーションの問題の可能性が増加する。反対に、多重スタック活性領域装置では、活性要素を追加しても接点を更に追加する必要がなく、従って、多重スタック活性領域装置に対するエレクトロマイグレーション問題の程度は、同じ接点面積の単一活性領域装置と同じである。
第四に、単一の対の接点によって複数の接合を活性化することができ、従って、接点内のエレクトロマイグレーション問題と接点によって使用されるスペース量とが軽減される。ＩＩＩ族窒化物装置が高い電流で作動すると、接点からの金属が半導体層に移動し、装置の信頼性の問題を引き起こす可能性がある。多重横方向活性領域を有する装置においては、活性領域が追加されるたびに一組の接点も追加されなければならず、従って、活性領域が追加されるたびにエレクトロマイグレーションの問題の可能性が増加する。反対に、多重スタック活性領域装置では、活性要素を追加しても接点を更に追加する必要がなく、従って、多重スタック活性領域装置に対するエレクトロマイグレーション問題の程度は、同じ接点面積の単一活性領域装置と同じである。
図３は、多重活性領域と２つよりも多い接点とを有する本発明の実施形態を示す。装置の端部上の接点１１及び２２の他に、ｐ型層１５に至るまでエッチングされた棚部上に接点２３が形成される。代替的に、接点２３は、トンネル接合１００の層１６及び１７の一方か、又はｎ型層１８に接続することができる。接点２３は、活性領域１９及び１４を独立してアドレス可能にする。接点１１及び２２間に電流が付加されると、両方の活性領域が発光する。接点２３及び２２間に電流が付加されると、活性領域１９だけが発光する。接点２３及び１１間に電流が付加されると、活性領域１４だけが発光する。更に、接点２３は、異なる活性領域を通る相対的な電流の流れの調節を可能にする。いくつかの層の電流の流れを増加させて他の層の電流の流れを減少させる能力を使用して、集合スペクトルの色を調節することができる。いくつかの実施形態では、全ての接点が装置の同じ側に形成される。そのような実施形態では、接点は複数の棚部上に形成され、それぞれが異なる層に接続する。
いくつかの実施形態では、多重スタック活性領域装置の１つ又はそれ以上の活性領域から放射された光の一部は、例えば燐光体などの波長変換材料によって異なる波長に変換することができる。図４は、燐光体層３５を有する二活性領域装置を示す。図４に示す装置は、絶縁基板３０上に形成されたＬＥＤである。例えば半田、ワイヤ、又は他の適切な接続とすることができる相互接続３２は、接点２２及び２３をサブマウント３４に接続する。図４に示す装置は、フリップチップであり、光が成長基板３０を通して抽出されるように、サブマウント上に取り付けられた時に装置が「フリップされる」ことを意味する。燐光体層３５は、任意の適切な燐光体とすることができる。燐光体層３５は、例えば、基板３０の上部のすぐ上、基板３０の上部及び側部の上、又は、基板３０の上部及び側部と半導体層の側部の全部又は一部分との上に形成することができる（図４に示す）。燐光体層３５は、活性領域１４及び１９から放射された光の一部分だけが燐光体層３５によって変換されるほど十分に薄くすることができる。燐光体層３５は、蛍光性材料に加えて散乱粒子を包含することができる。白色光を形成するために、１つ又はそれ以上の燐光体層を多重スタック活性領域装置上で使用することができる。例えば、図４の活性領域１４は、青色の光を生成することができ、活性領域１９は、シアンブルーの光を生成することができ、燐光体３５は、青色光の一部を琥珀色から赤色までの波長を有する光に変換する、ドープされたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）又はＳｒＳ燐光体とすることができる。青色、シアンブルー、及び琥珀／赤色の光は、結合されて白色光を生成する。
別の実施形態では、波長変換材料は、基板及び半導体層の表面に付加されるよりは、むしろ半導体層間に配置される。そのような実施形態では、半導体層の一部は、第１の基板上に形成される。半導体層の上に付加される最後の層は燐光体層である。残りの半導体層は、第２の基板上に形成される。この第２の基板は除去され、残りの半導体層は、燐光体層にウェーハ結合される。更に別の実施形態では、成長基板３０は、単一結晶「ＹＡＧ」のような波長変換材料である。
いくつかの実施形態では、１つよりも多い多重スタック活性領域装置は、単一基板上にモノリシック構造で製造することができる。モノリシック発光装置アレーは、本明細書において引用により組み込まれる２００１年３月２９日出願の「高度に抵抗性の基板上に形成されたモノリシック直列／並列ＬＥＤアレー」という名称の米国特許出願一部番号０９／８２３，８２４で更に詳細に説明されている。
いくつかの実施形態では、１つよりも多い多重スタック活性領域装置は、単一基板上にモノリシック構造で製造することができる。モノリシック発光装置アレーは、本明細書において引用により組み込まれる２００１年３月２９日出願の「高度に抵抗性の基板上に形成されたモノリシック直列／並列ＬＥＤアレー」という名称の米国特許出願一部番号０９／８２３，８２４で更に詳細に説明されている。
