NL8301215A - Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnetische straling. - Google Patents
Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnetische straling. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8301215A NL8301215A NL8301215A NL8301215A NL8301215A NL 8301215 A NL8301215 A NL 8301215A NL 8301215 A NL8301215 A NL 8301215A NL 8301215 A NL8301215 A NL 8301215A NL 8301215 A NL8301215 A NL 8301215A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- layers
- active
- semiconductor
- layer
- thickness
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 53
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 31
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N aluminium arsenide Chemical compound [As]#[Al] MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- IHGSAQHSAGRWNI-UHFFFAOYSA-N 1-(4-bromophenyl)-2,2,2-trifluoroethanone Chemical compound FC(F)(F)C(=O)C1=CC=C(Br)C=C1 IHGSAQHSAGRWNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical group [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001768 cations Chemical group 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000003748 selenium group Chemical group *[Se]* 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- -1 1.57 eV Chemical compound 0.000 description 1
- 241000024188 Andala Species 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/15—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. multiple quantum wells, superlattices
- H01L29/151—Compositional structures
- H01L29/152—Compositional structures with quantum effects only in vertical direction, i.e. layered structures with quantum effects solely resulting from vertical potential variation
- H01L29/155—Comprising only semiconductor materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
i W ί> ϊ ψ « ΡΗΝ 10.649 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.
Halfgeleiderinrichting voer het opwekken van electronagnetiscbe straling.
De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electranagnetische straling in een actief laagvormig half geleider gebied, waarbij het actieve gebied is opgebouwd uit een lagenstruktuur net actieve lagen van een eerste halfgeleider-5 materiaal en van onderling nagenoeg gelijke dikte die gelegen zijn tussen, en gescheiden worden door barriêre-lagen van een tweede halfge-leidermateriaal en van eveneens onderling nagenoeg gelijke dikte met een grotere bandafstand door het eerste halfgeleidermateriaal, waarbij zot vel de actieve lagen als de barriêre-lagen bestaan uit hetzij een 10 stoechicnetrische half gele iderde verbinding hetzij een halfgeleiderelement, en tezamen een superrooster-structuur vormen.
Een halfgeleiderinrichting zoals hierboven beschreven is bekend uit de op 11 november 1982 gepubliceerde internationale (Pdj octrooiaanvrage TO82-03946, gepubliceerd op 11 november 1982. f5 Half gele ider inrichtingen voor het opwekken van electrcrnagne- tische straling worden in verschillende gebieden van de techniek toegepast. Zij kunnen onderscheiden worden in inrichtingen waarvan de straling niet coherent is en zulke, waarvan de uitgezonden straling coherent is. In het eerste geval spreekt men meestal van LED's (van 20 "light emitting diode"), in het laatste geval van lasers. De golflengte van de uitgezonden straling kan daarbij in het zichtbare gebied van het spectrum liggen, doch ook bijvoorbeeld in het infrarode of ultraviolette gebied.
De tot op beden meest gebruikte pn-half gele ider lasers zijn 25 zogenaamde dubbele hetero-overgangs (DH) -lasers met een laagvormig actief gebied bestaande uit galliumarsenide of galliinn-aluminiumarsenide van tegengesteld geleid ingstype en met een grotere band afstand (ten gevolge van een hoger aluminiumgehalte) dan het actieve gebied. Het gebruikte gallium-aluminiumarsenide heeft daarbij de samenstelling 30 ^x^l-x^ waarfr;i-3 x-^0,45. In dit interval voor de atomaire fractie x is het materiaal een zogenaamde direkte ("direct gap")halfgeleider, hetgeen een voorwaarde is voor het optreden van laserversterking.
De door bovengenoemde half geleiderlasers opgewekte straling 8301215
' ;v I
V
EHN 10.649 2 heeft (in lucht) een golflengte van ongeveer 800 ran, dus in het infrarode gebied. Er is echter een grote vraag naar lasers en LED's die straling met een kortere 'golflengte, zoals groen, oranje of zichtbaar rood ( 620 nm) genereren, in het bijzonder is dit het geval bij 5 toepassing van lasers voor het langs optische weg aanbrengen van informatie op schijven ('digital optical recording" of DOR), waarbij door middel van een laserstraal in een reflecterende laag gaten worden gebrand. De bereikbare dichtheid van de opgeslagen informatie neemt daarbij omgekeerd evenredig met hetkwadraat van de golflengte van de 10 gebruikte straling toe. Een afname van de golflengte van bijvoorbeeld 800 nm tot 600 nm verdubbelt daardoor bijna de dichtheid van de informatie welke kan worden ingeschreven.
