JP2022532642A - 照明ユニット、照明ユニットの製造方法、光電子構造素子用の変換素子、ledと変換素子とを備えた放射源、光取り出し構造体、および光電子デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
光出射面を介して電磁波を放射する少なくとも1つの光電子エミッタユニットと、光出射面を介して出てくる前の電磁放射をビーム整形するフォトニック構造体とを含み、ここで、フォトニック構造体は、電磁放射が一定の遠方界を有するように電磁放射を整形し、フォトニック構造体は、2次元フォトニック構造体、特に2次元フォトニック結晶であり、2次元フォトニック構造体は、電磁放射が、定義された、特に離散的なパターンを遠方界で作り出すように構成されており、かつ表面トポグラフィー検知システムはさらに、遠方界のパターンを検知するために形成された、特にカメラを備えた検出ユニットを有している。
照明ユニット、照明装置、光電子デバイス、変換素子、およびこれらを製造する種々の方法を、以下に対象として述べる。
[対象1]
照明ユニットであって、
光出射面(15)を介して電磁放射(19)を放出する少なくとも1つの光電子エミッタユニット(13)と、
前記電磁放射(19)が前記光出射面(15)を介して出射する前に、前記電磁放射(19)をビーム整形するためのフォトニック構造体(17)と
を含み、
ここで、前記フォトニック構造体(17)は、前記電磁放射(19)が特定の遠方界(21)を有するように前記電磁放射(19)を整形する、照明ユニット。
[対象2]
前記フォトニック構造体(17)が、1次元フォトニック構造体、特に1次元フォトニック結晶(25)である、対象1記載の照明ユニット。
[対象3]
前記フォトニック構造体(17)が、特に1次元フォトニック結晶(25)として、放射された電磁放射(19)が第1の空間方向(R1)に少なくとも近似的にコリメートされるように形成されている、対象1または2記載の照明ユニット。
[対象4]
主放射方向(H)から見て、前記光出射面(15)の下流側にコリメーション光学系(35)が配置されており、ここで、前記光学系(35)は、前記第1の空間方向(R1)と直交して延びる更なる第2の空間方向(R2)に前記電磁放射(19)をコリメートするように形成されている、対象3記載の照明ユニット。
[対象5]
前記フォトニック構造体(17)、特に1次元フォトニック結晶(25)として形成されたフォトニック構造体(17)が、前記電磁放射(19)の主放射方向(H)が前記光出射面(15)の法線(N)に対してある角度(α)で延びるように形成されており、ここで、前記角度(α)は0°ではない、対象1から4までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象6]
1次元フォトニック結晶(25)として形成された前記フォトニック構造体(17)が、前記光出射面(15)の下の層に配置されており、ここで、前記1次元フォトニック結晶(25)は、光屈折率の異なる2つの材料(31,33)の、第1の方向(R1)に延びて周期的に繰り返されるシーケンスを有しており、ここで、前記材料(31,33)は、直交せずに、前記光出射面(15)に対して傾斜して延びる、互いに当接する界面を有している、対象5記載の照明ユニット。
[対象7]
前記フォトニック構造体(17)が、2次元フォトニック構造体、特に2次元フォトニック結晶(37)である、対象1記載の照明ユニット。
[対象8]
前記2次元フォトニック構造体(37)は、前記電磁放射(19)が、定義された、特に離散的なパターン(39)を遠方界(21)に生成するように構成されている、対象7記載の照明ユニット。
[対象9]
前記フォトニック構造体(17)が、前記光出射面(15)の下の層、特に半導体層に配置されており、かつ/または
前記フォトニック構造体(17)が、前記光電子エミッタユニット(13)の半導体層に形成されており、かつ/または
前記光電子エミッタユニット(13)が、変換材料を有する層を含み、前記フォトニック構造体(17)は、前記変換材料を有する層、または前記変換材料を有する層と前記光出射面(15)との間の層に形成されている、対象1から8までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象10]
前記フォトニック構造体(17)が、特にフォトニック結晶に代えて、準周期的または決定論的非周期的なフォトニック構造体である、対象1から9までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象11]
照明ユニット(11)を備えた表面トポグラフィー検知システムであって、
前記照明ユニット(11)が、
光出射面(15)を介して電磁放射(19)を放射する少なくとも1つの光電子エミッタユニット(13)と、
前記電磁放射(19)が前記光出射面(15)を介して出射する前に、前記電磁放射(19)をビーム整形するためのフォトニック構造体(17)であって、ここで、
前記フォトニック構造体(17)は、前記電磁放射(19)が特定の遠方界(21)を有するように前記電磁放射(19)を整形し、
前記フォトニック構造体(17)が、2次元フォトニック構造体、特に2次元フォトニック結晶(37)であり、
前記2次元フォトニック構造体(37)は、前記電磁放射(19)が、定義された、特に離散的なパターン(39)を遠方界(21)に生成するように構成されている、フォトニック構造体(17)と
