光电子半导体器件，光电子半导体设备，用于运行光电子半导体器件的方法和生物传感器与流程

lidar(“light detection and ranging，激光雷达”)系统，尤其fmcw-lidar系统(“frequency modulated continuous wave”-调频连续波-lidar系统)越来越多地在交通工具中使用，例如用于自动驾驶。例如，其用于测量间距或识别对象。为了可以可靠地识别较远距离的物体，需要具有对应高的功率的激光光源。

背景技术：

1、一般尝试，改进现有的lidar系统。

2、此外，还致力于研发新型的光学传感器。

技术实现思路

1、本发明基于如下目的，提供用于在lidar系统中应用的改进的光电子半导体器件以及改进的光电子半导体设备。此外，本发明基于如下目的，提供改进的生物传感器。

2、根据实施方式，所述目的通过独立权利要求的主题来实现。有利的改进方案在从属权利要求中限定。

3、光电子半导体器件包括半导体层堆，在所述半导体层堆中，表面发射激光二极管以及光电探测器竖直地上下相叠地设置。

4、例如，表面发射激光二极管的有源区的至少一个半导体层和光电探测器的至少一个半导体层可以源于相同的材料体系。例如，有源区和光电探测器的至少一个半导体层可以具有元素一致的连接半导体层。例如，有源区以及光电探测器的至少一个半导体层可以具有gaas或含gaas的化合物半导体层。根据其他实施方式，有源区以及光电探测器的至少一个半导体层可以具有inp、gan或含inp或含gan的化合物半导体层。

5、光电子半导体器件还可以具有波导，所述波导适合于将由物体反射的电磁辐射引向光电探测器。例如，波导可以是单模波导。以这种方式，由表面发射激光二极管发射的电磁辐射的以及由物体反射的辐射的波前可以特别好地定向。在相应的波前定向时，有益于电磁辐射的叠加从而混合。

6、光电子半导体器件还可以具有封装部，其中表面发射激光二极管适合于经由封装部发射电磁辐射，并且光电探测器适合于探测反射的电磁辐射。

7、根据实施方式，表面发射激光二极管具有多个竖直地上下相叠地堆叠的激光元件。

8、根据实施方式，光电子半导体器件还具有电流源，所述电流源适合于改变注入到表面发射激光二极管中的电流强度，由此发射波长可改变。

9、光电子半导体器件可以附加地包含评估装置，所述评估装置适合于从光电探测器的探测信号确定关于在光电子半导体器件和物体之间的间距改变的信息，所述物体反射了由竖直地发射的激光二极管发射的电磁辐射。

10、例如，探测信号是周期性信号，从所述周期性信号可确定在由表面发射激光二极管发射的电磁辐射的频率和由物体反射的电磁辐射的频率之间的差。

11、根据实施方式，光电子半导体设备包括衬底以及多个在衬底之上设置的图像元件，所述图像元件分别包括半导体层堆。半导体层堆分别具有表面发射激光二极管以及光电探测器，其竖直地上下相叠地设置。

12、光电子半导体设备还包括波导的布置，所述波导适合于将由物体反射的电磁辐射分别引向光电探测器。例如，波导可以是单模波导。

13、例如，表面发射激光二极管分别具有多个竖直地上下相叠地堆叠的激光元件。

14、光电子半导体设备还包括电流源，所述电流源适合于改变注入到表面发射激光二极管中的至少一个表面发射激光二极管中的电流强度，由此发射波长可改变。例如，电流源可以适合于为两个不同的表面发射激光二极管分别注入不同的电流强度。根据实施方式，电流源可以适合于同时操控多个图像元件的表面发射激光二极管。

15、根据实施方式，光电子半导体设备还包括评估装置，所述评估装置适合于从光电探测器的探测信号确定关于在光电子半导体设备和物体之间的间距或相对速度的信息，所述物体反射了由竖直地发射的激光二极管发射的电磁辐射。

16、根据实施方式，探测信号是周期性信号，从所述周期性信号可确定在由表面发射激光二极管发射的电磁辐射的频率和由物体反射的电磁辐射的频率之间的差。

17、根据实施方式，光电子半导体设备还包括光学元件，所述光学元件适合于将由一些图像元件发射的电磁辐射的方向转向。

18、用于运行光电子半导体器件的方法包括将随时间改变的电流注入到表面发射激光二极管中，由此发射频率随时间改变的电磁辐射。所述方法还包括证实流过光电探测器的光电流并且确定在反射电磁辐射的物体和光电子半导体器件之间的间距的改变，由此确定探测信号。

