光电子器件的制作方法

光电子器件的制作方法
【专利摘要】提出一种光电子器件（11），其中有源层（10）具有多个横向彼此间隔开的结构元件（6）。结构元件（6）分别具有量子阱结构（5），所述量子阱结构包括：由Inx1Aly1Ga1-x1-y1N构成的至少一个阻挡层，其中0≤x1≤1，0≤y1≤1且x1+y1≤1；和由Inx2Aly2Ga1-x2-y2N构成的至少一个量子阱层（1），其中0≤x2≤1，0≤y2≤1且x2+y2≤1。
【专利说明】光电子器件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光电子器件，其具有带有量子阱结构的有源层，所述有源层具有氮化物化合物半导体材料，尤其是InGaN。
[0002]相关申请
[0003]本专利申请要求德国专利申请10 2011 112 706.6的优先权，其公开内容通过参考并入本文。
【背景技术】
[0004]由氮化物化合物半导体构成的、尤其具有InGaN的量子阱结构通常用作为LED或激光二极管中的有源层，所述有源层通常在蓝色光谱范围中发射。根据半导体材料的成分也可以在紫外的、绿色的、黄色的或红色的光谱范围中发射。通过借助于发光材料进行发光转换，短波辐射能够转换成较大的波长。以该方式可行的是，产生多色的光、尤其是白光。因此，基于氮化物化合物半导体的LED对于LED照明系统而言是具有显著意义的。
[0005]已证实的是，具有基于InGaN的量子阱结构的LED的效率在电流密度高的情况下降低(所谓的下降效应，Droop-Effekt)。该效应例如在参考文献E.Kioupakis等著的“Indirect Auger recombination as a cause of efficiency droop in nitridelight-emitting diodes”，Applied Physics Letter98,161107 (2011)中描述。据推测，所述俄歇复合在基于InGaN的LED中是主要的损耗机制。所述损耗机制在电流密度显著低于常见的工作电流密度的情况下就已经出现并且引起LED效率的降低。据推测，高的俄歇损耗由声子辅助的俄歇复合引起。这种声子辅助的俄歇复合尤其在基于InGaN的半导体材料中发生。对此的原因是，强的电子-声子交互作用(高的黄-里斯因子)。
[0006]在参考文献J.Ristid 等著的 “On the mechanisms of spontaneous growthof Ill-nitride nanocolums by plasma-assisted molecular beam epitaxy，，， Journalof Crystal Grouth310 (2008)，4035_4045中，描述GaN纳米结构的制造。此外，参考文献 W.Bergbauer 等著的“N-face GaN nanorods:Continuous-flux MOVPE growth andmorphological properties”,Journal of Crystal Growth315(2011), 164-167描述由GaN构成的纳米结构的制造。所述参考文献的内容通过参考并入本文。

【发明内容】

[0007]本发明基于的目的是，提出一种具有有源层的光电子器件，所述有源层具有基于氮化物化合物半导体材料的量子阱结构，其中通过声子辅助的俄歇复合引起的损耗降低。在此，在其他方面应当尽可能小地影响量子阱结构的光学和电子特性。
[0008]所述目的通过具有权利要求1的特征的光电子器件来实现。本发明的有利的设计方案和改进形式是从属权利要求的主题。