を含む、表面トポグラフィー検知システムにおいて、
当該表面トポグラフィー検知システム(43)が、
前記遠方界(21)の前記パターン(39)を検知するために形成された、特にカメラ(47)を備えた検出ユニット(45)
をさらに備えている、表面トポグラフィー検知システム。
[対象12]
所定の基準パターンに対する前記パターン(39)のずれを突き止めるために形成された分析装置(49)を含んでいる、対象11記載の表面トポグラフィー検知システム。
[対象13]
前記分析装置(49)が、突き止められた前記ずれに応じて、前記パターン(39)により照らされた物体の形状および/または構造を決定するように構成されている、対象12記載の表面トポグラフィー検知システム。
[対象14]
物体をスキャンするためのスキャナーであって、対象1から10までのいずれか1つ記載の少なくとも1つの照明ユニットを含んでいる、スキャナー。
[対象15]
光出射面(3)を介して放射を発する少なくとも1つのエミッタユニット(2)と、偏光素子(4)であって、前記光出射面(3)に少なくとも部分的に隣接しかつ前記エミッタユニット(2)から放出される放射が前記偏光素子(4)を通過する際に、当該放射の偏光および/または輝度を変化させる偏光素子(4)と
を備えた、照明ユニット(1)において、
前記偏光素子(4)は、フォトニック構造体を有している
ことを特徴とする、照明ユニット(1)。
[対象16]
前記フォトニック構造体が3次元フォトニック構造体であり、かつ/または前記偏光素子(4)が、前記光出射面(3)の少なくとも一部の領域に配置された層の形態で構成されている、対象15記載の照明ユニット。
[対象17]
前記エミッタユニット(2)が少なくとも1つのLED(5)を有している、対象15または16記載の照明ユニット。
[対象18]
前記エミッタユニット(2)が、前記偏光素子(4)に入射する光、特に赤色、緑色、青色の光、紫外光または赤外光を発するLED(5)を有しており、前記偏光素子(4)は、前記放射が前記偏光素子(4)を通過したときに前記放射を振動方向に偏光させる、対象15から17までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象19]
前記偏光素子(4)が、螺旋状および/または棒状の構造要素(6)を有している、対象15から18までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象20]
前記エミッタユニット(2)が、前記LED(5)から発せられる励起光(8)によって励起されたときに、変換された放射(9)を発する変換材料を備えた少なくとも1つの変換素子(7)を有している、対象15から19までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象21]
前記偏光素子(4)が、少なくとも1つの3次元フォトニック結晶(11)を有している、対象15から20までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象22]
前記偏光素子(4)が、前記偏光素子(4)を通過する前記放射のビーム経路に沿って連続して配置された少なくとも2つの2次元フォトニック結晶を有している、対象15から21までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象23]
前記偏光素子(4)が、前記偏光素子(4)を通過する前記放射の波長に応じて、少なくとも2つの異なる偏光特性および/または透過率を有している、対象15から22までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象24]
前記エミッタユニット(2)が、LED(5)と、前記LED(5)から発せられる励起光(8)によって励起されたときに、変換された放射(9)を発する変換材料を備えた変換素子(7)とを有しており、前記偏光素子(4)に入射する励起光(8)が、前記偏光素子(4)を通過したときに、変換された放射(9)が通過する場合と比較して、異なって偏光し、かつ/または異なった強さで吸収される、対象15から23までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象25]
前記エミッタユニット(2)がLED(5)を有し、前記偏光素子(4)の3次元構造体が、前記光出射面(3)に隣接する前記LED(5)の半導体層に少なくとも部分的に導入されている、対象15から24までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象26]
前記フォトニック構造体が3次元フォトニック構造体(11)であり、変換材料(13)が前記3次元フォトニック構造体(11)内に配置されている、対象15から25までのいずれか1つ記載の照明ユニット。
[対象27]
光出射面(3)を介して放射を発する少なくとも1つのエミッタユニット(2)と、偏光素子(4)であって、前記光出射面(3)に少なくとも部分的に隣接しかつ前記エミッタユニット(2)から放出される放射が前記偏光素子(4)を通過する際に、当該放射の偏光および/または輝度を変化させる偏光素子(4)とを備えた照明ユニット(1)を製造する方法において、
エミッタユニット(2)として、LED(5)を備えたチップを準備し、前記チップの光出射面(3)に、偏光素子(4)として、特に3次元のフォトニック構造体を、特に二光子リソグラフィまたは斜め蒸着法によって施与し、かつ/または前記光出射面に隣接する前記LED(5)の半導体層に前記フォトニック構造体を配置する