In de eerder genoemde PCT-aanvrage W082-03946 wordt een laser-struktuur beschreven waarin het laagvormige actieve gebied bestaat 15 uit een relatief groot aantal actieve lagen van een stoechiomatrische halfgeleiderverbinding met directe bandgap zoals galliumarsenide, die gelegen zijn tussen, en onderling gescheiden zijn door barrièrelagen van een stoechicmetrische halfgeleiderverbinding met indirecte bandgap, zoals aluminiumarsenide. Deze actieve lagen en barrièrelagen vonten 20 tezamen een zogenoemd superrooster dat een effectieve handafstand tussen die van GaAs (1,35 eV) en AlAs (2,30 eV), namelijk 1,57 eV vertoont, zodat de opgewekte straling een aanmerkelijk kortere golflengte heeft dan bij het gebruik van een alleen uit galliumarsenide bestaande actieve laag'het geval zou zijn.Dit effect wordt bereikt door het optreden van 25 het zogenoemde "quantum well" effect en van het "zone folding" effect in het actieve gebied.
Het "quantum veil" effect treedt op wanneer een zéér dunne laag van een eerste halfgeleidermateriaal is opgesloten tussen twee lagen van een tweede halfgeleidermateriaal met grotere band afstand 30 dan het eerste materiaal. Het heeft ten gevolge dat de effectieve band-afstand in de zeer dunne laag van het eerste materiaal groter, en derhalve de golflengte van de opgewekte straling kleiner wordt. Het "zone folding" effect treedt op als gevolg van de superrooster-structuur en resulteert in de conversie van "indirect" halfgeleidermateriaal tot, 35 net betrekking tot de bandovergangen van ladingsdragers, effectief "direct" halfgeleidermateriaal. Dit verhoogt de stralingsovergangs-waarschijnlijkheid van de ladingsdragers, zodat een hoge stralings-dichtheid kan worden bereikt. Voor een beschrijving van het "quantum well" 8301215 . '< * ·.
*» PHN 10.649 3 effect wordt verwezen naar onder neer artikel van Holonyak et al in IEEE Journal of Quantum Electronics Vol. GE 16, 1980, p. 170-184.
Voor een beschrijving van het "zone folding" effect wordt verwezen naar bijvoorbeeld het artikel van Osbourn et al in Applied 5 Physics Letters, Vol. 41 (1982) p. 172-174.
De superrooster-structuur volgens de genoemde PCT-aanvrage WO82-03946 bestaat uit actieve GaAs-lagen net een dikte tussen 2 nm en 50 nm, gescheiden door barriêrelagen van AlAs met een dikte tussen 1 nm en 20 nm. Cm een optimale combinatie van "quantum well" effect 10 en "zone folding" effect te verkrijgen is deze combinatie van laag-dikten echter niet geschikt.
De uitvinding beoogt onder meer, een superroosterstructuur voor LED's of lasers aan te geven waarbij straling van een koortere golflengte wordt opgewekt bij een voor een gegeven strocmsterkte hogere 15 stralingsdichtheid dan bij bekende pn-half geleider lasers.
Volgens de uitvinding heeft een halfgeleiderinrichting van de in de aanhef beschreven soort daartoe het kenmerk, dat de actieve lagen een dikte hebben van n moncmoleculaire lagen en de barriêre-lagen een dikte hebben van m mononcmoleculaire lagen, waarbij n en m gehele 20 getallen zijn en voldoen aan de voorwaarden 2 ^n ¢.1, 2 <(m<17 en n + m £ 12.
De uitvinding berust onder meer op het inzicht, dat voor een optimale combinatie van het "quantum well" effect en het "zone folding" effect zowel de actieve lagen als de barriêre-lagen beide zeer dun 25 moeten zijn. De minimum toegestane dikte van twee moncmoleculaire lagen is de minimumdikte waarbij althans een deel van de cation-atomen in de actieve lagen en althans een deel van de cation-atcmen in de barriêre-lagen als naastgelegen cation-atcmen slechts atomen van hun eigen soort hebben, waardoor de eigenschappen van deze lagen bij benadering gelijk 30 zijn aan die van het corresponderende "bulk" materiaal. De maximale dikte van zeven moncmoleculaire lagen is die, waarbij de actieve lagen nog voldoende dun zijn cm een sterk quantum well effect te vertonen terwijl de barriêre-lagen dun genoeg zijn cm te garanderen dat de actieve lagen elkaar voldoende "zien" cm een uitgesproken "zone folding" effect te 35 bewerkstelligen.
De vcorwaaröe n + m <112 is gebaseerd op de overweging dat bij n + m> 12 de golffunctie van electronen in naburige quantum wells elkaar binnen de tussengelegen barriêre-laag niet meer in voldoende 8301215 t t PHN 10.649 4 mate overlapt, zodat slechts individuele quantum wells ontstaan en de gewenste samenwerking tussen quantum well effect en zone-folding niet optreedt.
Voor de in aanmerking kotende A^B^-half geleider verbirdingen 5 zullen tovengenoende voorwaarden er in het algemeen op neer komen, dat de dikte van zowel de actieve lagen als de barrière-lagen ten minste gelijk is aan 0,6 men ten hoogste gelijk is aan 1,7 nm.