[0009]根据至少一个实施形式，光电子器件具有有源层，所述有源层具有多个横向彼此间隔开的结构元件。光电子器件尤其是发射辐射的光电子器件，例如LED或半导体激光器。结构元件分别具有量子阱结构，所述量子阱结构包括:一个或多个由InxlAlylGa1^1N构成的阻挡层，其中O≤xl≤1，O≤yl≤I和xl+yl ≤I ;和一个或多个由Inx2Aly2Gai_x2_y2N构成的量子阱层，其中0≤x2≤ l，0≤y2≤ I且x2+y2≤ I。至少一个阻挡层具有比至少一个量子阱层更大的电子带隙。这例如能够通过使阻挡层具有比量子阱层更小的铟份额来实现。优选地，对于铟份额适用xl〈0.7和x2 ≤0.7。
[0010]由于有源层在横向方向上、即在平行于有源层的主延伸平面的方向上具有多个彼此间隔开的结构元件，能够实现可能的声子发射模(Phononen-Emissionsmoden)的降低，由此，降低量子阱结构中的声子辅助的俄歇复合。通过减少所述非辐射的复合，与光电子器件相比有利地提高光电子器件的效率，在所述光电子器件中构成有由连续的、即在横向方向上不中断的阻挡层和量子阱层形成的量子阱结构。
[0011]结构元件彼此并排地设置在有源层的平面中。结构元件为三维的构成物，所述构成物优选能够至少局部地具有圆柱的、长方体的、棱柱的、棱锥的或截棱锥的形状。
[0012]在一个优选的设计方案中，结构元件至少局部地具有匹配于氮化物化合物半导体材料的六边形的晶体结构的形状。特别地，结构元件能够至少局部地具有六边形棱锥的、六边形截棱锥的或六边形棱柱的形状。
[0013]结构元件优选具有20 μ m或更小的宽度。在此，将结构元件的宽度理解为结构元件在横向方向上的最大尺寸。由于结构元件的小的宽度，有源层在横向方向上具有多个中断部，通过所述中断部抑制半导体材料中的声子。在一个有利的设计方案中，结构元件具有5nm和5μπι之间的宽度，其中包括边界值。优选地，结构元件的宽度位于20nm和Iym之间，尤其优选为25nm和250nm之间，其中包括边界值。
[0014]在一个有利的设计方案中，在光电子器件中设有掩膜层，其中结构元件分别设置在掩膜层的开口中。掩膜层例如能够为SiO2层或者为SiN层。结构元件例如能够通过下述方式产生:使掩膜层生长到光电子器件的半导体层上并且后续地设有多个开口。掩膜层尤其能够以光刻的方式被结构化。
[0015]但是，掩膜层中的开口也能够通过自组织形成，其方式为:例如将薄的仍未封闭的层用作为掩膜层。例如，薄的Ni层能够用作为掩膜。
[0016]随后，在掩膜层的开口中外延地生长有结构元件。结构元件的几何形状和结构元件彼此间的间距在该实施形式中通过掩膜层中的开口来确定。
[0017]替选于制造具有掩膜层的结构元件还可行的是，在生长有源层时将生长条件设定成，使得发生纳米结构的三维的生长。在该情况下，纳米结构有利地通过不应用掩膜层的自组织过程来形成。在该实施形式中，结构的形状能够通过适宜地充分利用由晶格失配引发的应力或者通过生长条件、例如在借助于MOVPE进行生长时通过工艺气体的成分来影响。
[0018]在一个有利的设计方案中，量子阱结构的至少一个阻挡层和/或至少一个量子阱层具有InxAlhN,其中O ≤ X ≤ 0.35。在该设计方案中，阻挡层和/或量子阱层因此不具有镓，其中在三元的InxAlhN半导体材料中的铟份额X不大于0.35。在该设计方案中，不仅通过将有源层结构化成多个横向间隔开的、彼此并排设置的结构元件而且也通过阻挡层的和/或量子阱层的材料选择来减少半导体材料中的声子。特别地，以该方式实现:含镓的氮化物化合物半导体层既在竖直方向上也在横向方向上以规则的间距被中断，由此参与损耗过程的声子的传播被尤其有效地减少。[0019]尤其优选地，对于阻挡层的和/或量子阱层中的铟份额X而言适用的是:
0.09 ≤ X ≤ 0.27。已经证实的是，尤其在含铟的所述区域中强烈地降低LO声子模。