ことを特徴とする、方法。
[対象28]
前記フォトニック構造体は、前記LED(5)が発する前記放射の波長に応じて寸法変更される、対象27記載の方法。
[対象29]
3次元画像を生成するためのデバイスにおける、対象15から26までのいずれか1つ記載の照明ユニット(1)の使用。
[対象30]
対象15から26までのいずれか1つ記載の照明ユニット(1)を、3次元画像のコンピュータ支援による生成に用いる、対象29記載の使用。
[対象31]
光電子構造素子用の変換素子(1)であって、入射した励起光によって励起されると、変換された放射を放射領域(3)に放出する変換材料を備えた少なくとも1つの層(2)を有している、変換素子(1)において、
前記層(2)は、前記変換材料が少なくとも部分的に配置されていて、前記放射が前記放射領域(3)に向けて指向性を有するビーム束として放出されるように構成されている構造体(4)を少なくとも一部の領域に有している
ことを特徴とする、変換素子(1)。
[対象32]
前記構造体(4)が、準周期的または決定論的非周期的に構成されている、対象31記載の変換素子。
[対象33]
前記層(2)が、少なくとも1つのフォトニック結晶、準周期的フォトニック構造体、または決定論的非周期的フォトニック構造体を有している、対象31または32記載の変換素子。
[対象34]
前記構造体(4)が、前記変換材料が配置されている少なくとも1つの凹部を有している、対象31から33までのいずれか1つ記載の変換素子。
[対象35]
前記層(2)が、光学的バンドギャップを有している、対象31から34までのいずれか1つ記載の変換素子。
[対象36]
前記構造体(4)が、少なくとも500nmの平均厚さを有している、対象31から35までのいずれか1つ記載の変換素子。
[対象37]
前記構造体(4)を有する前記層(2)が、前記層(2)が配置された平面に対して垂直に前記指向性を有するビーム束が放出されるように構成されている、対象31から36までのいずれか1つ記載の変換素子。
[対象38]
前記層(2)の少なくとも片側に、光学フィルター素子(5)が配置されている、対象31から37までのいずれか1つ記載の変換素子。
[対象39]
LED(7)と、対象31から38までのいずれか1つ記載の変換素子(1)とを備えた放射源(6)において、
前記LED(7)は、励起光を前記変換素子(1)に放射するために形成されており、前記変換素子(1)が、変換材料を備えた少なくとも1つの層(2)を有している
ことを特徴とする、放射源(6)。
[対象40]
前記層(2)が、前記LED(7)の半導体基板(8)の一部である、対象39記載の放射源。
[対象41]
前記構造体(4)が、前記LED(7)の前記半導体基板(8)内に形成されている、対象39または40記載の放射源。
[対象42]
前記変換材料を備えた前記構造体(4)は、前記半導体基板(8)が配置された平面に対して垂直方向に変換された放射が前記放射領域(3)内に放出されるように構成されている、対象39から41までのいずれか1つ記載の放射源。
[対象43]
前記構造体(4)が、少なくとも部分的に前記LED(7)の活性層(9)に配置されている、対象39から42までのいずれか1つ記載の放射源。
[対象44]
対象39から43までのいずれか1つ記載の放射源(6)を製造する方法において、
前記構造体(4)を、前記LED(7)の半導体基板(8)における少なくとも1つのエッチングステップによって形成することを特徴とする、方法。
[対象45]
前記構造体(4)の少なくとも一部に前記変換材料が充填される、対象44記載の方法。
[対象46]
デバイス、特に電子構造素子、特に光電子構造素子、特に発光ダイオードを製造する方法において、前記方法が、
表面領域(9)をパターニングするステップ(S1);および
パターニングされた前記表面領域(9)を平坦化して、前記表面領域(9)の平坦化された表面(7)を得るステップ(S2)
によって、前記デバイスを提供する半導体ボディの表面領域(9)に取り出し構造体(A)を作製するステップを含む
ことを特徴とする、方法。
[対象47]
前記表面領域(9)のパターニングが、前記表面領域(9)にランダムなトポロジーを生成することによって行われる、対象46記載の方法。
[対象48]
前記ランダムなトポロジーの生成が、第1の材料(1)を有する半導体ボディの前記表面領域(9)の前記表面(7)を直接粗面化することによって行われる、対象47記載の方法。
[対象49]
前記ランダムなトポロジーの生成は、屈折率が高い、特に2超の屈折率を有する透明な第2の材料(3)を、特に層状に前記表面領域(9)に施与し、前記第2の材料(3)を粗面化することによって行われる、対象47記載の方法。
[対象50]
前記表面領域(9)のパターニングが、前記表面領域(9)に秩序立ったトポロジーを生成することによって行われる、対象46記載の方法。
[対象51]
前記秩序立ったトポロジーの生成は、屈折率が高い、特に2超の屈折率を有する透明な第2の材料(3)を、特に層状に前記表面領域(9)に施与し、周期的フォトニック結晶または非周期的フォトニック構造体、特に準周期的または決定論的非周期的なフォトニック構造体を前記第2の材料(3)内にパターニングすることによって行われる、対象50記載の方法。
[対象52]
屈折率が高い前記透明な第2の材料(3)が、Nb 2 O 5 を有している、対象49または51記載の方法。
[対象53]