Volgens een eerste voorkeursuitvcering bestaan de actieve lagen uit galliumarsenide en de barrière-lagen uit aluminiumarsenide. Een laser 10 met een op deze wijze samengesteld actief gebied geeft een straling met een golflengte in het rood van ongeveer 635 nm (effectieve bandafstand 1,95 eV).
Volgens een andere voorkeursuitvcering worden actieve lagen van galliumfosfide (GaP) en barrière-lagen van aluminiumfosfide (MP) 15 toegepast. Hiermee kan een laser met een stralingsgolflengte in het groen, van ongeveer 530 nm warden gemaakt (effectieve bandafstand 2,34 eV).
De uitvinding beperkt zich niet tot halfgeleiderlasers maar kan ook worden teegepast bij stralingsemitterende dioden (LED's) die 20 niet-coherente straling opwekken. In dat geval behoeft het laagvormige actieve gebied niet tussen lagen met grotere bandafstand te worden gebracht. Van bijzonder voordeel is de uitvinding echter bij halfgeleiderlasers, waar het laagvormige actieve halfgeleidergebied gelegen is tussen twee half geleiderlagen met een grotere bandafstand dan de effectie-' 25 ve bandafstand van het actieve gebied. Deze passieve half geleider lagen, die er toe dienen cm de opgewekte straling zoveel mogelijk binnen het actieve gebied op te sluiten zijn in de meeste laserstrukturen van tegengesteld geleidingstype, doch niet in alle, bijvoorbeeld niet in lasers van het TJS (Transverse Junction Stripe) type zoals beschreven in het 30 Amerikaanse octrooischrift No. 3,961,996.
De uitvinding zal nu nader warden teegelicht aan de hard van enkele uitvoeringsvoorbeelden en de tekening, waarin
Figuur 1 gedeeltelijk schematisch in dwarsdoorsnede en gedeeltelijk in perspectief een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding 35 toont,
Figuur 2 schematisch in dwarsdoorsnede een detail van de inrichting volgens Figuur 1 toont en
Figuur 3 schematisch in dwarsdoorsnede een andere halfgeleider- 8301215 ~ PHN 10.649 5
Inrichting volgens de uitvinding weergeeft.
De figuren zijn zuiver schematisch en niet op schaal getekend, waarbij in het bijzonder de afmetingen in de dikterichtng sterk zijn overdreven.
Overeenkomstige delen zijn als regel met dezelfde verwijzings-5 cijfers aangeduid. Halfgeleidergebieden van hetzelfde geleidingstype zijn in dezelfde richting gearceerd.
Figuur 1 geeft schematisch gedeeltelijk in dwarsdoorsnede en gedeeltelijk in perspectief een half geleider inrichting volgens de uitvinding weer. De hier getoonde half geleider inrichting is een half ge-10 leiderlaser en bevat een actief laagvormig halfgeleidergebied 1 dat gelegen is tussen twee half geleiderlagen 2 en 3 met een grotere bandafstand dan de effectieve bandafstand van het actieve gebied 1.
Het genoemde actieve gebied 1 is opgebouwd uit een lagenstructuur die schematisch in dwarsdoorsnede is weergegeven in Figuur 2.
15 Figuur 2 toont een deel van de laag 1, die bestaat uit actieve lagen 4 van een eerste halfgeleidermateriaal, in dit voorbeeld van ongedoteerd galliumarsenide, en met onderling praktisch dezelfde dikte. De actiele lagen 4 zijn gelegen tussen, en gescheiden door barrière-lagen 5 van een tweede half geleidermateriaal, in dit voorbeeld van ongedoteerd alu- 20 miniumarsenide, en van eveneens onderling nagenoeg gelijke dikte. De bard-afstand van aluminiumarsenide is 2,30 eV, dus groter dan die van de galliumarsenidelagen 4 (1,35 eV). De actieve lagen 4 en de barrière-lagen 5 vormen tezamen een superroosterstructuur.
Volgens de uitvirding is de dikte van de actieve lagen 4 en 25 ook de dikte van de barrière-lagen 5 ten minste gelijk aan twee, en ten hoogste gelijk aan zeven moncmoleculaire lagen van het materiaal waaruit deze lagen respectievelijk bestaan. In dit voorbeeld hebben de actieve lagen 4 een dikte van 1,46 nm, hetgeen overeenkomt met 6 moncmoleculaire lagen van GaAs. De barrière-lagen 5 hebben in dit voorbeeld een dikte 30 van 1,22 nm, overeenkomend met 5 moncmoleculaire lagen van AlAs. De dikte van een moncmoleculaire laag GaAs bedraagt namelijk 0,244 nm en die van een monoleculaire laag AlAs bedraagt 0,243 nm, zie C.Hilsum en A.C. Rose-Innes, Semiconducting III-V Compounds, Pergamon Press 1961, p. 6, Table 2.1. De som van het aantal moncmoleculaire GaAs- en AlAslagen is 35 volgens de uitvirding niet groter dan 12, namelijk indit voorbeeld 6 + 5=11. In totaal zijn in dit voorbeeld aangebracht 14 actieve lagen 4 en 15 barrière-lagen 5. Deze vormen gezamenlijk een ca. 39 nm dik superroostar. Voor stralingsopwekking bedraagt de effectieve bardafstand Eg van dit 8301215 PHN 10.649 6 * * — * Ό superrooster 1,95 eV.
