Lichtemittierendes Halbleiterbauelement, lichtemittierendes Halbleiterbauteil und Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements

Es werden ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement, ein lichtemittierendes Halbleiterbauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements angegeben .

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen verbesserten Lichtemitter mit gerichteter, schmalbandiger Emission für die Erzeugung von weißem Licht beziehungsweise von

schmalbandigem, sichtbarem Licht zu realisieren. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein lichtemittierendes Halbleiterbauteil mit einem solchen Lichtemitter anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein solcher Lichtemitter besonders kostengünstig herstellbar ist.

Bei dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement handelt es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip, einen

Laserdiodenchip oder einen Superlumineszenzdiodenchip . Im Betrieb des lichtemittierenden Halbleiterbauelements wird im lichtemittierenden Halbleiterbauelement elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich zwischen UV-Strahlung und

Infrarotstrahlung, insbesondere sichtbares Licht erzeugt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement einen ersten Spiegel. Der erste Spiegel ist dazu ausgebildet, im Betrieb im lichtemittierenden Halbleiterbauelement erzeugtes Licht mit einer bestimmten Reflektivität zu reflektieren. Beispielsweise beträgt die Reflektivität des ersten Spiegels wenigstens 50 %, vorzugsweise wenigstens 75 %, insbesondere wenigstens 90 %.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement eine erste leitende Schicht. Bei der ersten leitenden Schicht handelt es sich beispielsweise um eine Halbleiterschicht, die n- oder p-dotiert sein kann. Bei der ersten leitenden Schicht kann es sich insbesondere auch um eine Abfolge mehrerer

Schichten handeln, welche in einer Wachstumsrichtung direkt übereinander angeordnet sind und den gleichen

Leitfähigkeitstyp aufweisen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement eine lichtemittierende Schichtenfolge. Bei der lichtemittierenden Schichtenfolge handelt es sich um den aktiven Bereich des lichtemittierenden Halbleiterbauelements, in dem im Betrieb des lichtemittierenden Halbleiterbauelements das vom

Halbleiterbauelement abgestrahlte Licht erzeugt wird.

Beispielsweise umfasst die lichtemittierende Schichtenfolge wenigstens eine Schicht, vorzugsweise eine Vielzahl von

Schichten. Die lichtemittierende Schichtenfolge kann

beispielsweise als pn-Übergang, als Doppelheterostruktur, als Einfachquantentopfstruktur oder insbesondere als

Mehrfachquantentopfstruktur ausgebildet sein. Die

lichtemittierende Schichtenfolge ist dabei an einer dem ersten Spiegel abgewandten Seite der ersten leitenden Schicht angeordnet . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement eine zweite leitende Schicht an einer der ersten leitenden Schicht abgewandten Seite der lichtemittierenden Schichtenfolge. Bei der zweiten leitenden Schicht handelt es sich um eine p- oder n-dotierte Schicht. Die zweite leitende Schicht weist dabei den zur ersten leitenden Schicht ungleichnamigen

Leitfähigkeitstyp auf. Auch die zweite leitende Schicht kann mehrere Schichten umfasst, die in einer Wachstumsrichtung direkt übereinander angeordnet sind und die alle den gleichen Leitfähigkeitstyp aufweisen.

Beispielsweise ist die erste leitende Schicht n-dotiert und die zweite leitende Schicht ist p-dotiert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements basieren der erste Spiegel, die erste leitende Schicht, die lichtemittierende Schichtenfolge und die zweite leitende Schicht auf einem III-Nitrid-

Verbindungshalbleitermaterial . Das heißt, neben den leitenden Schichten und der lichtemittierenden Schichtenfolge ist auch der erste Spiegel mit einem Halbleitermaterial gebildet und zwar im gleichen Materialsystem, wie die genannten Schichten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements ist der erste Spiegel elektrisch leitfähig. Das heißt, über den ersten Spiegel kann eine