平坦化は、屈折率が低い、特に1.5未満の屈折率を有する透明な第3の材料(5)を、特に層状に前記パターニングされた表面領域(9)に施与する第1のサブステップ(S2.1)によって行われる、対象46から52までのいずれか1つ記載の方法。
[対象54]
平坦化は、屈折率が低い、施与された前記透明な第3の材料(5)を、前記パターニングされた表面領域(9)の前記表面(7)において前記半導体ボディの第1の材料(1)の最も高い凸部または屈折率が高い前記第2の材料(3)の最も高い凸部が平坦および/または平滑になるまで薄化する第2のサブステップ(S2.2)によって行われる、対象53記載の方法。
[対象55]
前記屈折率が低い透明な第3の材料(5)がSiO 2 を有しており、特にTEOS(オルトケイ酸テトラエチル)を用いて施与される、対象53または54記載の方法。
[対象56]
薄化は、化学機械研磨(CMP)によって行われる、対象54または55記載の方法。
[対象57]
スタンピング技術による前記デバイスの転写(S3)が行われる、対象54から56までのいずれか1つ記載の方法。
[対象58]
デバイス、特に電子構造素子、特に光電子構造素子、特に発光ダイオードにおいて、
表面領域(9)のパターニング(S1)、および
前記表面領域(9)の平坦化された表面(7)を得るための、パターニングされた前記表面領域(9)の平坦化(S2)
によって、前記デバイスを提供する半導体ボディの表面領域(9)における取り出し構造体(A)が設けられている
ことを特徴とする、デバイス。
[対象59]
前記平坦化された表面(7)が平坦および/または平滑であり、平均粗さ値として20ナノメートル未満、特に1ナノメートル未満の範囲の粗さを有している、対象58記載のデバイス。
[対象60]
前記取り出し構造体(A)が、前記構造素子の前記半導体の粗面化された第1の材料(1)上に、屈折率が低い透明な第3の材料(5)、特にSiO 2 を有している、対象58または59記載のデバイス。
[対象61]
前記取り出し構造体(A)が、屈折率が高い粗面化された透明な第2の材料(3)、特にNb 2 O 5 上に、屈折率が低い透明な第3の材料(5)、特にSiO 2 を有しており、ここで、前記第2の材料(3)は、前記構造素子の前記半導体の第1の材料(1)に施与されている、対象58または59記載のデバイス。
[対象62]
前記取り出し構造体(A)が、屈折率が高い透明な第2の材料(3)上に、屈折率が低い透明な第3の材料(5)、特にSiO 2 を有しており、ここで、前記第2の材料(3)は、前記構造素子の前記半導体の第1の材料(1)に施与されており、かつ周期的フォトニック結晶または非周期的フォトニック構造体、特に準周期的または決定論的非周期的なフォトニック構造体を有している、対象58または59記載のデバイス。
[対象63]
光電子デバイスであって、
前記光電子デバイスの光出射面から出射する光を生成するための複数の光源を備えた配置構造体(11)と、
前記光出射面と前記複数の光源との間に配置された少なくとも1つのフォトニック構造体(K,P)と
を有している、光電子デバイス。
[対象64]
前記フォトニック構造体が、前記光源によって生成された光をビーム整形するように構成されており、特に、前記光が前記光出射面から少なくとも実質的に垂直に出射するように形成されている、対象63記載の光電子デバイス。
[対象65]
前記フォトニック構造体がフォトニック結晶(K)を有している、対象63または64記載の光電子デバイス。
[対象66]
前記配置構造体(11)が、層に配置された複数の画素を光源として有するアレイであり、前記層にはフォトニック結晶が配置または形成されている、対象63から65までのいずれか1つ記載の光電子デバイス。
[対象67]
前記配置構造体(11)が、第1の層に配置された複数の画素を光源として有するアレイであり、更なる第2の層にフォトニック結晶が配置されており、ここで、前記第2の層は、前記第1の層と前記光出射面との間に配置されている、対象63から65までのいずれか1つ記載の光電子デバイス。
[対象68]
前記配置構造体(11)が、第1の層に配置された複数のLEDを光源として有しており、更なる第2の層にフォトニック結晶が配置されており、前記第2の層は、前記第1の層と前記光出射面との間に配置されている、対象63から65までのいずれか1つ記載の光電子デバイス。
[対象69]
前記光源の各々が再結合ゾーンを有しており、前記フォトニック結晶は、前記フォトニック結晶が前記再結合ゾーンの領域に存在する光学的な状態密度を変化させるように、特に、伝搬方向が前記光出射面に対して平行および/または小さな角度をなす少なくとも1つの光学モードに対してバンドギャップが生成されるように、前記再結合ゾーンの近傍領域に配置されている、対象63から68までのいずれか1つ記載の光電子デバイス。
[対象70]
前記フォトニック結晶(K)が、光スポットの位置とは無関係に、前記光出射面に対して平行に広がる平面に対して配置されており、かつ/または
前記フォトニック結晶が、前記平面を挟んで互いに直交する2つの空間方向に光屈折率の周期的な変化を有する2次元フォトニック結晶である、
対象65から69までのいずれか1つ記載の光電子デバイス。
[対象71]
前記フォトニック構造体が、前記光出射面と前記複数の光源との間に少なくとも部分的に延在する複数のピラー構造体(P)を含んでおり、それぞれ1つのピラーは、1つの光源に割り当てられており、かつ前記光出射面に対して垂直な方向から見たときに前記光出射面と同一平面上にあるように整列している、対象63から70までのいずれか1つ記載の光電子デバイス。