図５は、パッケージ化された発光装置の組立分解図である。ヒートシンクスラグ１００は、内挿成型リードフレーム１０６の中に配置される。内挿成型リードフレーム１０６は、例えば、電気的経路を形成する金属フレームの周りに成型された充填プラスティック材料である。スラグ１００は、任意選択の反射器カップ１０２を含む場合がある。上述の装置のいずれかとすることができる発光装置ダイ１０４は、熱伝導性のサブマウント１０３を通じて直接又は間接的にスラグ１００に取り付けられる。光学レンズ１０８が追加されてもよい。
本発明を詳細に説明したが、当業者は、本開示内容により、本明細書に説明された革新的概念の精神から逸脱することなく本発明に対して変更を為し得ることを認めるであろう。従って、本発明の範囲が図解及び説明された特定の実施形態に限定されることは意図されていない。
本発明を詳細に説明したが、当業者は、本開示内容により、本明細書に説明された革新的概念の精神から逸脱することなく本発明に対して変更を為し得ることを認めるであろう。従って、本発明の範囲が図解及び説明された特定の実施形態に限定されることは意図されていない。
２ ｎ型層
３ 活性領域
４ ｐ型層
５ 高度にドープされたｐ型層（ｐ＋＋層）
６ 高度にドープされたｎ型層（ｎ＋＋層）
９ 正の電気接点
１０ 負の電気接点
１００ トンネル接合
３ 活性領域
４ ｐ型層
５ 高度にドープされたｐ型層（ｐ＋＋層）
６ 高度にドープされたｎ型層（ｎ＋＋層）
９ 正の電気接点
１０ 負の電気接点
１００ トンネル接合
Claims (27)
- 第１の導電型の第１の層と、
第２の導電型の第１の層と、
前記第１の導電型の第１の層と前記第２の導電型の第１の層との間に配置された第１の活性領域と、
前記第１の導電型の第１の層よりも大きなドーパント濃度を有する第１の導電型の第２の層、及び
前記第２の導電型の第１の層よりも大きなドーパント濃度を有する第２の導電型の第２の層、
を含むトンネル接合と、
第１の導電型の第３の層と、
第２の導電型の第３の層と、
前記第１の導電型の第３の層と前記第２の導電型の第３の層との間に配置された第２の活性領域と、
を含み、
前記トンネル接合は、前記第１の活性領域と前記第２の活性領域との間にある、
ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物発光装置。 - 前記第１の導電型の第２の層のドーパント濃度は、約１０18ｃｍ-3から約５×１０20ｃｍ-3の範囲であり、
前記第２の導電型の第２の層のドーパント濃度は、約１０18ｃｍ-3から約５×１０20ｃｍ-3の範囲である、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記第１の導電型の第２の層のドーパント濃度は、約２×１０20ｃｍ-3から約４×１０20ｃｍ-3の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第２の導電型の第２の層のドーパント濃度は、約７×１０19ｃｍ-3から約９×１０19ｃｍ-3の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記トンネル接合の電圧降下は、逆バイアスモードで作動される時に、約０Ｖから約１Ｖまでの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記トンネル接合の電圧降下は、逆バイアスモードで作動される時に、約０．１Ｖから約１Ｖまでの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第１の導電型の第２の層の厚さは、約１ｎｍから約５０ｎｍの範囲であり、
前記第２の導電型の第２の層の厚さは、約１ｎｍから約５０ｎｍの範囲である、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記トンネル接合の厚さは、約２ｎｍから約１００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第１の活性領域は、第１のピーク波長を有する光を放射し、
前記第２の活性領域は、第２のピーク波長を有する光を放射し、
前記第１のピーク波長は、前記第２のピーク波長と異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記第１の活性領域は、第１のピーク波長を有する光を放射し、
前記第２の活性領域は、第２のピーク波長を有する光を放射し、
前記第１のピーク波長は、前記第２のピーク波長とほぼ同じである、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記第１の導電型の第１の層に電気的に接続された第１の接点と、
