Светодиод белого свечения и светодиодная гетероструктура на основе полупроводниковых твердых растворов gapasn на подложках gap и si



Светодиод белого свечения и светодиодная гетероструктура на основе полупроводниковых твердых растворов gapasn на подложках gap и si
Светодиод белого свечения и светодиодная гетероструктура на основе полупроводниковых твердых растворов gapasn на подложках gap и si
Светодиод белого свечения и светодиодная гетероструктура на основе полупроводниковых твердых растворов gapasn на подложках gap и si
Светодиод белого свечения и светодиодная гетероструктура на основе полупроводниковых твердых растворов gapasn на подложках gap и si

 

H01L33/32 - Полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, предназначенные для светового излучения, например инфракрасного; специальные способы или устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (соединение световодов с оптоэлектронными элементами G02B 6/42; полупроводниковые лазеры H01S 5/00; электролюминесцентные источники H05B 33/00)

Владельцы патента RU 2548610:

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования и науки Санкт-Петербургский Академический университет - научно-образовательный центр нанотехнологий Российской академии наук (RU)

Светодиод белого свечения согласно изобретению содержит слой полупроводника n-типа, сформированный из полупроводникового твердого раствора GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>у>0.004), гетероструктуру с собственным типом проводимости, сформированную из слоев полупроводниковых твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), сформированную поверх слоя полупроводника n-типа, слой полупроводника GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) p-типа, сформированный на гетероструктуре GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) с собственным типом проводимости, завершающий тонкий метаморфный слой полупроводника InGaAs p-типа, где значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, плавно либо резко изменяются, одновременно либо по отдельности, в диапазонах 0.3>x>0 и 0.030>y>0.004, формируя тем самым варизонный полупроводниковый материал. Также предложена светодиодная гетероструктура, излучающая белый свет. Технический результат настоящего изобретения - повышение эффективности использования бокового излучения p-n-переходов кристаллов и создание на этой основе светоизлучающих устройств с увеличенным световым потоком и повышенной мощностью излучения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к светодиодам белого свечения, являющимся полупроводниковыми оптоэлектронными устройствами, и способам изготовления таких оптоэлектронных устройств. Светоизлучающие диоды широко используются в оптических устройствах отображения информации, светофорах, системах связи, осветительных устройствах и медицинском оборудовании.

Уровень техники

В настоящее время светодиоды белого свечения обычно изготавливаются тремя основными способами.

Первый способ предполагает помещение трех отдельных светодиодных кристаллов, излучающих красный, зеленый и голубой свет (RGB) в один светодиодный корпус. Комбинирование излучений красного, зеленого и синего цвета приводит к получению белого свечения.

Второй способ, который в настоящее время широко используется для изготовления светодиодов белого свечения, предполагает использование одного светодиодного кристалла на основе GaN, излучающего в синем или ультрафиолетовом диапазоне, покрытого флуоресцирующим материалом, люминофором либо органическим красителем. Следует отметить, что преобразование флуоресцирующим материалом синего или ультрафиолетового излучения в более длинноволновое излучение видимого диапазона приводит к потерям энергии.

Третий способ изготовления, наиболее близкий к настоящему изобретению, светодиодов белого свечения был исследован С.-Ю. Ченом (С.-Yu. Chen) и др. (патент США 6163038). Данный патент описывает светодиод белого свечения и способ изготовления светодиода белого свечения, который сам по себе может излучать белый свет благодаря наличию в структуре кристалла этого светодиода по меньшей мере двух запрещенных энергетических зон. Данная технология для получения белого свечения использует множественные квантовые ямы (МКЯ) (Multiple Quantum Well - MQWs), излучающие свет разных цветов. МКЯ формируются посредством регулирования параметров эпитаксиального процесса. Однако в патенте не уточнятся, каким образом это достигается. В ходе исследований С.-Ю. Чену и др. удалось реализовать светодиодный кристалл с МКЯ, в спектре излучения которого содержит множество пиков, которые затем комбинируются для получения белого свечения. Используя предложенный способ, С.-Ю. Чену и др. не удалось изготовить кристалл с МКЯ, с непрерывным спектром, перекрывающим весь видимый диапазон.

Другой вариант третьего способа и связанная с ним технология изготовления светодиодов была предложена С.Дж. Чуа (S.J. Chua) и др. (патент США 6645885). В патенте предложено создание трехмерных квантоворазмерных включений, так называемых «квантовых точек», нитрида индия (InN) и нитрида индия-галлия (InGaN) методом металлоорганической газофазной эпитаксии. Причем квантовые точки нитрида индия (InN), нитрида индия-галлия (InGaN) помещаются в квантовые ямы (КЯ) InxGa1-xN/InyGa1-yN. Данная технология позволяет создавать активные слои светодиодов синего и зеленого спектрального диапазонов, однако не позволяет изготавливать светодиод белого свечения, поскольку охватывает диапазон длин волн от 480 до 530 нм. Для получения белого света необходимо иметь более широкий спектр излучения от 400 до 750 нм.

