[发明专利]具有量子阱结构的光电子半导体本体

说明书

技术领域

本申请涉及一种具有量子阱结构的光电子半导体本体。

发明内容

本申请的任务是说明一种具有特别小的前向电压的光电子半导体本体。

该任务通过根据独立权利要求的光电子半导体本体来解决。该半导体本体的有利构型和扩展在从属权利要求中说明。权利要求的公开内容由此明确地通过回引结合到说明书中。

说明一种光电子半导体本体。所述光电子半导体本体例如是发光二极管或激光二极管。半导体本体具有n导通层和p导通层，在它们之间布置有量子阱结构。该量子阱结构适宜地被设置用于生成辐射和/或用于接收电磁辐射，尤其是在紫外、可见和/或红外光谱范围中。

所述量子阱结构可以是单重量子阱结构或者是多重量子阱结构。单重量子阱结构尤其是由以下元件构成：单个的量子阱层、n侧封闭层（Abschlussschicht）和p侧封闭层。多重量子阱结构尤其是由以下元件构成：由多个量子阱层和至少一个阻挡层构成的层堆叠、n侧封闭层和p侧封闭层。

在层堆叠中，在每两个相继的量子阱层之间布置有与两个量子阱层接界的阻挡层。换句话说，层堆叠是量子阱层和阻挡层的交替序列，其中该堆叠在两侧上由量子阱层封闭。该层堆叠因此包含n个量子阱层和n-1个阻挡层，其中n是大于或等于2的自然数。在一个扩展中，量子阱层的数量n小于或等于10。

各自的阻挡层尤其是具有统一的材料组成。换句话说，各自阻挡层的材料组成在从接界的量子阱层之一至另一接界的量子阱层的过程中尤其是保持不变。具有统一材料组成的阻挡层尤其是不包含不同材料组成的片段序列。

如果半导体本体具有多重量子阱结构，则n侧封闭层与层堆叠和n导通层接界。p侧封闭层布置在层堆叠和p导通层之间并且与层堆叠接界。优选地，p侧封闭层还与p导通层接界。

换句话说，在半导体本体具有多重量子阱结构的情况下，层堆叠这样布置在n侧封闭层与p侧封闭层之间，使得在半导体本体的n侧的方向上来看，n侧封闭层与层堆叠的第一量子阱层接界并且p侧封闭层与层堆叠的最后一个量子阱层接界。

如果半导体本体具有单重量子阱结构，则n侧封闭层与单个的量子阱层和n导通层接界。p侧封闭层布置在单个的量子阱层与p导通层之间并且与单个的量子阱层接界。优选地，p侧封闭层还与p导通层接界。

光电子半导体本体，尤其是至少量子阱结构、n导通层和p导通层，包含由第一成分和与第一成分不同的第二成分组成的半导体材料。在此，不必半导体本体的所有层都包含半导体材料的第一成分。但是，优选地，该第一成分至少在一个/多个量子阱层、必要时在一个/多个阻挡层、n侧封闭层和p侧封闭层中包含。第二成分的组成不必在半导体本体的所有层中都相同。第二成分例如可以包含多种元素，这些元素的物质量份额在半导体本体的不同层中的第二成分中是不同的。

半导体材料例如是六边形的化合物半导体材料。六边形的化合物半导体材料具有六边形的晶格结构。所述六边形的化合物半导体材料例如是化学元素周期表的第二和第六主族元素的二价、三价和/或四价化合物。例如可以涉及以下的化合物之一：ZnO、ZnMgO、CdS、ZnCdS、MgBeO。替代地，六边形的化合物半导体材料可以是第三和第五主族元素的二价、三价和/或四价化合物，例如是氮化合物半导体材料。这可以例如是以下的半导体结构之一：Bn、AlGaN、GaN、InAlGaN。

在此，半导体材料不必一定具有按照以上化学式之一的数学上精确的组成。更确切地说，该半导体材料可以具有一个或多个掺杂物以及附加的组分。但是出于简单的考虑，以上化学式仅仅包含晶格的主要组分，即使当这些组分可以部分地由少量其他物质替代时也是如此。

半导体材料的第一成分的物质量份额在量子阱层的每一个中比在n侧封闭层中、p侧封闭层中以及可能层堆叠的一个或多个阻挡层中多。通过这种方式，尤其是实现了量子阱结构的带结构，其中量子阱层区域中的量子阱结构具有比在n侧封闭层、p侧封闭层以及可能（一个或多个）阻挡层区域中小的带隙。在一个构型中，所有量子阱层中的第一成分的物质量份额是同样大的。

第一成分的物质量份额在n侧封闭层中比在n导通层中大。在p侧封闭层中，第一成分的物质量份额优选比在p导通层中大。