前記第２の導電型の第３の層に電気的に接続された第２の接点と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記第２の導電型の第１の層、及び前記第１の導電型の第３の層の一方に電気的に接続された第３の接点を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
- サブマウントと、
前記第１の接点を前記サブマウントに接続する第１の相互接続と、
前記第２の接点を前記サブマウントに接続する第２の相互接続と、
を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。 - 前記サブマウントに接続された複数のリード線と、
前記サブマウントの上に重なるレンズと、
を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。 - 前記リード線とサブマウントとの間に配置されたヒートシンクを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
- 前記第２及び第３の接点は、装置の同じ側に位置することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
- 前記第１、第２、及び第３の接点は、装置の同じ側に位置することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
- 前記第１の活性領域の上に重なる波長変換材料を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記波長変換材料は、燐光体であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
- 装置の上面及び側面を覆う波長変換材料を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第１の活性領域は、ＡｌxＩｎyＧａzＮを含み、ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、及び、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第１の導電型の第２の層の厚さは、前記第１の導電型の第１の層よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第２の導電型の第２の層の厚さは、前記第２の導電型の第１の層よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記トンネル接合は、前記第２の導電型の第１の層と前記第１の導電型の第３の層との間にあることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 第１の接点と、該第１の接点に電気的に接続された第１の導電型の第１の層と、 該第１の導電型の第１の層の上に重なった発光することができる第１の活性領域と、該第１の活性領域の上に重なる第２の導電型の第１の層と、第２の導電型の第２の層と前記第２の導電型の第１の層の上に重なる第１の導電型の第２の層とを含むトンネル接合と、該トンネル接合の上に重なる第１の導電型の第３の層と、 該第１の導電型の第３の層の上に重なった発光することができる第２の活性領域と、該第２の活性領域の上に重なる第２の導電型の第３の層と、該第２の導電型の第３の層に電気的に接続された第２の接点とを含む発光装置を作動する方法であって、
第１の活性領域及び第２の活性領域が発光するように、第１及び第２の接点に亘って電圧降下を加える段階、
を含むことを特徴とする方法。 - 第１の接点と、該第１の接点に電気的に接続された第１の導電型の第１の層と、 該第１の導電型の第１の層の上に重なった発光することができる第１の活性領域と、該第１の活性領域の上に重なる第２の導電型の第１の層と、第２の導電型の第２の層と前記第２の導電型の第１の層の上に重なる第１の導電型の第２の層とを含むトンネル接合と、該トンネル接合の上に重なる第１の導電型の第３の層と、 該第１の導電型の第３の層の上に重なった発光することができる第２の活性領域と、該第２の活性領域の上に重なる第２の導電型の第３の層と、該第２の導電型の第３の層に電気的に接続された第２の接点と、前記トンネル接合、前記第２の導電型の第１の層、及び前記第１の導電型の第３の層のうちの１つに接続された第３の接点とを含む発光装置を作動する方法であって、
第１の活性領域が発光するように、第１及び第３の接点に亘って電圧降下を加える段階と、
第２の活性領域が発光するように、第２及び第３の接点に亘って電圧降下を加える段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第１の活性領域及び前記第２の活性領域が発光するように、前記第１及び第２の接点に亘って電圧降下を加える段階を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
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