Конструкция и технология изготовления светодиода белого свечения (третий вариант третьего способа) на основе нитридов элементов III группы изложены в патенте RU2392695 С1 С.Дж. Чуа (S.J. Chua) и др. Светодиод белого свечения содержит слой полупроводника n-типа, одну или более структур с квантовыми ямами, сформированных поверх слоя полупроводника n-типа, слой полупроводника p-типа, сформированный на структуре с квартовыми ямами, первый электрод, сформированный на полупроводнике p-типа, и второй электрод, сформированный на части слоя полупроводника n-типа. Каждая структура с квантовыми ямами включает в себя слой квантовой ямы InxGa1-xN, слой барьера InyGa1-yN (x>0,3 или x=0,3) и квантовые точки InzGa1-zN, где x<y<z<l. В изобретении предложены два варианта светодиодов и два варианта структур с квантовыми ямами. Данное изобретение позволяет создать светодиоды белого свечения, которые просты в изготовлении, имеют высокие характеристики светоотдачи и цветопередачи. Светодиод излучает свет в диапазоне примерно от 400 до 750 нм. Мольная доля InN слоя ямы, x, важна для расширения диапазона излучения светодиода в область более длинных волн. При более высоком значении x в слое квантовой ямы InxGa1-xN длина волны излучения расширяется до более длинных волн. Если значение x равно или больше 0.3, диапазон спектра излучения структуры с МКЯ расширяется до 600 нм или более.

Таким образом, все предложенные способы изготовления светодиодов белого свечения основаны, прежде всего, на использовании полупроводниковых кристаллов нитридов элементов III группы, либо с нанесением люминофора, для преобразования излучения, либо без нанесения люминофора, либо подразумевают использование нескольких светодиодов в одном корпусе.

Раскрытие изобретения

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание монолитного светодиода, который излучает из одного кристалла весь диапазон излучения видимой части спектра, в диапазоне от 400 до 750 нм, по крайней мере, и может быть изготовлен на основе материала, отличного от нитридов элементов III группы, и без нанесения люминофора. Техническим результатом, позволяющим выполнить поставленную задачу, является повышение эффективности использования бокового излучения p-n-переходов кристаллов и создание на этой основе светодиодов с увеличенным световым потоком и повышенной мощностью излучения.

Технический результат достигается за счет того, что светодиод белого свечения содержит слой полупроводника η-типа, сформированный из полупроводникового твердого раствора GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), гетероструктуру с собственным типом проводимости сформированную из слоев полупроводниковых твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), сформированную поверх слоя полупроводника n-типа, слой полупроводника GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) p-типа, сформированный на гетероструктуре GaP1-x-yAsxNy (0.3>х>0, 0.030>у>0.004) с собственным типом проводимости, завершающий тонкий метаморфный слой полупроводника InGaAs p-типа, где значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, плавно либо резко изменяются, одновременно либо по отдельности, в диапазонах 0.3>x>0 и 0.030>y>0.004, формируя тем самым варизонный полупроводниковый материал. Гетероструктура с собственным типом проводимости, сформированная из слоев полупроводниковых твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), может не содержать квантовых ям или содержать одну или более квантовые ямы. В случае содержания одной или более квантовых ям значения мольных долей азота, у, и мышьяка, x, в слоях квантовых ям превосходят значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, в слоях квантового барьера, одновременно либо по отдельности. В данном случае толщина слоя квантовой ямы GaP1-x-yAsxNy составляет от 5 до 15 нм, а толщина слоя квантового барьера InyGa1-yN составляет от 5 до 30 нм. Слой полупроводника n-типа может быть сформирован на подложке, и эта подложка может быть выполнена из GaP или Si. Во время выращивания методом молекулярно-пучковой эпитаксии в качестве легирующих примесей может быть использован, по меньшей мере, один из элементов Si или Be.

Спектр электролюминесценции белого светодиода представляет собой непрерывный спектр излучения в диапазоне от 400 до 1050 нм. Для улучшения омического контакта в качестве завершающего слоя может использоваться тонкий метаморфный слой полупроводника InGaAs, который частично удаляется после формирования металлических электродов.