Deze effectieve bandafstand komt overeen net een golflengte (in lucht of vacuum) van de opgewekte straling van 635 nm.
De in dit voorbeeld beschreven laser is, met uitzondering 5 van het actieve gebied 1, geheel opgebouwd als een gebruikelijke laser van het zogenaamde dubbele hetero-overgangstype. De laagvormige gebieden 2f1 en 3 zijn aangebracht op een epitaxiale laag 6 van n-type aluminium- 17 arsenide met een dikte van 2 ,um en een doteringsconcentratie van 2x10 3 ' seleenatomen per cm , die zelf is aangebracht op een (100)-georienteerd 10 substraat 7 van n-type galliumarsenide met een doteringsconcentratie 18 3 van 2 x 10 siliciumataten per cm . De laag 2 is een 1,5 ,um dikke laag / Ift n-type aluminiumarsenide met een doteringsconcentratie van 10 3 seleenatoten per cm . De laag 3 is een 1,5yum dikke laag p-type aluminiumr arsenide met een dikte van 1,5 .urn en een doteringsconcentratie van 17 3 / 15 2 x 10 zinkatcmen per cm . Op de laag 3 tenslotte is nog een contact- laag 8 van p-type galliumarsenide met een dikte van 1 ,um en een doterings- 19 3 / concentratie van 2 x 10 zinkatonnen per cm aangebracht.
Cm in de bedrijfstoestand een strookvconig actief gebied in de laag 1 te vormen is in de laser volgens dit voorbeeld de laag 8 bedekt 20 met een laag 9 van siliciumaxide waarin een strookvarmige opening 12 is geëtst. Binnen deze opening maakt een elektrodelaag 10 contact met de laag 3. Een elektrodelaag 11 is op de onderzijde van het substraat 7 aangebracht.
De kristalvlakken loodrecht op de strookvarmige opening 12 25 zijn als splijtvlakken uitgevoerd en dienen als reflectievlakken voor de laser. Bij een voldoend hoge stroom tussen de anode 10 en de kathode 11 wordt een coherente stralingsbundel 13 gegenereerd met een golflengte van 635 nm.
De half gele iderlaser volgens Fig. 1 en 2 kan met verschillende 30 epitaxiale aangrceiingsmethoden worden gerealiseerd. In het bijzonder geschikt zijn de methoden van "molecular beam epitaxy" (MBE) en van "metal- lo-organic chemical vapor deposition" (MOCVD). De eerste van deze methoden is beschreven onder meer in het Amerikaanse octrooischrift 4,261,771, de laatste in het artikel van Kasemset et al in Applied Physics Letters 35 Vol. 41 No. 10, 15 november 1982 p. 912-914. Zo kan bijvoorbeeld, bij vervaardiging door middel van de MBE-techniek, de volgende procedure worden gevolgd.
Uitgegaan wordt van een n-type galliumarsenidesubstraat 7 net 8301215 fr EHN 10.649 7 =' * 18 o een doteringsconcentraite van 2x10 siliciumatcrren per cin en een (100)- oriëntatie. Daarop wordt net behulp van bekende epitaxiale aangroeiings- irethoden een n-type AlAs-laag 6 net een dikte van 2 ,um en een doterings- 17 o / concentratie van 2x 10 seleenatonen per can , en vervolgens een 1,5 ^um 5 dikke n—type geleidende laag 2 van AlAs net een doteringsconcentratie van 18 3 10 seleenataren per cm aagegroeid. Dan wordt het geheel in een kaner van een apparaat voor MBE-aangroeiing geplaatst. Bij een substraattempera- O _o eo tuur van ongeveer 600 C en een druk van ongeveer 0,133 x 10 kPa (10
Torr) worden vervolgens afwisselend 1,22 nm dikke barrière-lagen 5 van on- 10 gedoteerd AlAs aangegroeid, tot een totaal van 15 barrière-lagen 5 en 14 actieve lagen 4. Daarna worden op deze superrcosterstructuur achtereenvolgens een 1,5 ,um dikke p-type geleidende laag 3 van AlAs net een doteringscon-'17 3 centratie van 2x10 zinkatomen per cm en een p-type GaAs laag 8 net een 19 3 dikte van 1 ^um en een doteringsconcentratie van 2x10 zinkatonen per cm 15 aangegroeid.
Vervolgens wordt op het oppervlak van de laag 8 een isolerende laag 9 van bijvoorbeeld siliciumaxyde, met een dikte van 0,1^um neergeslagen.