[0020]在另一有利的设计方案中，在量子阱结构中包含由InxAlhN构成的中间层，其中O < X < 0.6。在该设计方案中，阻挡层例如能够具有InyGai_yN，其中O ( y〈l，并且量子阱层具有InzGa1=N,其中O ( z〈l且z>y。阻挡层和量子阱层在该设计方案中在竖直方向上被中间层中断。
[0021 ] 优选地，对于中间层的铟份额而言适用的是X < 0.35，尤其优选0.09 < X < 0.27。声子光谱尤其能够通过改变中间层的材料InxAlhN的铟含量X来影响。优选适用的是O ^ X ^ 0.35。
[0022]尤其优选地，中间层的铟份额X为0.09 < X < 0.27。已证实的是，尤其在铟含量的这个范围中大幅降低LO声子模。因此，通过嵌入由AlhInxN构成的至少一个中间层，其中0.09 < X < 0.27，能够尤其有效地降低量子阱结构中的声子辅助的复合。例如能够是x=0.18。
[0023]在一个优选的设计方案中，中间层具有小于1.5nm的厚度。以该方式有利可行的是，虽然在量子阱结构的区域中的声子光谱改变，使得非辐射复合减少，但是其中另一方面在其他方面仅稍微地改变量子阱结构的光学和电子特性。
[0024]在一个设计方案中，将至少一个中间层设置在阻挡层和量子阱层之间。在多量子阱结构的情况下，中间层例如能够分别在下述边界面上插入，在所述边界面上量子阱层沿生长方向跟随阻挡层。替选地还可行的是，中间层分别在下述边界面上插入，在所述边界面上阻挡层沿生长方向跟随量子阱层。
[0025]至少一个中间层的铟含量X优选设定为，使得中间层的电子带隙等于所邻接的阻挡层的电子带隙。在另一有利的设计方案中，至少一个中间层的铟含量X设定为，使得中间层的电子带隙等于所邻接的量子阱层的电子带隙。通过将中间层的电子带隙匹配于阻挡层或量子阱层而有利地实现:至少一个中间层仅轻微地对量子阱结构的电子特性产生影响。
[0026]在一个有利的设计方案中，量子阱结构是多量子阱结构，所述多量子阱结构具有由各三个层构成的多个周期，其中这三个层是阻挡层、中间层和量子阱层。
[0027]在一个替选的设计方案中，量子阱结构是多量子阱结构，所述多量子阱结构具有由各四个层构成的多个周期，其中这四个层是阻挡层、中间层、另一中间层和量子阱层。在该设计方案中，阻挡层在两侧由中间层包围。另外的中间层具有与之前描述的中间层相同的特性和有利的构造。
[0028]在另一设计方案中，量子阱结构是多量子阱结构，在所述量子阱结构中阻挡层和量子阱层以第一周期长度多次重复。有利地将多个中间层嵌入到量子阱结构中。中间层有利地以第二周期长度多次地重复，其中第一周期长度不等于第二周期长度。在该情况下，中间层因此不总是刚好设置在阻挡层和量子阱层之间的边界面上，而是以不等于量子阱结构的第一周期长度的第二周期长度分部在量子阱结构中。
[0029]在该设计方案中，第二周期长度优选小于第一周期长度。以该方式确保:分别将至少一个中间层嵌入由阻挡层和量子阱层构成的每个层对中。第一周期长度、即量子阱结构的周期长度优选位于2nm和20nm之间，其中包括边界值。第二周期长度优选位于0.7nm和4nm之间，其中包括边界值，以所述第二周期长度重复中间层。[0030]中间层不一定必须以周期的方式设置，而是例如也能够非周期地以下述间距分布在量子阱结构中，所述间距优选位于0.7nm和4nm之间的范围内，其中包括边界值。
[0031]量子阱结构中的至少一个阻挡层的厚度优选位于0.7nm和3nm之间。量子阱结构中的至少一个量子讲层优选具有位于Inm和20nm之间的厚度,尤其优选位于1.5nm和12nm之间的厚度。
[0032]在一个优选的设计方案中，结构元件分别具有层堆，所述层堆包含量子阱结构，其中层堆的层彼此相叠地设置，使得所述层在横向方向上不重叠。换言之，将层彼此相叠地设置在结构元件中，使得设置在位于其下的层之上的每个层覆盖位于其下的层的覆盖面、但是不覆盖侧面。这例如能够通过下述方式来实现:构成结构元件的层堆在掩模层的开口中生长，其中掩模层具有比层堆更大的厚度。尤其可行的是，为了结构元件的生长所应用的掩模层保留在已制成的光电子器件中并且以这种方式将横向彼此间隔开的结构元件彼此电绝缘。