В настоящем изобретении также предлагается светодиодная гетероструктура, излучающая белый свет, содержащая слой полупроводника n-типа, сформированный из полупроводникового твердого растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), гетероструктуру с собственным типом проводимости, сформированную из полупроводниковых слоев твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), сформированную поверх слоя полупроводника n-типа, слой полупроводника GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) p-типа, сформированный на гетероструктуре GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) с собственным типом проводимости, где значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, плавно либо резко изменяются, одновременно либо по отдельности, в диапазонах 0.3>x>0 и 0.030>y>0.004, формируя тем самым варизонный полупроводниковый материал.

Гетероструктура с собственным типом проводимости, сформированная из слоев полупроводниковых твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>у>0.004), может не содержать квантовых ям или содержать одну или более квантовые ямы. В случае содержания одной или более квантовых ям значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, в слоях квантовых ям превосходят значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, в слоях квантового барьера, одновременно либо по отдельности. В данном случае толщина слоя квантовой ямы GaP1-x-yAsxNy составляет от 5 до 15 нм, а толщина слоя квантового барьера InyGa1-yN составляет от 5 до 30 нм. Слой полупроводника n-типа может быть сформирован на подложке, и эта подложка может быть выполнена из GaP или Si. Во время выращивания методом молекулярно-пучковой эпитаксии в качестве легирующих примесей может быть использован, по меньшей мере, один из элементов Si или Be. Для улучшения омического контакта в качестве завершающего слоя может использоваться тонкий метаморфный слой полупроводника InGaAs, который частично удаляется после формирования металлических электродов.

Полупроводниковые твердые растворы со смешанными анионами, такие как GaNxAs1-x и GaNxP1-x, были введены в ряд классических полупроводников исследованиями, начатыми в 60-х годах двадцатого столетия [D.G. Thomas, J.J. Hopfield, and С.J. Frosch, Phys. Rev. Lett. 15, 857 (1965)]. Уровень развития технологии того времени позволял реализовать твердые растворы GaNxAs1-x и GaNxP1-x только с низким содержанием азота (с концентрацией азота на уровне легирующей примеси). Последующее развитие технологии синтеза полупроводниковых соединений, таких методов синтеза, как молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ) и газофазная эпитаксия (ГФЭ), позволило получить твердые растворы с существенно более высоким содержанием азота (конец 90-х годов). Были синтезированы монокристаллические слои GaNxAs1-x и GaNxP1-x с содержанием азота на уроне нескольких процентов [А.Ю. Егоров, Е.С. Семенова, В.М. Устинов, Y.G. Hong, С. Tu, ФТП, т. 36 (9), 1056-1059 (2002); H.Ch. Alt, A.Yu. Egorov, Η. Riechert, В. Wiedemann, J.D. Meyer, Physica B, v. 308-310, 877-880 (2001)], которые можно рассматривать как реальные тройные твердые растворы со смешанными анионами в отличие от синтезируемых ранее бинарных соединений с изовалентным легированием. С этого момента началось интенсивное исследование этого нового класса полупроводниковых материалов. Было обнаружено, что внедрение азота принципиально меняет свойства нового материала. Существенным здесь оказалось то, что электроотрицательность азота существенно выше, чем электроотрицательность мышьяка или фосфора. Внедрение азота, даже на уровне одного процента, приводит к полной модификации электронной структуры образованного твердого раствора. Замещение небольшой доли элементов пятой группы, As и Р, атомами N в таких растворах существенно модифицирует зону проводимости, приводит к ее расщеплению и образованию двух непараболических подзон (Е- и Е+). Модель, описывающая формирование новой зонной структуры, была предложена Кентом, Зунгером и др. [P.R.С. Kent and Alex Zunger, Phys. Rev. B, v. 64, 115208 (2001); W. Shan, W. Walukiewicz, J. W. Ager III, Ε. E. Haller, J. F. Geisz, D. J. Friedman, J. M. Olson, S. R. Kurtz, Phys. Rev. Lett., 82 (6), 1221 (1999); C. Skierbiszewski, P. Perlin, P. Wisniewski, W. Knap, T. Suski, W. Walukiewicz, W. Shan, K.M. Yu, J.W. Ager, E.E. Haller, J.F. Geisz, J.M. Olson. Appl. Phys. Lett., 76 (17), 2409 (2000); W. Shan, W. Walukiewicz, K.M. Yu, J. Wu, J.W. Ager, E.E. Haller, H.P. Xin, C.W. Tu. Appl. Phys. Lett., 76 (22), 3251 (2000)]. Предложенная модель позволила объяснить необычную композиционную зависимости ширины запрещенной зоны, то есть уменьшение ширины запрещенной зоны твердого раствора при уменьшении постоянной кристаллической решетки и изменение фундаментальных свойств полупроводниковых материалов, а именно переход от непрямой структуры энергетических зон GaP к прямозонной структуре тройного твердого раствора GaNxP1-x при концентрациях азота, x, менее одного процента.