Na het etsen van strookvormige vensters 12 in deze axydelaag 9 wordt een elektrodelaag 10 neergeslagen waarna door krassen en breken de splijtvlak-20 ken ontstaan die de spiegelvlakken van de verkregen lasers vonten. Op het substraat 7 wordt een electrcdelaag 11 neergeslagen, en de laser wordt net een van de electrodelagen, bij voorkeur net de het dichtst bij bet actieve gebied 1 gelegen electrodelaag 10, op een kcelplaat aangehracht en verder qp gebruikelijke wijze af gemonteerd.
25 Zoals reeds eerder vermeld kan de uitvinding ook worden toegepast bij lichtemitterende dioden. In het volgende voorbeeld zal een dergelijke diode warden beschreven,voor het opwekken van niet-coherente straling met een golflengte van ca. 530 nm (groen).
Figuur 3 toont schematisch in dwarsdoorsnede een dergelijke diode. Het 30 actieve laagvormige gebied 1 is ook hier een superroosterstructuur net de ophouw zoals geschetst in Figuur 2.De actieve lagen 4 bestaan hier echter uit galliumphosphide (GaP) terwijl de barrière-lagen 5 uit aluminiumphosphide AlP) bestaan. Het aantal monatoleculaire lagen (n) van de actieve GaP-lagen bedraagt 4, dat van de AlP-barrièrelagen (m) bedraagt 3. De dikte van een 35 moncmoleculaire GaP-laag bedraagt 0,236 nm, die van een monoraoleculaire AlPrlaag bedraagt eveneens 0,236 nm.Ook hier is voldaan aan de voorwaarden 2<n ζΐ, 2^m^7 en n-Hn 12. De verboden bandafstand van GaP bedraagt 2,25 eV die van A1P 2,5 eV. De effectieve bandafstand van het actieve gebied 1 8301215 *· ^ ΡΗΝ 10.649 8 bedraagt 2,34 eV. Het totaalaantal actieve lagen 4 bedraagt -\4, bet totaalaantal barriere-lagen bedraagt 15.
Het (groene) licht verlaat de diode volgens de pijlen via het deel van het bovenoppervlak dat ligt binnen de ringvormige electrode (anode) 5 24 met bijbehorende ringvormige p+ contactzone 23. Het actieve gebied 1 ligt tussen een hooggedoteerd n-type geleidend substraat 21 van gallium- phosphide en de p-type geleidende laag 22 van aluminiuirphosphide met een 17 dikte van ongeveer 1 /urn en een doteringsconcentratie van ongeveer 10 3 ' zinkatomen per cm . Op het substraat 21 is aan de onderzijde een electro-10 delaag (cathode) 25 aangehracht.
Binnen het kader van de uitvinding zijn voor de vakman vele varianten mogelijk. Zo kan het aantal rooncmoleculaire lagen waaruit de actieve lagen 4 en de barrière-lagen 5 zijn samengesteld binnen de grenzen, daaraan volgens de uitvinding gesteld worden gevarieerd. De la-15 genstruktuur volgens Figuur 1 kan in afwezigheid van de spiegelvlakken ook als bron van niet-coherente straling worden gebruikt. In de uit-voeringsvoorbeelden kunnen de geleidingstypen van de verschillende lagen (tegelijkertijd) door hun tegengestelde worden vervangen. Uiteraard kan daarbij de golflengte van de gegenereerde straling veranderen. Ook kan 20 het totale aantal van de actieve- en barrièrelagen in de superrooster-structuur groter of kleiner dan 15 worden gekozen. Al naar gelang de gewenste golflengte kunnen zowel de bovengenoemde parameters alsook de halfgeleidende materialen waaruit de verschillende lagen bestaan binnen de door de uitvinding en de technologische mogelijkheden gestelde grenzen 25 worden gewijzigd. Zo kunnen in plaats van stcechiametrische III-V verbindingen bijvoorbeeld stoechiometrische II-VI verbindingen en/of elementaire halfgeleiders zoals germanium warden toegepast.
30 1 8301215
Claims (5)
1. Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnatische straling-^en actief laagvonnig halfgeleidergebied/ waarbij het actieve gebied is opgebouwi uit een lagenstructuur met actieve lagen van een eerste halfgeleidermateriaal en van onderling nagenoeg gelijke dikte die 5 gelegen zijn tussen, en gescheiden worden door barriêre-lagen van een tweede halfgeleidermateriaal en van eveneens onderling nagenoeg gelijke dikte met een grotere bandafstand dan het eerste halfgeleidermateriaal, waarbij zowel de actieve lagen als de barriêre-lagen bestaan uit hetzij een stoechicmetrische half geleidende verbinding hetzij een half gele ider-10 element, en tezamen een superrooster-structuur vormen, met het kenmerk dat <te actieve lagen een dikte hebben van n moncttoleculaire lagen en de barriêre-lagen een dikte hebben van m moncmoleculaire lagen, waarbij nenm gehele getallen -zijn en voldoen aan de voarwaarden 2 7, 2^m^7 en n + m <C. 12.