Stromeinprägung insbesondere in die lichtemittierende

Schichtenfolge erfolgen. Mit anderen Worten sind keine

Durchkontaktierungen durch den ersten Spiegel notwendig, sondern der erste Spiegel weist an sich schon eine elektrische Leitfähigkeit auf, die insbesondere dazu geeignet und ausgebildet ist, eine Bestromung der lichtemittierenden Schichtenfolge zum bestimmungsgemäßen Gebrauch des

lichtemittierenden Halbleiterbauelements zu ermöglichen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements ist der erste Spiegel eine periodische Abfolge homoepitaktischer Materialien mit sich

unterscheidendem Brechungsindex. Das heißt, der erste Spiegel weist mehrere Spiegelschichten auf, die sich durch ihren Brechungsindex voneinander unterscheiden. Dabei sind die Spiegelschichten als periodische Abfolge homoepitaktischer Materialien ausgebildet. Die Spiegelschichten des ersten Spiegels unterscheiden sich also nicht hinsichtlich des verwendeten III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials, sondern sie sind homoepitaktisch übereinander aufgewachsen. Mit anderen Worten unterscheidet sich die

Materialzusammensetzung der Spiegelschichten des ersten

Spiegels abgesehen von einer Dotierung nicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements wird ein lichtemittierendes

Halbleiterbauelement angegeben mit

- einem ersten Spiegel,

- einer ersten leitenden Schicht,

- einer lichtemittierenden Schichtenfolge an einer dem ersten Spiegel abgewandten Seite der ersten leitenden Schicht, und

- einer zweiten leitenden Schicht an einer der ersten

leitenden Schicht abgewandten Seite der lichtemittierenden Schichtenfolge, wobei

- der erste Spiegel, die erste leitende Schicht, die

lichtemittierende Schichtenfolge und die zweite leitende Schicht auf einem III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basieren,

- der erste Spiegel elektrisch leitfähig ist, und

- der erste Spiegel eine periodische Abfolge

homoepitaktischer Materialien mit sich unterscheidendem

Brechungsindex ist.

Der erste Spiegel, die erste leitende Schicht, die

lichtemittierende Schichtenfolge und die zweite leitende Schicht sind dabei entlang einer Stapelrichtung übereinander angeordnet. Insbesondere ist es möglich, dass die Schichten in der angegebenen Reihenfolge direkt aufeinanderfolgen und aneinander angrenzend angeordnet sind. Lichtemitter auf Basis von Gruppe-III-Nitriden dienen als

Basis von LED Leuchtmitteln, Scheinwerfern und als blaue bis grüne Laser unter anderem für Blu-Ray Abspielgeräte und

Laser-basierte Projektion. Insbesondere bei der Erzeugung von weißem Licht geht man heutzutage meist von einer blauen LED und einem Leuchtstoff aus. Alternativ kann man weißes Licht auch durch eine geeignete Kombination von drei oder mehr LEDs mit schmalbandiger Emission im blauen, grünen und roten

Wellenlängenbereich erzeugen. Jedoch lässt sich mit letzterer Methode für Beleuchtungszecke nur wenig geeignetes Licht erzeugen. Daher wird das quasikontinuierliche Spektrum, das mit Hilfe von Leuchtstoffen erzeugt werden kann, bevorzugt.

Neben der Erzeugung von weißem Licht ist prinzipiell auch die Erzeugung von preiswerten, schmalbandigen Lichtquellen bei anderen Wellenlängen des sichtbaren und ultravioletten

Spektralbereichs interessant. Dies ist zum Beispiel für

Anwendungen in der biologischen und chemischen Analytik und Diagnostik wichtig, wo der Einsatz aufwendiger und daher teurer Laser häufig limitierend auf die Verbreitung

modernster Technologien wirkt. Weiterhin sind

Projektionstechniken denkbar, bei denen eine leistungsfähige grüne Lichtquelle durch effiziente Farbkonversion von blau nach grün erreicht werden könnte. Dies ist bislang mit

Nitrid-basierten Lichtemittern nur stark verlustbehaftet möglich . Die zur Erzeugung von weißem oder längerwelligem Licht eingesetzten Leuchtstoffe besitzen meist nur in einem

schmalen Wellenlängenbereich des anregenden Lichts einen hohen Wirkungsgrad der Konversion. Weißlichtquellen, welche schmalbandige Lichtquellen als primäre Anregungsquelle nutzen, deren Emissionsspektrum exakt auf diese

Anregungswellenlängen abgestimmt ist, besitzen somit inhärent eine höhere Effizienz. Es ist daher erstrebenswert, solche schmalbandigen Primärlichtquellen möglichst einfach und zuverlässig herzustellen.

Lichtemittierende Nitrid-Schichten, zum Beispiel Indium- Gallium-Nitrid, besitzen nun aber aufgrund ihrer

Materialeigenschaften nur sehr breitbandige

Emissionsspektren. Dementsprechend ist die Emission von entsprechenden Leuchtdioden (LED) viel breiter als das

Anregungsspektrum der Leuchtstoffe für die Konversion in weißes Licht. Zusätzlich verschiebt aus Gründen besonderer Materialeigenschaften der Nitride die Emission der LED stark mit der elektrischen Stromdichte. Durch Einbettung der LED- Struktur in einen Resonator aus zwei Spiegeln kann

prinzipiell eine schmalbandige und gerichtete Emission erreicht werden. In der Halbleitertechnologie können solche Spiegel durch Aufbringung einer periodischen Folge von

Schichtpaaren erzeugt werden, wobei die Schichten

unterschiedliche Brechungsindizes und eine an den jeweiligen Brechungsindex angepasste Schichtdicke aufweisen müssen.

Solche Spiegel werden allgemein als Bragg-Spiegel bezeichnet. Sie werden bevorzugt bei der Herstellung vertikal

emittierender Laser- und Leuchtdioden eingesetzt, die

besonders kleine Abmessungen und daher kompakte Bauformen ermöglichen. Wichtige Kriterien für die Wahl der Materialien für die Bragg-Spiegel bei Halbleiterbauelementen sind die Stromleitfähigkeit und die Gitteranpassung zu umliegenden Schichten und insbesondere zum Substrat. Derzeit liegen die Hauptprobleme von Nitrid-basierten Bragg-Spiegeln sowohl in der Verspannung des Systems, welches zu einer Verbiegung des Substrats oder sogar einem Reißen der gewachsenen Schichten führen kann, als auch in der Stromleitfähigkeit solcher

Spiegel . Es existiert zwar die Möglichkeit, gitterangepasste

GaN/AlInN-Schichten für die Spiegelherstellung zu verwenden, aber dieses System erfordert lange Wachstumszeiten, da viele extreme Temperaturwechsel und langsame Wachstumsraten

essentiell für gute Schichteigenschaften des AlInN notwendig sind. Auch in diesem System sind inhärent hohe elektronische Barrieren an den Grenzflächen vorhanden, die zu einer

reduzierten Stromleitfähigkeit führen.

Statt verschiedene Materialien miteinander zu kombinieren, um entsprechende Brechungsindex-Unterschiede zu erreichen, wird vorliegend von der Überlegung Gebrauch gemacht, dass man einen solchen Effekt auch durch hohe Dotierung mit einem im Kristall sehr gut löslichen Fremdatom erreichen kann. Durch Dotieren mit sogenannten Donatoren kann die Elektronendichte im Leitungsband des Halbleiters dauerhaft erhöht werden. Bei sehr hohen Dotierungen kann es zur sogenannten Burstein-Moss- Verschiebung der Bandlücke zu größeren Energien kommen. Dies wirkt sich unmittelbar auch auf den Brechungsindex aus, der im dotierten Material gegenüber demselben, aber undotierten beziehungsweise nur geringfügig dotierten Material verringert ist. Dieser Brechungsindexunterschied ist in der Regel geringer als für heterogene Materialien. In der Folge

entstehen durch eine periodische Abfolge hoch- und niedrigdotierter Schichten Bragg-Spiegel mit einer schmalbandig erhöhten Reflexion. Leuchtdioden im sichtbaren Spektralbereich aus Nitrid- Halbleitern erreichen deutlich höhere Lichtausbeuten als Laserdioden, die zudem deutlich komplizierter in ihrer

Herstellung sind. Während für allgemeine Beleuchtungszwecke eine räumlich isotrope Abstrahlcharakteristik vorteilhaft ist, ist für viele Anwendungen jedoch eine gerichtete

Lichtemission erwünscht.