Так, величина расщепления подзон зоны проводимости, Е- и Е+, в четверном твердом растворе GaP0.74 порядка 1.11 эВ. То есть практически можно реализовать многозонный полупроводник с двумя зонами проводимости, со структурой зон, обеспечивающей три оптических перехода, приблизительно: 1.11 эВ (1117 нм) между подзонами Е- и Е+, 1.67 эВ (741 нм) между потолком валентной зоны и подзоной Е- и 2.79 эВ (445 нм) между потолком валентной зоны и подзоной Е+. Такой набор переходов, при использовании этого материала в качестве светоизлучающей (активной области) светодиода, позволяет получать излучение в необычайно широком спектральном диапазоне, от 400 до 1050 нм. Спектр электролюминесценции светодиодов на основе твердых растворов GaPAsN перекрывает практически весь видимый диапазон длин волн и часть ближнего инфракрасного диапазона (фиг. 3).

При выращивании таких твердых растворов на подложках фосфида галлия, GaP, и кремния, Si, удается добиться достаточно близкого решеточного согласования между материалом эпитаксиального слоя и материалом подложки. Основываясь на законе Вегарда, следующие тройные твердые растворы со структурой цинковой обманки будут решеточно согласованы с Si и близки к GaP при комнатной температуре: GaNyP1-y (у=0.02), GaNyAs1-y (y=0.19), InNyP1-y (у=0.47), InNyAs1-y (у=0.56). Любые линейные комбинации этих тройных твердых растворов также согласованы по параметру решетки с подложкой Si и близки к GaP.

В настоящее время практически реализованы твердые растворы нитрид-арсенидов и нитрид-фосфидов с мольной долей азота на уровне единиц процентов, но, к сожалению, дальнейшее увеличение концентрации азота приводит к разрушению кристаллической структуры эпитаксиального слоя. Однако несомненной удачей является тот факт, что внедрение таких малых долей азота позволяют реализовать практически значимый диапазон твердых растворов решеточно-согласованных к стандартным подложкам и реализовать на их основе светоизлучающие приборы.

Признаки и преимущества изобретения могут быть достигнуты посредством реализации гетероструктур, указанных в описании и формуле изобретения, а также на прилагаемых рисунках.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - Схемы вариантов реализации светодиодных гетероструктур и светодиодов белого свечения на основе полупроводниковых твердых растворов GaPAsN на подложках GaP и Si в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 - Схема светодиода белого свечения на основе полупроводниковых твердых растворов GaPAsN на подложке GaP, с глубокой мезой, сформированной травлением, металлическими электродами, сформированными из золота, и с частично удаленным завершающим слоем InGaAs, в соответствии с настоящим изобретением (стрелками показано излучение выходящее наверх (1), с торцов (2) и вниз (3) через подложку);

Фиг. 3 - Спектр электролюминесценции при комнатной температуре, при интегральной регистрации излучения в направлениях 1 и 2, светодиода белого свечения на основе полупроводниковых твердых растворов GaPAsN на подложке GaP, с глубокой круглой мезой диаметром 400 микрон, сформированной травлением, металлическими электродами, сформированными из золота, в соответствии с настоящим изобретением (нижний спектр зарегистрирован при напряжении, приложенном к светодиоду, 5 В; последующие спектры зарегистрированы при увеличении напряжения вплоть до 14 В, с шагом 1 В; верхний спектр зарегистрирован при напряжении 18 В);

Фиг. 4 - Спектр электролюминесценции при комнатной температуре светодиода белого свечения на основе полупроводниковых твердых растворов GaPAsN на подложке GaP, с глубокой круглой мезой и металлическими электродами, сформированными из золота в соответствии с настоящим изобретением, при регистрации излучения в направлении 3 (часть спектра «обрезана» по причине поглощения части спектра излучения при прохождении через подложку GaP).

Осуществление изобретения

Для выращивания слоев твердых растворов GaPAsN могут использоваться методы МПЭ и ГФЭ. Для выращивания гетероструктур, являющихся предметом настоящего изобретения, спектры электролюминесценции которых приведены на фиг. 3 и фиг. 4, применялся метод молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) с твердотельными источниками галлия, фосфора и мышьяка. Для создания потока атомарного азота на эпитаксиальную поверхность применялся азотный источник с радиочастотным газовым разрядом. Для создания слоев с проводимость n-типа применялось легирование кремнием, Si, а для создания слоев с проводимость p-типа применялось легирование бериллием, Be. В качестве подложки, для выращивания эпитаксиальных гетероструктур, использовались пластины GaP с ориентацией поверхности (100), но также могут использоваться пластины Si с ориентацией, близкой к (100). В случае использования подложки GaP гетероструктура светодиода формируется на поверхности буферного слоя GaP, в случае использования подложки Si - на поверхности буферного слоя GaPN, которому предшествует тонкий зародышевый слой GaP. Характерные температуры эпитаксии лежат в диапазоне 490-580 градусов Цельсия.