2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de dikte van zowel de actieve lagen als de barriêre-lagen ten minste gelijk is aan 0,6 nm en ten hoogste gelijk is aan 1,7 nm.
3. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 of 2 net het kenmerk dat de actieve lagen uit galliumarsenide, en de barriêre-lagen uit alu- 20 miniumarsenide bestaan.
4. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat de actieve lagen uit galliumphosphide en de barriêre-lagen uit aluminiumphosphide bestaan.
5. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies 25 net het kenmerk dat de inrichting een half geleider laser is waarbij het laagvormige actieve halfgeleidergebied gelegen is tussen twee half-geleiderlagen met grotere bandafstand dan de effectieve bandafstand van het actieve gebied. 30 35 830 1 2 1 5
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8301215A NL8301215A (nl) | 1983-04-07 | 1983-04-07 | Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnetische straling. |
| DE8484200473T DE3465849D1 (en) | 1983-04-07 | 1984-04-04 | Semiconductor devise for generating electromagnetic radiation |
| EP84200473A EP0124924B1 (en) | 1983-04-07 | 1984-04-04 | Semiconductor devise for generating electromagnetic radiation |
| JP59067779A JPS59197187A (ja) | 1983-04-07 | 1984-04-06 | 半導体装置 |
| US06/816,972 US4644378A (en) | 1983-04-07 | 1985-12-31 | Semiconductor device for generating electromagnetic radiation |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8301215A NL8301215A (nl) | 1983-04-07 | 1983-04-07 | Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnetische straling. |
| NL8301215 | 1983-04-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8301215A true NL8301215A (nl) | 1984-11-01 |
Family
ID=19841666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8301215A NL8301215A (nl) | 1983-04-07 | 1983-04-07 | Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnetische straling. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4644378A (nl) |
| EP (1) | EP0124924B1 (nl) |
| JP (1) | JPS59197187A (nl) |
| DE (1) | DE3465849D1 (nl) |
| NL (1) | NL8301215A (nl) |
Families Citing this family (63)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6140082A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-26 | Sharp Corp | 半導体装置 |
| US5060234A (en) * | 1984-11-19 | 1991-10-22 | Max-Planck Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften | Injection laser with at least one pair of monoatomic layers of doping atoms |
| JPS61137383A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-25 | Sharp Corp | 光半導体装置 |
| JPH0669109B2 (ja) * | 1984-12-07 | 1994-08-31 | シャ−プ株式会社 | 光半導体装置 |
| JPS61210679A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-18 | Sony Corp | 半導体装置 |
| JPS61220492A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-09-30 | Nec Corp | 量子井戸レ−ザ |
| JPH0750795B2 (ja) * | 1985-03-28 | 1995-05-31 | キヤノン株式会社 | 発光素子 |
| JPS61244086A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-30 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS6218082A (ja) * | 1985-07-16 | 1987-01-27 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| FR2589630B1 (fr) * | 1985-07-23 | 1988-06-17 | Deveaud Benoit | Absorbant saturable a tres faibles temps de commutation |
| CA1279394C (en) * | 1985-07-26 | 1991-01-22 | Naoki Chinone | Multiple quantum well type semiconductor laser |
| US4881235A (en) * | 1985-07-26 | 1989-11-14 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser having a multiple quantum well structure doped with impurities |
| JPS62165385A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-21 | Nec Corp | 半導体発光装置 |
| JPS62188295A (ja) * | 1986-02-13 | 1987-08-17 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS63153887A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-06-27 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS63207186A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可視光領域光素子用材料 |
| JP2544378B2 (ja) * | 1987-03-25 | 1996-10-16 | 株式会社日立製作所 | 光半導体装置 |
| EP0393135B1 (en) * | 1987-12-23 | 1994-11-23 | BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company | Semiconductor heterostructures |
| CA1299719C (en) * | 1989-01-13 | 1992-04-28 | Hui Chun Liu | Semiconductor superlattice infrared source |
| JPH0327577A (ja) * | 1989-06-23 | 1991-02-05 | イーストマン・コダックジャパン株式会社 | 発光ダイオ―ドアレイ |
| EP0458409B1 (en) * | 1990-05-23 | 2002-02-20 | Uniphase Opto Holdings, Inc. | Radiation-emitting semiconductor device and method of manufacturing same |