[0033]在一个优选的设计方案中，在横向彼此间隔开的结构元件之间设置有电绝缘层。通过电绝缘层尤其防止在量子阱结构的侧壁上的短路。电绝缘层尤其能够是用于结构元件生长的掩模层。
[0034]在另一有利的设计方案中，结构元件分别具有层堆，所述层堆包含量子阱结构，其中层堆的层彼此相叠地设置，使得层堆的设置在位于其下的层之上的层分别完全地覆盖所述位于其下的层包括其侧壁。换言之，结构元件在该实施形式中具有芯-壳结构(core-shell-structure)。因为量子讲结构的彼此相叠设置的层在该实施形式中分别完全地被遮盖，所以有利地不需要为了防止结构元件的侧壁的短路而将电绝缘层设置在结构元件之间。
[0035]在另一有利的设计方案中，将由透明的导电氧化物构成的层和/或半导体层施加到有源层上，其中由透明的导电氧化物构成的层和/或半导体层构成用于多个结构元件的共同的电接触部。因此，有源层的多个结构元件被共同地电接触。用于多个结构元件的第二电接触部例如能够通过设置在有源层之下的半导体层形成，所述半导体层例如经由衬底的后侧电连接。
【专利附图】

【附图说明】
[0036]下面，根据实施例结合附图1至6详细阐明本发明。
[0037]附图示出:
[0038]图1示出穿过根据第一实施例的光电子器件的横截面的示意图；
[0039]图2示出在根据第一实施例的光电子器件中的结构元件的一个实施例的示意图；
[0040]图3示出在根据第一实施例的光电子器件中的结构元件的另一实施例的示意图；
[0041]图4示出在根据第一实施例的光电子器件中的结构元件的另一实施例的示意图；
[0042]图5A示出穿过根据第二实施例的光电子器件的横截面的示意图；
[0043]图5B示出在根据第二实施例的光电子器件中的结构元件的一个实施例的示意图；
[0044]图6A示出穿过根据第三实施例的光电子器件的横截面的示意图；
[0045]图6B示出在根据第三实施例的光电子器件中的结构元件的一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0046]相同的或起相同作用的组成部分在附图中分别设有相同的附图标记。所示出的组成部分以及组成部分彼此间的尺寸关系不能够视为是合乎比例的。
[0047]光电子器件11的在图1中示意示出的实施例为LED，所述LED具有发射辐射的有源层10。光电子器件11的有源层10设置用于发射辐射、尤其是紫外的、蓝色的或绿色的光谱范围中的辐射。
[0048]有源层10设置在第一包覆层(Mantelschicht) 8和第二包覆层12之间。第一包覆层8能够为半导体层或半导体层序列，所述半导体层或半导体层序列优选外延地生长在衬底7上。光电子器件11例如能够具有由GaN、蓝宝石或Si构成的衬底7。
[0049]设置在有源层10之上的第二包覆层12优选具有透明的导电氧化物(TC0)。特别地，第二包覆层12能够为由铟锡氧化物(ITO)构成的层。第二包覆层12的与衬底7相对置的表面用作为LED的辐射出射面。为了电接触，例如将第一电接触部13设置在衬底7的后侧上并且将第二电接触部14设置在第二包覆层12的表面上。
[0050]替选地还可行的是，第二包覆层12是半导体层。在该情况下，包覆层8、12有利地具有不同的传导类型。例如，第一包覆层8能够是η型掺杂的并且第二包覆层12是P型掺杂的。第一包覆层8和第二包覆层12能够分别由多个子层构成，所述子层为了简化视图而没有单独地示出。