После выращивания гетероструктуры светодиода методами фотолитографии, жидкостного (или сухого) травления и вакуумного напыления формируются глубокие меза-структуры (глубина травления превышает суммарную толщину всех эпитаксиальных слоев) круглой или прямоугольной формы и металлические электроды.

1. Светодиод белого свечения, содержащий слой полупроводника n-типа, сформированный из полупроводникового твердого раствора GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>у>0.004), гетероструктуру с собственным типом проводимости, сформированную из слоев полупроводниковых твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), сформированную поверх слоя полупроводника n-типа, слой полупроводника GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) p-типа, сформированный на гетероструктуре GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) с собственным типом проводимости, завершающий тонкий метаморфный слой полупроводника InGaAs p-типа, где значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, плавно либо резко изменяются, одновременно либо по отдельности, в диапазонах 0.3>x>0 и 0.030>y>0.004, формируя тем самым варизонный полупроводниковый материал.

2. Светодиод белого свечения по п. 1, отличающийся тем, что гетероструктура с собственным типом проводимости, сформированная из слоев полупроводниковых твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), не содержит квантовые ямы.

3. Светодиод белого свечения по п. 1, отличающийся тем, что гетероструктура с собственным типом проводимости из слоев твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) содержит одну или более квантовые ямы, а значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, в слоях квантовых ям превосходят значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, в слоях квантового барьера, одновременно либо по отдельности.

4. Светодиод белого свечения по п. 3, отличающийся тем, что толщина слоя квантовой ямы GaP1-x-yAsxNy составляет от 5 до 15 нм, а толщина слоя квантового барьера InyGa1-yN составляет от 5 до 30 нм.

5. Светодиод белого свечения по п. 1, отличающийся тем, что слой полупроводника n-типа сформирован на подложке, и эта подложка выполнена из GaP или Si.

6. Светодиод белого свечения по п. 1, в котором во время выращивания методом молекулярно-пучковой эпитаксии в качестве легирующих примесей использован, по меньшей мере, один из элементов Si или Be.

7. Светодиод белого свечения по п. 1, отличающийся тем, что спектр электролюминесценции представляет собой непрерывный спектр излучения в диапазоне от 400 до 1050 нм.

8. Светодиод белого свечения по п. 1, в котором для улучшения омического контакта в качестве завершающего слоя используется тонкий метаморфный слой полупроводника InGaAs, который частично удаляется после формирования металлических электродов.

9. Светодиодная гетероструктура, излучающая белый свет, содержащая слой полупроводника η-типа, сформированный из полупроводникового твердого растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), гетероструктуру с собственным типом проводимости, сформированную из полупроводниковых слоев твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>х>0, 0.030>у>0.004), сформированную поверх слоя полупроводника n-типа, слой полупроводника GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) p-типа, сформированный на гетероструктуре GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) с собственным типом проводимости; значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, плавно либо резко изменяются, одновременно либо по отдельности, в диапазонах 0.3>x>0 и 0.030>y>0.004, формируя тем самым варизонный полупроводниковый материал.

10. Светодиодная гетероструктура по п. 9, отличающаяся тем, что гетероструктура с собственным типом проводимости, сформированная из слоев полупроводниковых твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004), не содержит квантовые ямы.

11. Светодиодная гетероструктура по п. 9, отличающаяся тем, гетероструктура с собственным типом проводимости из слоев твердых растворов GaP1-x-yAsxNy (0.3>x>0, 0.030>y>0.004) содержит одну или более квантовые ямы, а значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, в слоях квантовых ям превосходят значения мольных долей азота, y, и мышьяка, x, в слоях квантового барьера, одновременно либо по отдельности.

12. Светодиодная гетероструктура по п. 11, отличающаяся тем, что толщина слоя квантовой ямы GaP1-x-yAsxNy составляет от 5 до 15 нм, а толщина слоя квантового барьера InyGa1-yN составляет от 5 до 30 нм.

13. Светодиодная гетероструктура по п. 9, отличающаяся тем, что слой полупроводника n-типа сформирован на подложке, и эта подложка выполнена из GaP или Si.

14. Светодиодная гетероструктура по п. 9, отличающаяся тем, что во время выращивания методом молекулярно-пучковой эпитаксии в качестве легирующих примесей использован, по меньшей мере, один из элементов Si или Be.

