隙Ew。這是有利的，因?yàn)橐呀?jīng)證實(shí)的是，高阻擋層73引起空穴在朝向ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4的方向鄰接的量子阱層74中的濃度升高。由于這些量子阱層74中的高的載流子濃度，產(chǎn)生輻射的載流子復(fù)合也從較高的激發(fā)態(tài)中進(jìn)行，由此發(fā)射具有較短的波長(zhǎng)的高能量的輻射。所述效應(yīng)通過下述方式減少或甚至補(bǔ)償:在朝向P型半導(dǎo)體區(qū)域4的一側(cè)上鄰接于高阻擋層73的量子阱層74的電子帶隙Elw與其余的量子阱層71相比降低。在圖3中示出的光電子半導(dǎo)體芯片10的其他有利的設(shè)計(jì)方案和優(yōu)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例進(jìn)而不再次詳細(xì)闡述。
[0045]在圖4中示出光電子半導(dǎo)體芯片10的另一個(gè)實(shí)施例，其為在圖2中示出的實(shí)施例的變型形式。圖4的實(shí)施例與圖2的實(shí)施例的不同之處在于，在朝向ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4的一側(cè)上鄰接于高阻擋層73的量子阱層75具有大于其余的量子阱層71的厚度cU的厚度d2。鄰接于高阻擋層73的量子阱層75的厚度的增大為在圖3中示出的可能性的替選方案，所述替選方案減小在量子阱層75中發(fā)射的輻射的發(fā)射波長(zhǎng)，以便減小或甚至補(bǔ)償通過從較高的激發(fā)態(tài)開始的載流子復(fù)合造成的相反效應(yīng)。關(guān)于其他有利的設(shè)計(jì)方案，在圖4中示出的實(shí)施例相應(yīng)于在圖2中示出的實(shí)施例。
[0046]在圖5中不出在光電子半導(dǎo)體芯片10的另一個(gè)實(shí)施例中根據(jù)沿豎直方向伸展的位置坐標(biāo)z的電子帶隙Eg的變化曲線。這為設(shè)為用于在615nm的波長(zhǎng)下發(fā)射的半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片基于材料體系InGaAlP并且如在圖2中示出的實(shí)施例那樣具有五十個(gè)由交替的量子阱層和阻擋層構(gòu)成的層對(duì)。從P型半導(dǎo)體區(qū)域開始的第一阻擋層構(gòu)成為高阻擋層73，所述高阻擋層與多量子阱結(jié)構(gòu)的其他的阻擋層相比具有明顯更大的電子帶隙。高阻擋層73的功能和由此得到的優(yōu)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于之前描述的實(shí)施例進(jìn)而在該處不再次詳細(xì)闡述。
[0047]對(duì)在圖5中示出的實(shí)施例替選地，也可能的是，高阻擋層73不設(shè)置在從ρ型半導(dǎo)體區(qū)域4開始的第一量子阱層之后，而是在多個(gè)量子阱層之后才設(shè)置。尤其，高阻擋層73可以設(shè)置在從P型半導(dǎo)體區(qū)域開始為第m個(gè)量子阱層的量子阱層和直接相鄰的量子阱層之間設(shè)置，其中m是在1和20之間、優(yōu)選在1和10之間的數(shù)字。
[0048]在圖6中示出針對(duì)根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體芯片(曲線12)與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體芯片(曲線13)相比根據(jù)環(huán)境溫度T的所測(cè)量的相對(duì)亮度B(T)/B(T = 25°C)。根據(jù)該實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體芯片為基于半導(dǎo)體材料InGaAlP的發(fā)光二極管芯片，所述發(fā)光二極管芯片具有多量子阱結(jié)構(gòu)，所述多量子阱結(jié)構(gòu)具有100個(gè)由量子阱層和阻擋層構(gòu)成的層對(duì)，其中從P型半導(dǎo)體區(qū)域開始的前10個(gè)阻擋層構(gòu)成為高阻擋層，所述高阻擋層與多量子阱結(jié)構(gòu)的其余90個(gè)阻擋層相比具有更大的電子帶隙。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體芯片的比較示例為在其他方面相同地構(gòu)造的半導(dǎo)體芯片，其中全部100個(gè)阻擋層具有相同的電子帶隙。
[0049]在低的溫度T下，光電子半導(dǎo)體芯片的該實(shí)施例的高阻擋層降低發(fā)射的亮度，因?yàn)榭昭ǖ匠颚切桶雽?dǎo)體區(qū)域的方向跟隨高阻擋層的90個(gè)量子層中的載流子傳輸降低。該效應(yīng)隨著溫度Τ升高而下降，因?yàn)檩d流子隨著溫度升高具有更大的迀移率并進(jìn)而能夠更容易地經(jīng)過高阻擋層。在根據(jù)該實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體芯片中，因此與在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體芯片中相比，隨著溫度的升高，亮度降低更少。例如，亮度在T=100°C的溫度下的降低與在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體芯片中相比小了大約7百分比。