[0051]光电子器件11不一定必须具有示例地示出的结构。例如，光电子器件11替选地能够为所谓的薄膜LED，其中将用于半导体层序列生长的生长衬底7从半导体层序列中剥离并且半导体层序列在与原始的生长衬底相对置的一侧上与承载件连接。在这种薄膜LED中，朝向承载件的第一包覆层通常是P型掺杂的并且朝向辐射出射面的第二包覆层是η型掺杂的。
[0052]光电子器件11的半导体层序列基于氮化物化合物半导体。“基于氮化物化合物半导体”在本文中表示:半导体层序列或其至少一个层包括III族氮化物化合物半导体材料、优选为InxAlyGa1H，其中O≤χ≤1，0≤y≤1且x+y≤1。在此，所述材料非强制性地具有根据上式的数学上精确的成分。更确切地说，所述材料能够具有基本上不改变InxAlyGa1^特征性的物理特性的一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分。然而为了简单性起见，上式仅包含晶格(In，Al，Ga，N)的主要组成部分，即使所述组成部分能够部分地通过少量其他物质替代时也如此。
[0053]光电子器件11的有源层10有利地包括多个横向彼此间隔开的结构元件6，所述结构元件分别具有量子阱结构5。结构元件6分别具有量子阱结构5，所述量子阱结构包括:由InxlAlylGa1^1N构成的至少一个阻挡层2，其中O≤xl≤1，O≤yl≤1且xl+yl≤1 ;和由Inx2Aly2Gai_x2_y2N构成的至少一个量子阱层1，其中O≤x2≤1，0≤y2≤1且X2+y2 ( I。至少一个阻挡层2例如由于较少的铟份额而比至少一个量子阱结构1具有更大的电子带隙。优选地，对于铟份额适用的是:xl〈0.7且x2〈0.7。
[0054]有源层10的横向彼此间隔开的结构元件6例如以圆柱的形式构成。替选地，结构元件6例如能够具有长方体的、棱柱的、棱锥的或截棱锥的形状。每个结构元件6具有层堆，所述层堆包含量子阱结构5，其中层堆的层彼此相叠地设置，使得其在横向方向上不重叠。也就是说，层分别将覆盖面覆盖，但是不覆盖位于其下的层的侧面。
[0055]结构元件6例如能够通过下述方式制成:交替地将构成量子阱结构5的量子阱层I和阻挡层2在掩模层9的开口中生长。掩模层9例如在量子阱结构5生长之前生长到设置在有源层10之下的第一包覆层8上，并且设有多个开口。在掩模层9中制造开口例如能够借助于光刻来进行。掩模层9优选为电绝缘层，尤其为由氧化硅或氮化硅构成的层。
[0056]已证实的是，通过将有源层10结构化成多个横向彼此间隔开的结构元件6能够实现光电子器件11的效率的改进。特别地，通过有源层10的结构化降低了半导体材料中的声子态密度，由此减少非辐射的声子辅助的俄歇复合。
[0057]在该实施例中，掩模层9有利地具有比在掩模层9的开口中生长的量子阱结构5更大的高度。因此，将电绝缘的掩模层9的区域设置于在横向方向上彼此间隔开的结构元件6之间。这具有下述优点:能够通过遍布地施加在结构化的掩模层10之上的第二包覆层12来制造用于多个结构元件6的共同的电接触部。由于尤其由电绝缘的掩模层9覆盖结构元件6的侧壁，第二包覆层12分别仅邻接于量子阱结构5的最上方的半导体层。在相对置的一侧上，通过第一包覆层8接触量子阱结构5。
[0058]结构元件6优选具有20 μ m或更小的宽度b。特别地，结构元件能够具有位于5nm和5μπι之间的宽度，其中包括边界值。优选地，宽度b位于20nm和Ιμπι之间、尤其优选位于25nm和250nm之间，其中包括边界值。
[0059]有源层10的结构元件6在图2中放大地示出。结构元件6包含量子阱结构5,所述量子阱结构具有交替的量子阱层I和阻挡层2。量子阱结构5在该实施例中为多量子阱结构，所述多量子阱结构包含分别由量子阱层I和阻挡层2构成的四个周期4。量子阱结构5替选地也能够具有不同数量的周期，例如位于一和一百之间。尤其可行的是，量子阱结构5是具有仅一个周期的单量子阱结构。优选地，周期4的数量在四和七之间，其中包括边界值。量子阱结构5的每个周期4例如具有位于4nm和IOnm之间的厚度，其中包括边界值。