15. Светодиодная гетероструктура по п. 9, отличающаяся тем, что для улучшения омического контакта в качестве завершающего слоя используется тонкий метаморфный слой полупроводника InGaAs, который частично удаляется после формирования металлических электродов.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам получения эмиссионных слоев, в частности для органических светоизлучающих диодов. Способ нанесения эмиссионного слоя органического светоизлучающего диода на подложку из стекла или полимера, покрытую слоем анода, включает получение раствора, содержащего люминофорсодержащее соединение и проводящий материал, и нанесение тонкой пленки из полученного раствора на упомянутую подложку.

Изобретение относится к осветительным устройствам, включающим в себя белые светоизлучающие диоды (СИД) на основе люминофоров. Технический результат - создание осветительного устройства, характеризующегося белым внешним видом в выключенном состоянии.

Изобретение относится к микроэлектронике, оптической и оптоэлектронной технике, устройствам полупроводниковых светодиодов. В устройстве полупроводникового светодиода, излучающего через рассеивающую поверхность прозрачной пластины и содержащего в ней светогенерирующую область, в соответствии с изобретением, на поверхности пластины в качестве рассеивателя закреплен слой прозрачных частиц с большим, чем у окружающей среды, показателем преломления и меньшим длины волны зазором между частицей и поверхностью.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является увеличение эффективности освещения.

Изобретения относятся к светотехнике и могут быть использованы при изготовлении светодиодных устройств для общего освещения. Композиция для получения оптически прозрачного материала содержит компоненты в следующих пропорциях: 100 вес.

Настоящее изобретение относится к способу получения галогендиалкоксидов индия (III) общей формулы InX(OR)2 с Х=F, Cl, Br, I и R = алкильный остаток, алкилоксиалкильный остаток.

Изобретение может быть использовано в производстве белых светодиодов. Проблема, подлежащая решению в настоящем изобретении, состоит в том, чтобы экономически эффективно преодолеть ряд недостатков, таких как стробоскопический эффект светодиодов переменного тока и проблемы с диссипацией тепла, возникающие при интегрировании множества светодиодов.

Изобретение относится к полупроводниковым нитридным наногетероструктурам и может быть использовано для изготовления светодиодов видимого диапазона с длиной волны 460±5 нм.

Изобретение относится к области полупроводниковой светотехники, а именно к светодиодным лампам. Светодиодная лампа содержит колбу из прозрачного материала, сменный излучающий элемент и средство фиксации в виде электропатрона.

Группа изобретений относится к полупроводниковой технике на основе нитридов, а именно к способу формирования темплейта для светоизлучающего устройства, а также к конструкции самого прибора.

Изобретение относится к светоизлучающим диодам, содержащим эпитаксиальные структуры на основе нитридных соединений металлов III группы. Светоизлучающий диод содержит эпитаксиальную структуру на основе твердых растворов нитридов металлов третьей группы, включающую расположенные последовательно в направлении эпитаксиального роста слой n-типа проводимости, активный слой с p-n-переходом, слой p-типа проводимости, а также металлические контактные площадки к слою n-типа проводимости, размещенные в углублениях, сформированных в эпитаксиальной структуре на уровне слоя n-типа проводимости, при этом светоизлучающий диод содержит металлический p-контактный слой, предназначенный для использования его в качестве положительного электрода, нанесенный поверх слоя p-типа проводимости, изоляционный слой, покрывающий металлический p-контактный слой и внутреннюю боковую поверхность углублений, сформированных в эпитаксиальной структуре, и металлический p-контактный слой, предназначенный для использования его в качестве отрицательного электрода, покрывающий изоляционный слой и контактирующий с каждой металлической контактной площадкой к слою p-типа проводимости, согласно изобретению металлические контактные площадки к слою n-типа проводимости в горизонтальной плоскости сечения светоизлучающего диода имеют вид двух узких протяженных полос, каждая из которых расположена на периферии одной из половин указанного сечения и проходит вдоль большей части ее границы с отступом от нее, первый и второй концевые участки одной полосы расположены с зазором соответственно относительно первого и второго концевого участка второй полосы, при этом указанные полосы образуют фигуру, конфигурация которой соответствует конфигурации периметра светоизлучающего диода, имеющую разрыв в серединной ее части. Изобретение обеспечивает повышение однородности плотности тока в активной области светодиода и уменьшение последовательного электрического сопротивления. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области оптики и касается способа визуализации двухмикронного лазерного излучения. Визуализация осуществляется путем облучения двухмикронным лазерным излучением образца, имеющего спектральную полосу поглощения, близкую к спектральной полосе лазерного излучения. В качестве образца используют порошок из размолотого монокристалла СаF2:Но. Порошок наносят с помощью связующего материала на плоскую поверхность, которая отражает двухмикронное излучение. Технический результат заключается в упрощении способа и обеспечении высокого контраста и разрешающей способности в широком диапазоне плотности мощности излучения. 1 ил.