[対象72]
前記配置構造体(11)が、第1の層に配置された複数の画素を光源として有するアレイであり、前記ピラーが更なる第2の層に配置されており、ここで、前記第2の層は、前記第1の層と前記光出射面との間に配置されている、対象71記載の光電子デバイス。
[対象73]
前記配置構造体(11)が、第1の層に配置された複数のLEDを光源として有しており、前記ピラーが更なる第2の層に配置または形成されており、ここで、前記第2の層は、前記第1の層と前記光出射面との間に配置されている、対象71記載の光電子デバイス。
[対象74]
前記配置構造体(11)が、複数の画素を光源として有するアレイであり、ここで、それぞれ1つの画素はそれぞれ1つのピラーによって形成されている、対象71記載の光電子デバイス。
[対象75]
光電子デバイス、特に対象63から74までのいずれか1つ記載のデバイスを製造する方法であって、
前記光電子デバイスの光出射面から出射する光を生成するための複数の光源を備えた配置構造体(11)を準備または製造し、
前記光出射面と前記複数の光源との間に、少なくとも1つのフォトニック構造体(K,P)を配置する、方法。
Claims (75)
- 照明ユニットであって、
光出射面(15)を介して電磁放射(19)を放出する少なくとも1つの光電子エミッタユニット(13)と、
前記電磁放射(19)が前記光出射面(15)を介して出射する前に、前記電磁放射(19)をビーム整形するためのフォトニック構造体(17)と
を含み、
ここで、前記フォトニック構造体(17)は、前記電磁放射(19)が特定の遠方界(21)を有するように前記電磁放射(19)を整形する、照明ユニット。 - 前記フォトニック構造体(17)が、1次元フォトニック構造体、特に1次元フォトニック結晶(25)である、請求項1記載の照明ユニット。
- 前記フォトニック構造体(17)が、特に1次元フォトニック結晶(25)として、放射された電磁放射(19)が第1の空間方向(R1)に少なくとも近似的にコリメートされるように形成されている、請求項1または2記載の照明ユニット。
- 主放射方向(H)から見て、前記光出射面(15)の下流側にコリメーション光学系(35)が配置されており、ここで、前記光学系(35)は、前記第1の空間方向(R1)と直交して延びる更なる第2の空間方向(R2)に前記電磁放射(19)をコリメートするように形成されている、請求項3記載の照明ユニット。
- 前記フォトニック構造体(17)、特に1次元フォトニック結晶(25)として形成されたフォトニック構造体(17)が、前記電磁放射(19)の主放射方向(H)が前記光出射面(15)の法線(N)に対してある角度(α)で延びるように形成されており、ここで、前記角度(α)は0°ではない、請求項1から4までのいずれか1項記載の照明ユニット。
- 1次元フォトニック結晶(25)として形成された前記フォトニック構造体(17)が、前記光出射面(15)の下の層に配置されており、ここで、前記1次元フォトニック結晶(25)は、光屈折率の異なる2つの材料(31,33)の、第1の方向(R1)に延びて周期的に繰り返されるシーケンスを有しており、ここで、前記材料(31,33)は、直交せずに、前記光出射面(15)に対して傾斜して延びる、互いに当接する界面を有している、請求項5記載の照明ユニット。
- 前記フォトニック構造体(17)が、2次元フォトニック構造体、特に2次元フォトニック結晶(37)である、請求項1記載の照明ユニット。
- 前記2次元フォトニック構造体(37)は、前記電磁放射(19)が、定義された、特に離散的なパターン(39)を遠方界(21)に生成するように構成されている、請求項7記載の照明ユニット。
- 前記フォトニック構造体(17)が、前記光出射面(15)の下の層、特に半導体層に配置されており、かつ/または
前記フォトニック構造体(17)が、前記光電子エミッタユニット(13)の半導体層に形成されており、かつ/または
前記光電子エミッタユニット(13)が、変換材料を有する層を含み、前記フォトニック構造体(17)は、前記変換材料を有する層、または前記変換材料を有する層と前記光出射面(15)との間の層に形成されている、請求項1から8までのいずれか1項記載の照明装置。 - 前記フォトニック構造体(17)が、特にフォトニック結晶に代えて、準周期的または決定論的非周期的なフォトニック構造体である、請求項1から9までのいずれか1項記載の照明装置。
- 照明ユニット(11)を備えた表面トポグラフィー検知システムであって、
前記照明ユニット(11)が、
光出射面(15)を介して電磁放射(19)を放射する少なくとも1つの光電子エミッタユニット(13)と、
前記電磁放射(19)が前記光出射面(15)を介して出射する前に、前記電磁放射(19)をビーム整形するためのフォトニック構造体(17)であって、ここで、
前記フォトニック構造体(17)は、前記電磁放射(19)が特定の遠方界(21)を有するように前記電磁放射(19)を整形し、
前記フォトニック構造体(17)が、2次元フォトニック構造体、特に2次元フォトニック結晶(37)であり、
前記2次元フォトニック構造体(37)は、前記電磁放射(19)が、定義された、特に離散的なパターン(39)を遠方界(21)に生成するように構成されている、フォトニック構造体(17)と
を含む、表面トポグラフィー検知システムにおいて、
当該表面トポグラフィー検知システム(43)が、