[0060]有利地已证实的是，还能够进一步降低半导体材料中的已经通过有源层10的结构化来降低的声子态密度，其方式为:阻挡层2和/或量子阱层I具有InxAlhN,其中O < X < 0.35。在该有利的设计方案中，因此，阻挡层2和/或量子阱层I尤其不含有镓。尤其优选适用的是0.09 < X < 0.27。
[0061]有源层10的结构元件6的一个替选的设计方案在图3中示出。在该设计方案中，在阻挡层2和量子阱层I之间分别包含由InxAlhN构成的中间层3，其中O < x < 0.35。中间层3优选具有小于1.5nm的厚度、尤其优选小于Inm的厚度。在该实施例中，中间层3设置在全部的在阻挡层2和量子阱层I之间的边界面上。因此，量子阱结构的每个周期4由四个层构成。
[0062]但是替选地还可行的是，中间层分别仅设置在下述边界面上，在所述边界面上阻挡层2沿生长方向跟随量子阱层I。此外还可行的是，中间层3分别仅设置在下述边界面上，在所述边界面上量子阱层I沿生长方向跟随阻挡层2。在该设计方案中，量子阱结构5的周期4分别由3个层构成。
[0063]通过在量子阱结构5中设置在量子阱层I和阻挡层2之间的中间层3有利地提高了产生辐射的效率。这尤其基于下述事实:量子阱结构5中的载流子的非辐射的复合减少，所述非辐射的复合为声子辅助的俄歇复合。已证实的尤其是，通过插入由InxAlhN构成的中间层3来降低量子阱结构5中的LO声子态密度。当中间层3的铟份额X位于0.09和0.27之间，其中包括边界值时，上述有利的效果是尤其显著的。例如，中间层能够具有
In0.18八1(|.82N。
[0064]特别地，当光电子器件11以高的电流强度运行时，通过插入中间层3来提高量子阱结构5的量子效率。此外已证实的是，通过插入中间层3能够降低半导体材料中的应力。这引起晶体质量的改进，通过上述改进尤其也在电流强度相对小的情况下提高量子效率。
[0065]中间层3的晶格常量能够通过改变铟含量X而变化，使得能够实现晶格匹配于所邻接的量子阱层I或者相邻的阻挡层2。通过适当地设定中间层3的铟含量X，替选地或附加地能够有利地实现:中间层3的电子带隙匹配于所邻接的阻挡层2或量子阱层I。
[0066]在图4中示出有源层的结构元件6的另一实施例。由AlhInxN构成的多个中间层嵌入到多量子阱结构5中，其中O < X < 0.6。与图3的实施例相反，中间层3以周期的序列嵌入到量子阱结构5中，其中中间层3的布置的周期长度d2不相应于量子阱结构5的周期长度屯。换言之，量子阱层I和阻挡层2的序列具有第一周期长度Cl1并且中间层3的序列具有第二周期长度d2，其中Cl1 Φ d2。
[0067]这引起:中间层不一定必须分别设置在量子阱层I和阻挡层2之间的边界面上。更确切地说，中间层3也能够嵌入到量子阱层I或阻挡层2中。在该情况下，中间层3因此被相应的量子阱层I或阻挡层2的第一子层和第二子层包围。例如，在生长方向上最下方的周期4的第一量子阱层I具有第一子层Ia和第二子层lb，其中中间层3设置在第一子层Ia和第二子层Ib之间。此外，一个或甚至两个中间层嵌入到另外的量子阱层I和阻挡层2中的一些中。量子阱结构5的在生长方向上最上方的周期4例如具有阻挡层2，所述阻挡层具有第一子层2a和第二子层2b，其中中间层3设置在第一子层2a和第二子层2b之间。
[0068]此外，在该实施形式中，也能够是下述情况:中间层3的至少一部分设置在量子阱层I和阻挡层2之间的边界面上。例如，沿生长方向最下方的周期4的量子阱层2在两侧邻接于中间层3。
[0069]中间层3在该实施例中有利地相对薄。优选地，中间层3的厚度小于lnm，尤其优选小于0.5nm。