Полупроводниковое светоизлучающее устройство содержит полупроводниковую структуру, содержащую светоизлучающий слой; люминесцентный материал, размещенный на пути света, излучаемого светоизлучающим слоем; и термоконтактный материал, размещенный в прозрачном материале; причем термоконтактный материал не производит конверсии длины волны света, излучаемого светоизлучающим слоем; термоконтактный материал имеет большую теплопроводность, чем теплопроводность прозрачного материала; термоконтактный материал размещен для рассеяния теплоты от люминесцентного материала; термоконтактный материал имеет медианный размер частиц больше чем 10 мкм; и коэффициент преломления термоконтактного материала отличается от коэффициента преломления прозрачного материала менее чем на 10% . Изобретение обеспечивает исключение возможности нежелательного смещения цветового тона и снижения светового выхода. 2 н. и 18 з.п.ф-лы, 6 ил.

Предложено светоизлучающее устройство, способное снизить затухание света в элементе и имеющее высокую световую отдачу, и способ изготовления светоизлучающего устройства. Светоизлучающее устройство содержит светоизлучающий элемент, имеющий светопроводящий элемент и многослойную полупроводниковую часть, электроды, расположенные на многослойной полупроводниковой части в этом порядке. Светоизлучающий элемент содержит первую область и вторую область со стороны светопроводящего элемента. Светопроводящий элемент содержит третью область и четвертую область со стороны светоизлучающего элемента. Первая область имеет неравномерное расположение атомов по сравнению со второй областью. Третья область имеет неравномерное расположение атомов по сравнению с четвертой областью. Первая область непосредственно соединена с третьей областью. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