前記遠方界(21)の前記パターン(39)を検知するために形成された、特にカメラ(37)を備えた検出ユニット(45)
をさらに備えている、表面トポグラフィー検知システム。 - 所定の基準パターンに対する前記パターン(39)のずれを突き止めるために形成された分析装置(49)を含んでいる、請求項11記載の表面トポグラフィー検知システム。
- 前記分析装置(49)が、突き止められた前記ずれに応じて、前記パターン(39)により照らされた物体の形状および/または構造を決定するように構成されている、請求項12記載の表面トポグラフィー検知システム。
- 物体をスキャンするためのスキャナーであって、請求項1から10までのいずれか1項記載の少なくとも1つの照明装置を含んでいる、スキャナー。
- 光出射面(3)を介して放射を発する少なくとも1つのエミッタユニット(2)と、偏光素子(4)であって、前記光出射面(3)に少なくとも部分的に隣接しかつ前記エミッタユニット(2)から放出される放射が前記偏光素子(4)を通過する際に、当該放射の偏光および/または輝度を変化させる偏光素子(4)と
を備えた、照明ユニット(1)において、
前記偏光素子(4)は、フォトニック構造体を有している
ことを特徴とする、照明ユニット(1)。 - 前記フォトニック構造体が3次元フォトニック構造体であり、かつ/または前記偏光素子(4)が、前記光出射面(3)の少なくとも一部の領域に配置された層の形態で構成されている、請求項15記載の照明ユニット。
- 前記エミッタユニット(2)が少なくとも1つのLED(5)を有している、請求項15または16記載の照明ユニット。
- 前記エミッタユニット(2)が、前記偏光素子(4)に入射する光、特に赤色、緑色、青色の光、紫外光または赤外光を発するLED(5)を有しており、前記偏光素子(4)は、前記放射が前記偏光素子(4)を通過したときに前記放射を振動方向に偏光させる、請求項15から17までのいずれか1項記載の照明ユニット。
- 前記偏光素子(4)が、螺旋状および/または棒状の構造要素(6)を有している、請求項15から18までのいずれか1項記載の照明ユニット。
- 前記エミッタユニット(2)が、前記LED(5)から発せられる励起光(8)によって励起されたときに、変換された放射(9)を発する変換材料を備えた少なくとも1つの変換素子(7)を有している、請求項15から19までのいずれか1項記載の照明ユニット。
- 前記偏光素子(4)が、少なくとも1つの3次元フォトニック結晶(11)を有している、請求項15から20までのいずれか1項記載の照明ユニット。
- 前記偏光素子(4)が、前記偏光素子(4)を通過する前記放射のビーム経路に沿って連続して配置された少なくとも2つの2次元フォトニック結晶を有している、請求項15から21までのいずれか1項記載の照明ユニット。
- 前記偏光素子(4)が、前記偏光素子(4)を通過する前記放射の波長に応じて、少なくとも2つの異なる偏光特性および/または透過率を有している、請求項15から22までのいずれか1項記載の照明ユニット。
- 前記エミッタユニット(2)が、LED(5)と、前記LED(5)から発せられる励起光(8)によって励起されたときに、変換された放射(9)を発する変換材料を備えた変換素子(7)とを有しており、前記偏光素子(4)に入射する励起光(8)が、前記偏光素子(4)を通過したときに、変換された放射(9)が通過する場合と比較して、異なって偏光し、かつ/または異なった強さで吸収される、請求項15から23までのいずれか1項記載の照明ユニット。
- 前記エミッタユニット(2)がLED(5)を有し、前記偏光素子(4)の3次元構造体が、前記光出射面(3)に隣接する前記LED(5)の半導体層に少なくとも部分的に導入されている、請求項15から24までのいずれか1項記載の照明ユニット。
- 前記フォトニック構造体が3次元フォトニック構造体(11)であり、変換材料(13)が前記3次元フォトニック構造体内に配置されている、請求項15から25までのいずれか1項記載の照明ユニット。
- 光出射面(3)を介して放射を発する少なくとも1つのエミッタユニット(2)と、偏光素子(4)であって、前記光出射面(3)に少なくとも部分的に隣接しかつ前記エミッタユニット(2)から放出される放射が前記偏光素子(4)を通過する際に、当該放射の偏光および/または輝度を変化させる偏光素子(4)とを備えた照明ユニット(1)を製造する方法において、
エミッタユニット(2)として、LED(5)を備えたチップを準備し、前記チップの光出射面(3)に、偏光素子(4)として、特に3次元のフォトニック構造体を、特に二光子リソグラフィまたは斜め蒸着法によって施与し、かつ/または前記光出射面に隣接する前記LED(5)の半導体層に前記フォトニック構造体を配置する
ことを特徴とする、方法。 - 前記フォトニック構造体は、前記LED(5)が発する前記放射の波長に応じて寸法変更される、請求項27記載の方法。
- 3次元画像を生成するためのデバイスにおける、請求項15から26までのいずれか1項記載の照明ユニット(1)の使用。
- 請求項15から26までのいずれか1項記載の照明ユニット(1)を、3次元画像のコンピュータ支援による生成に用いる、請求項29記載の使用。
- 光電子構造素子用の変換素子(1)であって、入射した励起光によって励起されると、変換された放射を放射領域(3)に放出する変換材料を備えた少なくとも1つの層(2)を有している、変換素子(1)において、
前記層(2)は、前記変換材料が少なくとも部分的に配置されていて、前記放射が前記放射領域(3)に向けて指向性を有するビーム束として放出されるように構成されている構造体(4)を少なくとも一部の領域に有している
ことを特徴とする、変換素子(1)。 - 前記構造体(4)が、準周期的または決定論的非周期的に構成されている、請求項31記載の変換素子。
- 前記層(2)が、少なくとも1つのフォトニック結晶、準周期的フォトニック構造体、または決定論的非周期的フォトニック構造体を有している、請求項31または32記載の変換素子。
- 前記構造体(4)が、前記変換材料が配置されている少なくとも1つの凹部を有している、請求項31から33までのいずれか1項記載の変換素子。
- 前記層(2)が、光学的バンドギャップを有している、請求項31から34までのいずれか1項記載の変換素子。
- 前記構造体(4)が、少なくとも500nmの平均厚さを有している、請求項31から35までのいずれか1項記載の変換素子。
- 前記構造体(4)を有する前記層(2)が、前記層(2)が配置された平面に対して垂直に前記指向性を有するビーム束が放出されるように構成されている、請求項31から36までのいずれか1項記載の変換素子。
- 前記層(2)の少なくとも片側に、光学フィルター素子(5)が配置されている、請求項31から37までのいずれか1項記載の変換素子。
- LED(7)と、請求項31から38までのいずれか1項記載の変換素子(1)とを備えた放射源(6)において、
前記LED(7)は、励起光を前記変換素子(1)に放射するために形成されており、前記変換素子(1)が、変換材料を備えた少なくとも1つの層(2)を有している
ことを特徴とする、放射源(6)。 - 前記層(2)が、前記LED(7)の半導体基板(8)の一部である、請求項39記載の放射源。
- 前記構造体が、前記LED(7)の前記半導体基板(8)内に形成されている、請求項39または40記載の放射源。
- 前記変換材料を備えた前記構造体(4)は、前記半導体基板(8)が配置された平面に対して垂直方向に変換された放射が前記放射領域(3)内に放出されるように構成されている、請求項39から41までのいずれか1項記載の放射源。
- 前記構造体(4)が、少なくとも部分的に前記LED(7)の活性層(9)に配置されている、請求項39から42までのいずれか1項記載の放射源。
- 請求項39から43までのいずれか1項記載の放射源(6)を製造する方法において、 前記構造体(4)を、前記LED(7)の半導体基板(8)における少なくとも1つのエッチングステップによって形成することを特徴とする、方法。
- 前記構造体(4)の少なくとも一部に前記変換材料が充填される、請求項44記載の方法。
- デバイス、特に電子構造素子、特に光電子構造素子、特に発光ダイオードを製造する方法において、前記方法が、
表面領域(9)をパターニングするステップ(S1);および
パターニングされた前記表面領域(9)を平坦化して、前記表面領域(9)の平坦化された表面(7)を得るステップ(S2)
によって、前記デバイスを提供する半導体ボディの表面領域(9)に取り出し構造体(A)を作製するステップを含む
ことを特徴とする、方法。 - 前記表面領域(9)のパターニングが、前記表面領域(9)にランダムなトポロジーを生成することによって行われる、請求項46記載の方法。
- 前記ランダムなトポロジーの生成が、第1の材料(1)を有する半導体ボディの前記表面領域(9)の前記表面(7)を直接粗面化することによって行われる、請求項47記載の方法。
- 前記ランダムなトポロジーの生成は、屈折率が高い、特に2超の屈折率を有する透明な第2の材料(3)を、特に層状に前記表面領域(9)に施与し、前記第2の材料(3)を粗面化することによって行われる、請求項47記載の方法。
- 前記表面領域(9)のパターニングが、前記表面領域(9)に秩序立ったトポロジーを生成することによって行われる、請求項46記載の方法。
- 前記秩序立ったトポロジーの生成は、屈折率が高い、特に2超の屈折率を有する透明な第2の材料(3)を、特に層状に前記表面領域(9)に施与し、周期的フォトニック結晶または非周期的フォトニック構造体、特に準周期的または決定論的非周期的なフォトニック構造体を前記第2の材料(3)内にパターニングすることによって行われる、請求項50記載の方法。
- 屈折率が高い前記透明な第2の材料(3)が、Nb2O5を有している、請求項49または51記載の方法。
- 平坦化は、屈折率が低い、特に1.5未満の屈折率を有する透明な第3の材料(5)を、特に層状に前記パターニングされた表面領域(9)に施与する第1のサブステップ(S2.1)によって行われる、請求項46から52までのいずれか1項記載の方法。
- 平坦化は、屈折率が低い、施与された前記透明な第3の材料(5)を、前記パターニングされた表面領域(9)の前記表面(7)において前記半導体ボディの第1の材料(1)の最も高い凸部または屈折率が高い前記第2の材料(3)の最も高い凸部が平坦および/または平滑になるまで薄化する第2のサブステップ(S2.2)によって行われる、請求項53記載の方法。
- 前記屈折率が低い透明な第3の材料(5)がSiO2を有しており、特にTEOS(オルトケイ酸テトラエチル)を用いて施与される、請求項53または54記載の方法。
- 薄化は、化学機械研磨(CMP)によって行われる、請求項54または55記載の方法。
- スタンピング技術による前記デバイスの転写(S3)が行われる、請求項54から56までのいずれか1項記載の方法。
- デバイス、特に電子構造素子、特に光電子構造素子、特に発光ダイオードにおいて、
表面領域(9)のパターニング(S1)、および
前記表面領域(9)の平坦化された表面(7)を得るための、パターニングされた前記表面領域(9)の平坦化(S2)
によって、前記デバイスを提供する半導体ボディの表面領域(9)における取り出し構造体(A)が設けられている
ことを特徴とする、デバイス。 - 前記平坦化された表面(7)が平坦および/または平滑であり、平均粗さ値として20ナノメートル未満、特に1ナノメートル未満の範囲の粗さを有している、請求項58記載のデバイス。
- 前記取り出し構造体(A)が、前記構造素子の前記半導体の粗面化された第1の材料(1)上に、屈折率が低い透明な第3の材料(5)、特にSiO2を有している、請求項58または59記載のデバイス。
- 前記取り出し構造体(A)が、屈折率が高い粗面化された透明な第2の材料(3)、特にNb2O5上に、屈折率が低い透明な第3の材料(5)、特にSiO2を有しており、ここで、前記第2の材料(3)は、前記構造素子の前記半導体の第1の材料(1)に施与されている、請求項58または59記載のデバイス。
- 前記取り出し構造体(A)が、屈折率が高い透明な第2の材料(3)上に、屈折率が低い透明な第3の材料(5)、特にSiO2を有しており、ここで、前記第2の材料(3)は、前記構造素子の前記半導体の第1の材料(1)に施与されており、かつ周期的フォトニック結晶または非周期的フォトニック構造体、特に準周期的または決定論的非周期的なフォトニック構造体を有している、請求項58または59記載のデバイス。
- 光電子デバイスであって、
前記光電子デバイスの光出射面から出射する光を生成するための複数の光源を備えた配置構造体(11)と、
前記光出射面と前記複数の光源との間に配置された少なくとも1つのフォトニック構造体(K,P)と
を有している、光電子デバイス。 - 前記フォトニック構造体が、前記光源によって生成された光をビーム整形するように構成されており、特に、前記光が前記光出射面から少なくとも実質的に垂直に出射するように形成されている、請求項63記載の光電子デバイス。
- 前記フォトニック構造体がフォトニック結晶(K)を有している、請求項63または64記載の光電子デバイス。
- 前記配置構造体(11)が、層に配置された複数の画素を光源として有するアレイであり、前記層にはフォトニック結晶が配置または形成されている、請求項63から65までのいずれか1項記載の光電子デバイス。
- 前記配置構造体(11)が、第1の層に配置された複数の画素を光源として有するアレイであり、更なる第2の層にフォトニック結晶が配置されており、ここで、前記第2の層は、前記第1の層と前記光出射面との間に配置されている、請求項63から65までのいずれか1項記載の光電子デバイス。
- 前記配置構造体(11)が、第1の層に配置された複数のLEDを光源として有しており、更なる第2の層にフォトニック結晶が配置されており、前記第2の層は、前記第1の層と前記光出射面との間に配置されている、請求項63から65までのいずれか1項記載の光電子デバイス。
- 前記光源の各々が再結合ゾーンを有しており、前記フォトニック結晶は、前記フォトニック結晶が前記再結合ゾーンの領域に存在する光学的な状態密度を変化させるように、特に、伝搬方向が前記光出射面に対して平行および/または小さな角度をなす少なくとも1つの光学モードに対してバンドギャップが生成されるように、前記再結合ゾーンの近傍領域に配置されている、請求項63から68までのいずれか1項記載の光電子デバイス。
- 前記フォトニック結晶(K)が、光スポットの位置とは無関係に、前記光出射面に対して平行に広がる平面に対して配置されており、かつ/または
前記フォトニック結晶が、前記平面を挟んで互いに直交する2つの空間方向に光屈折率の周期的な変化を有する2次元フォトニック結晶である、
請求項65から69までのいずれか1項記載の光電子デバイス。 - 前記フォトニック構造体が、前記光出射面と前記複数の光源との間に少なくとも部分的に延在する複数のピラー構造体(P)を含んでおり、それぞれ1つのピラーは、1つの光源に割り当てられており、かつ前記光出射面に対して垂直な方向から見たときに前記光出射面と同一平面上にあるように整列している、請求項63から70までのいずれか1項記載の光電子デバイス。
- 前記配置構造体(11)が、第1の層に配置された複数の画素を光源として有するアレイであり、前記ピラーが更なる第2の層に配置されており、ここで、前記第2の層は、前記第1の層と前記光出射面との間に配置されている、請求項71記載の光電子デバイス。
- 前記配置構造体(11)が、第1の層に配置された複数のLEDを光源として有しており、前記ピラーが更なる第2の層に配置または形成されており、ここで、前記第2の層は、前記第1の層と前記光出射面との間に配置されている、請求項71記載の光電子デバイス。
- 前記配置構造体(11)が、複数の画素を光源として有するアレイであり、ここで、それぞれ1つの画素はそれぞれ1つのピラーによって形成されている、請求項71記載の光電子デバイス。
- 光電子デバイス、特に請求項63から74までのいずれか1項記載のデバイスを製造する方法であって、
前記光電子デバイスの光出射面から出射する光を生成するための複数の光源を備えた配置構造体(11)を準備または製造し、
前記光出射面と前記複数の光源との間に、少なくとも1つのフォトニック構造体(K,P)を配置する、方法。
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