19、用于运行光电子半导体设备的方法包括将随时间改变的电流同时注入到图像元件的多个表面发射激光二极管中，由此通过图像元件分别发射频率随时间改变的电磁辐射。所述方法还包括证实穿过图像元件的光电探测器的光电流并且确定在反射电磁辐射的物体和光电子半导体设备之间的方位关系或方位关系的改变，由此确定探测信号。

20、例如，探测信号是周期性信号，从所述周期性信号可确定在由表面发射激光二极管发射的电磁辐射的频率和由物体反射的电磁辐射的频率之间的差。

21、例如，在表面发射激光二极管中的至少两个表面发射激光二极管中可以注入分别不同的电流。

22、其他实施方式涉及具有上文所描述的光电子半导体器件的生物传感器。

23、其他实施方式涉及具有上文所描述的光电子半导体设备的lidar系统。

技术特征：

1.一种光电子半导体器件(10)，具有：

2.根据权利要求1所述的光电子半导体器件(10)，

3.根据权利要求1或2所述的光电子半导体器件(10)，还具有波导(104)，所述波导适合于将由物体(15)反射的电磁辐射(17)引向所述光电探测器(105)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光电子半导体器件(10)，还具有封装部(102)，其中所述表面发射激光二极管(103)适合于将电磁辐射(16)经由所述封装部(102)发射。

5.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(10)，其中所述表面发射激光二极管(103)具有多个竖直地上下相叠地堆叠的激光元件(122)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光电子半导体器件(10)，还具有评估装置(142)，所述评估装置适合于从所述光电探测器(105)的探测信号确定关于在所述光电子半导体器件(10)和物体(15)之间的间距改变的信息，所述物体反射了由所述表面发射激光二极管(103)发射的电磁辐射(16)。

7.根据权利要求6所述的光电子半导体器件，

8.一种光电子半导体设备(12)，具有：

9.根据权利要求8所述的光电子半导体设备(12)，还具有波导(104)的布置，所述波导适合于将由物体(15)反射的电磁辐射(17)分别引向所述光电探测器(105)中的一个光电探测器。

10.根据权利要求8或9所述的光电子半导体设备(12)，

11.根据权利要求8至10中任一项所述的光电子半导体设备(12)，

12.根据权利要求8至11中任一项所述的光电子半导体设备(12)，

13.根据权利要求8至12中任一项所述的光电子半导体设备(12)，还具有评估装置(142)，所述评估装置适合于从所述光电探测器(105)的探测信号确定关于在所述光电子半导体设备(12)和物体(15)之间的间距或相对速度的信息，所述物体反射了由所述表面发射激光二极管(103)发射的电磁辐射(16)。

14.根据权利要求13所述的光电子半导体设备，

15.根据权利要求8至14中任一项所述的光电子半导体设备(12)，还具有光学元件(119)，所述光学元件适合于将由所述图像元件(11)中的一些图像元件发射的电磁辐射(16)的方向转向。

16.根据权利要求8至14中任一项所述的光电子半导体设备(12)，还具有光学微型元件(123)的布置，所述光学微型元件适合于将由物体(15)反射的电磁辐射(17)分别引向所述光电探测器(105)中的一个光电探测器。

17.一种用于运行根据权利要求1至7中任一项所述的光电子半导体器件(10)的方法，具有以下步骤：

18.一种用于运行根据权利要求8至16中任一项所述的光电子半导体设备(12)的方法，具有以下步骤：

19.根据权利要求17或18所述的方法，

20.根据权利要求18或19所述的方法，

21.一种生物传感器，具有根据权利要求1至7中任一项所述的光电子半导体器件(10)。

22.一种lidar系统，具有根据权利要求8至16中任一项所述的光电子半导体设备(12)。

技术总结
一种光电子半导体器件(10)，其具有半导体层堆(109)，在所述半导体层堆中，表面发射激光二极管(103)以及光电探测器(105)竖直地上下相叠地设置。光电子半导体器件(10)此外也具有电流源(149)，所述电流源适合于改变注入到表面发射激光二极管中的电流强度，由此发射波长可改变。

技术研发人员：胡贝特·哈尔布里特
受保护的技术使用者：艾迈斯-欧司朗国际有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12