| US5244749A (en) * | 1992-08-03 | 1993-09-14 | At&T Bell Laboratories | Article comprising an epitaxial multilayer mirror |
| US5362977A (en) * | 1992-12-28 | 1994-11-08 | At&T Bell Laboratories | Single mirror light-emitting diodes with enhanced intensity |
| US6603784B1 (en) * | 1998-12-21 | 2003-08-05 | Honeywell International Inc. | Mechanical stabilization of lattice mismatched quantum wells |
| US7049761B2 (en) | 2000-02-11 | 2006-05-23 | Altair Engineering, Inc. | Light tube and power supply circuit |
| US7860137B2 (en) * | 2004-10-01 | 2010-12-28 | Finisar Corporation | Vertical cavity surface emitting laser with undoped top mirror |
| CN101432936B (zh) * | 2004-10-01 | 2011-02-02 | 菲尼萨公司 | 具有多顶侧接触的垂直腔面发射激光器 |
| US8118447B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-02-21 | Altair Engineering, Inc. | LED lighting apparatus with swivel connection |
| US7712918B2 (en) | 2007-12-21 | 2010-05-11 | Altair Engineering , Inc. | Light distribution using a light emitting diode assembly |
| US8360599B2 (en) | 2008-05-23 | 2013-01-29 | Ilumisys, Inc. | Electric shock resistant L.E.D. based light |
| US7976196B2 (en) | 2008-07-09 | 2011-07-12 | Altair Engineering, Inc. | Method of forming LED-based light and resulting LED-based light |
| US7946729B2 (en) | 2008-07-31 | 2011-05-24 | Altair Engineering, Inc. | Fluorescent tube replacement having longitudinally oriented LEDs |
| US8674626B2 (en) | 2008-09-02 | 2014-03-18 | Ilumisys, Inc. | LED lamp failure alerting system |
| US8256924B2 (en) | 2008-09-15 | 2012-09-04 | Ilumisys, Inc. | LED-based light having rapidly oscillating LEDs |
| US8324817B2 (en) | 2008-10-24 | 2012-12-04 | Ilumisys, Inc. | Light and light sensor |
| US8653984B2 (en) | 2008-10-24 | 2014-02-18 | Ilumisys, Inc. | Integration of LED lighting control with emergency notification systems |
| US8444292B2 (en) | 2008-10-24 | 2013-05-21 | Ilumisys, Inc. | End cap substitute for LED-based tube replacement light |
| US7938562B2 (en) | 2008-10-24 | 2011-05-10 | Altair Engineering, Inc. | Lighting including integral communication apparatus |
| US8901823B2 (en) | 2008-10-24 | 2014-12-02 | Ilumisys, Inc. | Light and light sensor |
| US8214084B2 (en) | 2008-10-24 | 2012-07-03 | Ilumisys, Inc. | Integration of LED lighting with building controls |
| US8556452B2 (en) | 2009-01-15 | 2013-10-15 | Ilumisys, Inc. | LED lens |
| US8362710B2 (en) | 2009-01-21 | 2013-01-29 | Ilumisys, Inc. | Direct AC-to-DC converter for passive component minimization and universal operation of LED arrays |
| US8664880B2 (en) | 2009-01-21 | 2014-03-04 | Ilumisys, Inc. | Ballast/line detection circuit for fluorescent replacement lamps |
| US8330381B2 (en) | 2009-05-14 | 2012-12-11 | Ilumisys, Inc. | Electronic circuit for DC conversion of fluorescent lighting ballast |
| US8299695B2 (en) | 2009-06-02 | 2012-10-30 | Ilumisys, Inc. | Screw-in LED bulb comprising a base having outwardly projecting nodes |
| US20100309649A1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-09 | Epistar Corporation | Photoelectronic device having a variable resistor structure |
| EP2446715A4 (en) | 2009-06-23 | 2013-09-11 | Ilumisys Inc | LIGHTING DEVICE COMPRISING LEDS AND CUTTING POWER SUPPLY CONTROL SYSTEM |
| EP2553320A4 (en) | 2010-03-26 | 2014-06-18 | Ilumisys Inc | LED LAMP COMPRISING A THERMOELECTRIC GENERATOR |
| US8540401B2 (en) | 2010-03-26 | 2013-09-24 | Ilumisys, Inc. | LED bulb with internal heat dissipating structures |
| US9057493B2 (en) | 2010-03-26 | 2015-06-16 | Ilumisys, Inc. | LED light tube with dual sided light distribution |
| US8454193B2 (en) | 2010-07-08 | 2013-06-04 | Ilumisys, Inc. | Independent modules for LED fluorescent light tube replacement |
| CA2803267A1 (en) | 2010-07-12 | 2012-01-19 | Ilumisys, Inc. | Circuit board mount for led light tube |
| EP2633227B1 (en) | 2010-10-29 | 2018-08-29 | iLumisys, Inc. | Mechanisms for reducing risk of shock during installation of light tube |
| US8870415B2 (en) | 2010-12-09 | 2014-10-28 | Ilumisys, Inc. | LED fluorescent tube replacement light with reduced shock hazard |
| US9072171B2 (en) | 2011-08-24 | 2015-06-30 | Ilumisys, Inc. | Circuit board mount for LED light |
| WO2013131002A1 (en) | 2012-03-02 | 2013-09-06 | Ilumisys, Inc. | Electrical connector header for an led-based light |
| US9163794B2 (en) | 2012-07-06 | 2015-10-20 | Ilumisys, Inc. | Power supply assembly for LED-based light tube |