В изобретении раскрыты светоизлучающее устройство и способ его изготовления. Светоизлучающее устройство содержит первый слой, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности, при этом упомянутая верхняя поверхность содержит первый материал с первым типом проводимости и имеет множество углублений в по существу плоской поверхности, причем упомянутые верхняя и нижняя поверхности характеризуются расстоянием между ними, являющимся меньшим в упомянутых углублениях, чем в областях вне упомянутых углублений; активный слой, лежащий над упомянутой верхней поверхностью упомянутого первого слоя, при этом упомянутый активный слой способен генерировать свет, характеризуемый длиной волны, когда в нем рекомбинируют дырки и электроны; второй слой, содержащий второй материал с вторым типом проводимости, причем упомянутый второй слой содержит слой покрытия, имеющий верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, при этом упомянутая нижняя поверхность лежит над упомянутым активным слоем и соответствует по форме упомянутому активному слою, а в упомянутой верхней поверхности имеются выемки, которые заходят в упомянутые углубления; и подложку, на которой сформирован упомянутый первый слой, при этом упомянутая подложка имеет период кристаллической решетки, достаточно отличающийся от периода кристаллической решетки упомянутого первого материала, чтобы вызвать образование дислокаций в упомянутом первом слое, причем упомянутые углубления характеризуются нижней точкой, которая наиболее близка к упомянутой подложке, при этом упомянутые углубления расположены так, что упомянутая нижняя точка каждого из упомянутых углублений лежит на разной из упомянутых дислокаций. Изобретение обеспечивает повышение эффективности излучения. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Светодиод содержит подложку, светоизлучающую структуру, первый электрод, второй электрод. На подложке выполнен электропроводящий, прозрачный для излучаемого света U-образный подвес для светоизлучающей структуры. Подвес лежит на подложке одной ветвью и жестко связан с ней. Между ветвями в направлении от подложки выполнена жестко связанная с ветвями последовательность элементов. Элементы - изолирующий слой, первый электрод, слой, выполняющий функцию зеркала и теплоотвода, светоизлучающая структура. Изготавливают светодиод следующим образом. На подложке формируют многослойный пленочный элемент. При этом используют материалы, геометрию его слоев и встроенные механические напряжения, обеспечивающие получение светоизлучающей структуры и электропроводящего, прозрачного для излучаемого света U-образного подвеса. На стадии формирования пленочного элемента изготавливают последовательно слоевой ансамбль со встроенными механическими напряжениями, ансамбль слоев светоизлучающей структуры. В отношении последнего формируют два участка, расположенных друг относительно друга с зазором глубиной до слоевого ансамбля со встроенными механическими напряжениями. Получают участки пленочного элемента - соответствующий лежащей на подложке ветви, соответствующий ветви, связанной со светоизлучающей структурой, и соответствующий петле. На участке пленочного элемента, соответствующем лежащей на подложке ветви, формируют изолирующий слой, на котором изготавливают первый электрод. На участке пленочного элемента, соответствующем ветви, связанной со светоизлучающей структурой, изготавливают слой, выполняющий функцию зеркала и теплоотвода. Затем пленочный элемент частично отделяют от подложки, оставляя его связанным на участке пленочного элемента, соответствующем лежащей на подложке ветви. Производят трансформацию под действием встроенных механических напряжений слоевого ансамбля со встроенными механическими напряжениями в U-образный подвес с петлей и расположением получаемой светоизлучающей структуры между ветвями. При отделении осуществляют переворот ансамбля слоев светоизлучающей структуры со слоем, выполняющим функцию зеркала и теплоотвода, и размещение последнего в контакте с первым электродом с образованием жесткой связи. Изобретение обеспечивает повышение эффективности преобразования электрической энергии в световую и теплоотвода, возможность снижения размеров светодиодов и интеграции с другими оптоэлектронными приборами на одной подложке. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему материал (2) для преобразования первичного света (4) во вторичный свет (5), при этом материал (2) для преобразования содержит преобразующий фотолюминесцентный материал (15), который деградирует до непреобразующего фотолюминесцентного материала со временем, когда материал (2) для преобразования освещается первичным светом (4). Материал (2) для преобразования приспособлен так, что, когда материал (2) для преобразования освещается первичным светом (4), относительное снижение концентрации преобразующего фотолюминесцентного материала (15) в материале (2) для преобразования больше, чем относительное снижение интенсивности вторичного света (5). Это позволяет осветительному устройству обеспечивать лишь немного сниженную поглощательную способность для первичного света, даже если большая часть фотолюминесцентного материала обесцветилась, и, следовательно, более длительный срок эксплуатации, при одной и той же или немного сниженной интенсивности вторичного света. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано при изготовлении источников света, используемых в составе светотехнического оборудования для общего и местного наружного и внутреннего освещения. Техническим результатом является уменьшение осевых габаритов лампы и улучшение условий теплообмена между платой светодиодов и окружающей средой. Светодиодная лампа содержит выпуклый рассеиватель, плату со светодиодами, установленную с торцевой стороны полого радиатора, и средство соединения с цепью электропитания, размещенное в полости радиатора. Технический результат достигается за счет того, что в полости радиатора размещен тонкостенный цилиндр, выполненный из теплопроводного электроизоляционного материала. Между платой и упомянутым цилиндром с возможностью теплообмена установлена металлическая диафрагма, при этом на нижнем основании тонкостенного цилиндра выполнено средство соединения с цепью электропитания. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для разработок и производства высокоэффективных источников с управляемым спектром излучения. Источник излучения выполнен в виде двух тонких (менее 0,5 мм) пластин из термостойкого стекла, склеенных вакуумплотно по периметру, на которые нанесены пленочные электроды, на одной - прозрачный, на другой - отражающий. Между пластинами плотно к ним присоединена микроканальная пластина (МКП) с нанесенными не сплошным слоем на полупроводящую поверхность ее каналов нанопорошками люминофоров и эмиттера электронов. В МКП происходит эмиссия электронов, усиление их потока и катодолюминесценция (излучение). К пластине с прозрачным электродом с внешней от корпуса стороны присоединена съемная прозрачная пластина с нанесенным внутри нее или на ее поверхности нанопорошком материала со свойством спектрального преобразования излучения. Микроканалы МКП, имеющие длину L и диаметр w, наклонены под углом φ к линиям поля от приложенного между пленочных электродов постоянного или переменного напряжения V так, что действующее на участках канала напряжение, оцениваемое формулой V(w/L)tgφ, устанавливается в зависимости от свойств выбираемых люминофоров и эмиттера электронов. Изобретение обеспечивает расширение спектрального диапазона, управление спектральными характеристиками, повышение эффективности электронно-фотонных и электро-оптических преобразований. 4 ил.

Использование: для получения управляемой последовательности мощных лазерных импульсов. Сущность изобретения заключается в том, что лазер-тиристор содержит катодную область (1), включающую подложку n-типа проводимости (2), широкозонный слой n-типа проводимости (3), анодную область (4), включающую контактный слой p-типа проводимости (5), широкозонный слой p-типа проводимости (6), одновременно являющийся слоем оптического ограничения лазерной гетероструктуры и эмиттером, инжектирующим дырки в активную область (13), первую базовую область (7), слой p-типа проводимости (8), вторую базовую область (9), слой n-типа проводимости (10), волноводную область (12), оптический Фабри-Перо резонатор, образованный естественно сколотой гранью (14) с нанесенным просветляющим покрытием и естественно сколотой гранью (15), первый омический контакт (16), второй омический контакт (18), мезаканавку (19), третий омический контакт (20), при этом параметры материалов слоев первой и второй базовых областей удовлетворяют определенным выражениям. Технический результат: обеспечение возможности увеличения пиковой выходной оптической мощности и снижение амплитуды сигнала управления. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх