[发明专利]包括金属-电介质-金属结构的发光二极管

说明书

技术领域

本发明的实施方式主要涉及发光二极管(LED)领域。

背景技术

信息的流量和处理随着微电子电路处理这种信息而引起速度上日益增长的需求。特别是高速集成光电电路以及通过具有高带宽和高频率的通信通道在电子设备之间进行通信的手段在满足这些需求上具有决定重要性。

借助于光学通道的集成光学和通信已经引起科学技术团体的关注以满足这些需求。然而，据发明人基于本领域的当前状态所知，除了本发明的实施方式以外，用于光信号产生的发光二极管(LED)在-3分贝(dB)衰减点具有约4千兆赫(GHz)的上调制频率，这限制了利用LED作为光信号源的光电子设备的带宽和信息运载能力。致力于开发借助于光通道的光集成电路和通信的科学家对找到增加利用LED的光电子设备的带宽和信息运载能力的方法产生强烈的兴趣。因此，研究科学家积极追求用于满足这些需求的新方法。

附图说明

并入且形成说明书一部分的附图说明技术的实施方式，并和说明书一起用于解释技术的实施方式。

图1为根据本发明实施方式包括金属-电介质-金属(MDM)结构的p-i-n发光二极管(LED)的透视图，该MDM结构配置为通过存在于MDM结构的金属层内的表面等离振子相互作用来提高LED的调制频率。

图2为根据本发明实施方式的包括MDM结构的p-i-nLED的透视图，该MDM结构与图1的MDM结构类似，但是进一步包括设置在MDM结构的各金属层与电介质之间的电绝缘层，该电绝缘层配置为减少表面复合以提高LED的调制频率。

图3为根据本发明实施方式包括MDM结构的LED的透视图，LED包括设置在LED的p型掺杂部分和LED的n型掺杂部分之间的增益介质，该增益介质包括在MDM结构内。

图4为根据本发明实施方式包括MDM结构的LED的透视图，该MDM结构与图3的MDM结构类似，但是进一步包括设置在MDM结构的各金属层与电介质之间的电绝缘层，该电绝缘层配置为减少表面复合以提高LED的调制频率。

图5A为根据本发明实施方式的包括半导体量子点结构的图3和4的LED的代表性增益介质的截面剖视图，该半导体量子点结构包括由第二化合物半导体重叠层围绕的第一化合物半导体的多个岛。

图5B为根据本发明实施方式的包括胶体量子点结构的图3和4的LED的可替代增益介质的截面剖视图，该胶体量子点结构包括分散在电介质基体内的多个纳米颗粒。

图5C为根据本发明实施方式的包括半导体量子阱结构(QW)的图3和4的LED的另一个可替代增益介质的截面剖视图，半导体量子阱结构包括具有化合物半导体的多个双层的多层。

除非特别提及，此说明书内引用的附图不应理解为是按比例绘制的。

具体实施方式

现将详细参照本发明替代实施方式。尽管本发明将连同替代实施方式一起描述，但是应理解的是本发明并非打算限于这些实施方式。相反地，本发明打算覆盖由所附权利要求限定的包括在本发明精神和范围内的替代物、修改和等价物。

而且，在本发明实施方式的以下描述中，陈述许多具体细节为了提供本发明的全面理解。然而，应注意的是本发明的实施方式可在没有这些具体细节时实践。在其它的实例中，已详细描述了公知的方法、过程和元件而不会使本发明的实施方式不必要地不清楚。全部图中像元件被相似参考数字标示，以及如果不必要为了解释清楚的重复描述可以省略。

本发明的实施方式包括发光二极管(LED)。该LED包括含半导体的p型掺杂部分、半导体的本征部分和半导体的n型掺杂部分的多个部分。该本征部分设置在p型掺杂部分和n型掺杂部分之间，并和p型掺杂部分形成p-i结以及和n型掺杂部分形成i-n结。该LED还包括金属-电介质-金属(MDM)结构，该结构包括第一金属层、第二金属层、以及设置在第一金属层和第二金属层之间的电介质。MDM结构的金属层大体垂直于p-i结和i-n结设置，电介质包括本征部分，且该MDM结构配置为通过存在于第一金属层和第二金属层内的表面等离振子相互作用来提高LED的调制频率。如本文使用的技术术语“电介质”是指折射率的实部在约1和5之间的材料，且可包括半导体的p型掺杂部分、本征部分和n型掺杂部分。