| US9271367B2 (en) | 2012-07-09 | 2016-02-23 | Ilumisys, Inc. | System and method for controlling operation of an LED-based light |
| US9285084B2 (en) | 2013-03-14 | 2016-03-15 | Ilumisys, Inc. | Diffusers for LED-based lights |
| US9267650B2 (en) | 2013-10-09 | 2016-02-23 | Ilumisys, Inc. | Lens for an LED-based light |
| CA2937642A1 (en) | 2014-01-22 | 2015-07-30 | Ilumisys, Inc. | Led-based light with addressed leds |
| US9510400B2 (en) | 2014-05-13 | 2016-11-29 | Ilumisys, Inc. | User input systems for an LED-based light |
| US10161568B2 (en) | 2015-06-01 | 2018-12-25 | Ilumisys, Inc. | LED-based light with canted outer walls |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3982207A (en) * | 1975-03-07 | 1976-09-21 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Quantum effects in heterostructure lasers |
| US4205329A (en) * | 1976-03-29 | 1980-05-27 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Periodic monolayer semiconductor structures grown by molecular beam epitaxy |
| US4261771A (en) * | 1979-10-31 | 1981-04-14 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method of fabricating periodic monolayer semiconductor structures by molecular beam epitaxy |
| US4439782A (en) * | 1980-11-21 | 1984-03-27 | University Of Illinois Foundation | Semiconductor device with heterojunction of Alx Ga1-x As--AlAs--Ga |
| EP0077825B1 (en) * | 1981-05-06 | 1987-08-12 | University of Illinois Foundation | Method of forming wide bandgap region within multilayer semiconductors |
| JPS57187986A (en) * | 1981-05-15 | 1982-11-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light emitting element |
-
1983
- 1983-04-07 NL NL8301215A patent/NL8301215A/nl not_active Application Discontinuation
-
1984
- 1984-04-04 EP EP84200473A patent/EP0124924B1/en not_active Expired
- 1984-04-04 DE DE8484200473T patent/DE3465849D1/de not_active Expired
- 1984-04-06 JP JP59067779A patent/JPS59197187A/ja active Granted
-
1985
- 1985-12-31 US US06/816,972 patent/US4644378A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0124924B1 (en) | 1987-09-02 |
| US4644378A (en) | 1987-02-17 |
| JPH048956B2 (nl) | 1992-02-18 |
| JPS59197187A (ja) | 1984-11-08 |
| EP0124924A1 (en) | 1984-11-14 |
| DE3465849D1 (en) | 1987-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL8301215A (nl) | Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnetische straling. | |
| KR100254302B1 (ko) | 발광다이오드 | |
| EP0359329B1 (en) | Wide band gap semiconductor light-emitting devices | |
| US5034794A (en) | Infrared imaging device | |
| US6903379B2 (en) | GaN based LED lighting extraction efficiency using digital diffractive phase grating | |
| US5010374A (en) | Quantum well laser utilizing an inversion layer | |
| EP0692827B1 (en) | Surface-emitting semiconductor light emitting device | |
| US20040070004A1 (en) | Led packages having improved light extraction | |
| EP0638969A1 (en) | Semiconductor laser | |
| US20060121702A1 (en) | III-nitride light emitting devices fabricated by substrate removal | |
| US5008891A (en) | Semiconductor light-emitting devices | |
| BE1007251A3 (nl) | Straling-emitterende halfgeleiderdiode en werkwijze ter vervaardiging daarvan. | |
| GB2178595A (en) | Semiconductor laser devices | |
| US5222090A (en) | 700-850 nanometer semiconductor diode laser | |
| US4817103A (en) | Semiconductor light emitting device with stacked active regions | |
| US4365260A (en) | Semiconductor light emitting device with quantum well active region of indirect bandgap semiconductor material | |
| US5812574A (en) | Quantum optical semiconductor device producing output optical emission with sharply defined spectrum | |
| JP2710171B2 (ja) | 面入出力光電融合素子 | |
| EP0194335B1 (en) | Improved semiconductor laser devices | |
| US5710441A (en) | Microcavity LED with photon recycling | |
| US8536603B2 (en) | Optoelectronic semiconductor chip and method of producing an optoelectronic semiconductor chip | |
| KR100545113B1 (ko) | 가시파장의수직공동표면방출레이저 | |
| US4740978A (en) | Integrated quantum well lasers having uniform thickness lasing regions for wavelength multiplexing | |
| US5057881A (en) | Light emitting compositional semiconductor device | |
| US4270094A (en) | Semiconductor light emitting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1B | A search report has been drawn up | ||
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BT | A notification was added to the application dossier and made available to the public | ||
| BV | The patent application has lapsed |