[0050]本發(fā)明并不限于根據(jù)實(shí)施例進(jìn)行的描述。更確切地說，本發(fā)明包括任意新特征以及特征的任意組合，這尤其是包含在權(quán)利要求中的特征的任意的組合，即使所述特征或所述組合自身沒有明確地在權(quán)利要求或?qū)嵤├姓f明時(shí)也如此。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光電子半導(dǎo)體芯片(10)，包括: -p型半導(dǎo)體區(qū)域(4)； -η型半導(dǎo)體區(qū)域(6); -設(shè)置在所述Ρ型半導(dǎo)體區(qū)域(4)和所述η型半導(dǎo)體區(qū)域(6)之間的有源層(5)，所述有源層構(gòu)成為多量子阱結(jié)構(gòu)(7)，其中所述多量子阱結(jié)構(gòu)(7)具有多個(gè)交替的量子阱層(71)和阻擋層(72，73)，其中與距所述η型半導(dǎo)體區(qū)域(6)相比更靠近所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域(4)設(shè)置的至少一個(gè)阻擋層是高阻擋層(73)，所述高阻擋層具有大于其余的阻擋層(72)的電子帶隙Eb的電子帶隙Ehb。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中至少一個(gè)所述高阻擋層(73)具有帶隙Ehb，對(duì)此適用的是:Ehb-Eb^0.05eV。3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中所述多量子阱結(jié)構(gòu)(7)具有不多于10個(gè)的高阻擋層(73)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中從所述P型半導(dǎo)體區(qū)域開始，前k個(gè)阻擋層是高阻擋層，其中k是在1和10之間的數(shù)字。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中所述多量子阱結(jié)構(gòu)(7)具有剛好一個(gè)高阻擋層(73)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中所述高阻擋層(73)設(shè)置在從所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域開始為第m個(gè)量子阱層(71)的量子阱層(71)和直接相鄰的量子阱層(71)之間，其中m是在1和20之間的數(shù)字。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電子半導(dǎo)體芯片，其中m=1。8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中所述多量子阱結(jié)構(gòu)(7)具有多個(gè)高阻擋層(73)，所述高阻擋層與距所述η型半導(dǎo)體區(qū)域(6)相比更靠近所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域(4)設(shè)置。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中至少一個(gè)所述高阻擋層(73)和其余的所述阻擋層(72)分別具有InxAlyGamP、InxAlyGaityN 或 InxAlyGai—x—yAs，其中01 并且 x+y < 1，并且其中至少一個(gè)所述高阻擋層(73)的鋁含量y大于其余的所述阻擋層(72)的鋁含量y。10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中其余的所述阻擋層(72)的數(shù)量為至少10。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中其余的所述阻擋層(72)的數(shù)量為至少20。12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中具有帶隙Eb的其余的所述阻擋層(72)的數(shù)量是具有提高的帶隙Ehb的所述高阻擋層(73)的數(shù)量的至少5倍大。13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中具有帶隙Eb的其余的所述阻擋層(72)的數(shù)量是具有提高的帶隙Ehb的所述高阻擋層(73)的數(shù)量的至少10倍大。14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中在朝向所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的一側(cè)上鄰接于至少一個(gè)所述高阻擋層(73)的至少一個(gè)量子阱層(74)具有小于其余的所述量子阱層(71)的帶隙Ew的電子帶隙Elw。15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子半導(dǎo)體芯片， 其中在朝向所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的一側(cè)上鄰接于至少一個(gè)所述高阻擋層(73)的至少一個(gè)量子阱層(75)具有大于其余的所述量子阱層(71)的厚度的厚度。
【專利摘要】提出一種光電子半導(dǎo)體芯片(10)，包括：p型半導(dǎo)體區(qū)域(4)；n型半導(dǎo)體區(qū)域(6)；設(shè)置在p型半導(dǎo)體區(qū)域(4)和n型半導(dǎo)體區(qū)域(6)之間的有源層(5)，所述有源層構(gòu)成為多量子阱結(jié)構(gòu)(7)，其中多量子阱結(jié)構(gòu)(7)具有多個(gè)交替的量子阱層(71)和阻擋層(72，73)，其中與距n型半導(dǎo)體區(qū)域(6)相比更靠近p型半導(dǎo)體區(qū)域(4)設(shè)置的至少一個(gè)阻擋層是高阻擋層(73)，所述高阻擋層具有電子帶隙(Ehb)，所述電子帶隙大于其余的阻擋層(72)的電子帶隙(Eb)。
【IPC分類】H01L33/06
【公開號(hào)】CN105493299
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480042009
【發(fā)明人】伊瓦爾·通林, 費(fèi)利克斯·恩斯特
【申請(qǐng)人】歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年7月22日
【公告號(hào)】DE102013107969A1, US20160181471, WO2015011155A1