[0070]中间层3的周期长度d2优选位于2nm和4nm之间。优选地，中间层3的周期长度d2小于多量子阱结构5的周期长度Cl1。以该方式确保:将至少一个中间层3嵌入量子阱结构5的每个周期4中。量子讲结构5的周期例如能够位于4nm和IOnm之间。
[0071]在一个尤其优选的设计方案中，中间层3的铟含量X分别设定为，使得中间层3的电子带隙匹配于量子阱层I或阻挡层2的材料，将相应的中间层3嵌入到其中。在中间层3设置在量子阱层3和阻挡层2之间的边界面上的情况下，中间层3的铟含量X优选设定成，使得中间层3的电子带隙相应于所邻接的量子阱层I或所邻接的阻挡层2。以该方式，有利地实现，量子阱结构5的电子特性没有由于嵌入中间层3而显著地被影响。以该方式因此有利地实现，减少半导体材料中的声子，所述声子能够通过非辐射的复合降低光电子器件11的效率，但是其中同时仅不显著地改变光电子器件11的其他电子和光学特性。
[0072]光电子器件11的在图5A中示出的第二实施例与第一实施例的不同之处在于有源层10的结构元件6的设计方案。如在第一实施例中，有源层10具有多个彼此并排设置的结构元件6，其中结构元件6分别具有量子阱结构5。
[0073]有源层10的各个结构元件6在图5B中放大地示出。量子阱结构5具有多个交替的量子阱层I和阻挡层2。与第一实施例相反，层1、2设置在构成量子阱结构的层堆中，使得层堆的设置在位于其下的层之上的层分别完全地覆盖位于其下的层包括其侧壁。换言之，结构元件6具有芯-壳结构(core-shell-structure)。在该实施例中，构成结构元件的芯16的芯层16具有截棱锥的形状。但是替选地，芯层16也能够具有其他形状。芯层16例如能够具有GaN。特别地，芯层16由量子阱结构的阻挡层2的材料形成。
[0074]跟随的量子阱层I完全地覆盖芯层16包括其侧壁。后续的交替的量子阱层I和阻挡层2分别完全地覆盖位于其下的层包括其侧壁。
[0075]在该设计方案中，尤其不需要掩模层9具有比量子阱结构5更大的高度。第二包覆层12、尤其透明的导电氧化物、例如ITO在该设计方案中能够遍布地施加到多个结构元件6上，而不存在在量子阱结构5的侧壁上短路的危险。这基于:量子阱结构5的最上方的层完全地覆盖位于其下的层。因此，当在结构元件6之间未设置有电绝缘层时，那么第二包覆层12也仅与量子阱结构5的最上方的层电接触。
[0076]量子阱结构5在第二实施例中能够如在第一实施例中那样构造有在阻挡层2和量子阱层I之间的中间层或者例如构造有周期地分布在量子阱结构5中的中间层(没有示出)。光电子器件11的第二实施例的另外的有利的设计方案相应于之前描述的第一实施例。
[0077]在图6A中示出光电子器件11的第三实施例，所述光电子器件与有源层10的结构元件6的设计方案中的上述实施例不同。在图6B中示出单个的结构元件6的放大图。
[0078]结构元件6分别具有芯层16，所述芯层例如基本上具有圆柱的或六边形棱柱的形状。基本上六边形的形状尤其能够取决于氮化物化合物半导体材料的六边形的晶体结构。结构元件6的由交替的量子阱层I和阻挡层2形成的量子阱结构5分别在芯层16的侧面上生长。量子阱层I和阻挡层2的主平面在该设计方案中基本上垂直于衬底7设置。
[0079]结构元件6的覆盖面被电绝缘层15覆盖。通过电绝缘层15尤其将量子阱层I和阻挡层2的在水平方向上伸展的侧面与第二包覆层12电绝缘。结构元件6由例如具有透明的导电氧化物的第二侧表面12在侧表面上、但是不在覆盖面上电接触。
[0080]光电子器件11的第三实施例的其他有利的设计方案从对之前描述的实施例的说明中得出。
[0081]本发明不通过根据实施例进行的描述来限制。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的任意的组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意的组合，即使这些特征或这些组合本身没有明确地在权利要求或实施例中说明时也如此。
【权利要求】
1.一种具有有源层(10)的光电子器件(11)，所述有源层(10)具有多个横向彼此间隔开的结构元件(6)，其中所述结构元件(6)分别具有量子阱结构(5)，所述量子阱结构包括:由成的至少一个阻挡层(2)，其中O≤xl ^ LO^yl≤I且xl+yl ( I ；和由Inx2Aly2Gai_x2_y2N构成的至少一个量子阱层(1)，其中O≤x2≤1，O≤y2≤I且x2+y2 ^ I ο
2.根据权利要求1所述的光电子器件，其中在所述量子阱结构(5)中包含多个由InxAVxN构成的中间层(3)，其中O≤X≤0.6。
3.根据权利要求2所述的光电子器件，其中对于所述中间层(3)的铟份额X而言适用的是:0.09≤X≤0.27。
4.根据权利要求2或3所述的光电子器件，其中所述中间层(3)具有小于1.5nm的厚度。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的光电子器件，其中所述结构元件(6)至少局部地具有圆柱的、长方体的、棱柱的、棱锥的或截棱锥的形状。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的光电子器件，其中所述结构元件(6)至少局部地具有六边形棱锥的、六边形截棱锥的或六边形棱柱的形状。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的光电子器件，其中所述结构元件(6)具有20 μ m或更小的宽度。
8.根据上述权利要求中的任一项所述的光电子器件，其中所述结构元件(6)具有位于5nm和5μπι之间的宽度，其中包括边界值。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的光电子器件，其中在所述光电子器件(11)中设置有掩膜层(9)，并且其中所述结构元件(6)分别设置在所述掩膜层(9)的开口中。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的光电子器件，其中至少一个所述阻挡层(2)和/或至少一个所述量子阱层(I)具有InxAlpxN,其中O < X < 0.35。
11.根据权利要求10所述的光电子器件，其中对于所述阻挡层(2)的和/或所述量子阱层(I)的铟份额X而言适用的是:0.09≤X≤0.27。
12.根据上述权利要求中的任一项所述的光电子器件，其中所述结构元件(6)分别具有层堆，所述层堆包含所述量子阱结构(5)，其中所述层堆的层彼此相叠地设置，使得这些层在横向方向上不重叠。
13.根据权利要求12所述的光电子器件，其中在横向彼此间隔开的所述结构元件(6)之间设置有电绝缘层(9)。
14.根据权利要求1至11中的任一项所述的光电子器件，其中所述结构元件(6)分别具有层堆，所述层堆包含所述量子阱结构(5)，其中所述层堆的层彼此相叠地设置，使得所述层堆的设置在位于其下的层之上的层分别完全地覆盖所述位于其下的层包括其侧壁。
15.根据上述权利要求中的任一项所述的光电子器件，其中由透明的导电氧化物构成的层(12)施加到所述有源层(10)上，其中所述由透明的导电氧化物构成的层(12)构成用于多个所述结构元件(6)的共同的电接触部。
【文档编号】H01L33/08GK103782398SQ201280043632
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年8月30日 优先权日:2011年9月7日
【发明者】西梅昂·卡茨, 巴斯蒂安·加勒, 马丁·斯特拉斯伯格, 马蒂亚斯·扎巴蒂尔, 菲利普·德雷克塞尔, 维尔纳·贝格鲍尔, 马丁·曼德尔 申请人:欧司朗光电半导体有限公司