Um zum Beispiel speziell auf großen Distanzen eine

Verbesserung der Beleuchtung zu erzielen, sind in

Kraftfahrzeugen inzwischen auch laserbasierte Lichtquellen für das Fernlicht im Einsatz. Hier wird mit einem blauen Laser ein Lumineszenzkonverter beleuchtet und dessen

Emission, zusammen mit der Laseremission, ergibt in der

Mischung eine punktförmige, weiße Lichtquelle, die mittels abbildender Optiken eine gerichtete Abstrahlcharakteristik aufweist und damit auf große Distanzen einen brillanten

Lichtfleck erzeugt. Die eingesetzten Laser sind sogenannte Kantenemitter, bei denen die Lichtauskopplung über seitlich erzeugte Facetten im Halbleitermaterial erfolgt. Dies hat den Nachteil, dass der Lichtstrahl eine hohe Asymmetrie aufweist und in einer Richtung mit zunehmendem Abstand schnell

aufweitet. Für die Abbildung auf einen möglichst kleinen, intensiven Leuchtfleck existiert somit ein Problem.

Dieses Problem kann zwar durch speziell angepasste

Linsensysteme behoben werden, führt aber zu erhöhten

Herstellungskosten und größerer Fehleranfälligkeit. Neben den bislang verwendeten Kantenemittern sind prinzipiell auch vertikale Laser denkbar, bei denen die Lichtauskopplung über die Oberfläche des Halbleitersubstrats erfolgt. Da die Fläche der Lichtauskopplung zum einen in einfachster Weise

radialsymmetrisch hergestellt werden kann, besitzen solche Oberflächenemitter ein ideales Strahlprofil und benötigen keine korrigierenden Optiken. Solche Laser benötigen aber hochreflektierende Spiegel, um Lasertätigkeit zu erreichen, die bevorzugt aus Bragg-Spiegeln kristallographisch

angepasster Materialien hergestellt werden. Da im Gruppe-III- Nitrid-System die Brechungsindexunterschiede gering und die Verspannungen groß sind, ist die Herstellung solcher

Oberflächenemitter besonders schwierig. Bislang gibt es nur optisch gepumpte oder gepulst elektrisch gepumpte vertikal emittierende Laser, typischerweise auf Basis von

gitterangepasstem AlInN und GaN, wobei die oben genannten Probleme des Wachstums und der Stromleitfähigkeit

fortbestehen [Cosendey et al . , Applied Physics Letters 101, 151113 (2012) ] .

Überraschend hat sich nun gezeigt, dass im Materialsystem der III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialen ein Spiegel durch eine periodische Abfolge homoepitaktischer Materialien mit sich unterscheidendem Brechungsindex gebildet werden kann. Dieser Spiegel induziert mit Vorteil keine oder kaum

Verspannung in das lichtemittierende Halbleiterbauelement und kann elektrisch leitend ausgebildet werden. Mit dem Spiegel ist es möglich, lichtemittierende Halbleiterbauelemente wie Leuchtdioden, Superlumineszenzdioden oder Laserdioden zu erzeugen, die Licht hoher Strahlqualität durch eine

Hauptfläche abstrahlen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements ist der erste Spiegel eine periodische Abfolge hochbrechender Spiegelschichten und niedrigbrechender Spiegelschichten, wobei sich die hochbrechenden

Spiegelschichten und die niedrigbrechenden Spiegelschichten durch die Konzentration eines Dotierstoffs voneinander unterscheiden. Insbesondere sind die hochbrechenden

Spiegelschichten und die niedrigbrechenden Spiegelschichten im gleichen Materialsystem gebildet und weisen abgesehen von der unterschiedlichen Konzentration des Dotierstoffs dieselbe Materialzusammensetzung auf. Der unterschiedliche

Brechungsindex der niedrigbrechenden Spiegelschichten und der hochbrechenden Spiegelschichten ist durch die

unterschiedliche Konzentration des Dotierstoffs in den

Schichten eingestellt.

Die niedrigbrechenden und die hochbrechenden Spiegelschichten wechseln sich dabei vorzugsweise in regelmäßiger Weise ab und sind direkt aufeinander angeordnet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements weisen die hochbrechenden Spiegelschichten und die niedrigbrechenden Spiegelschichten denselben Dotierstoff auf. Dabei ist beispielsweise die

Dotierstoffkonzentration in den niedrigbrechenden

Spiegelschichten größer als in den hochbrechenden

Spiegelschichten. Durch den Unterschied in der

Dotierstoffkonzentration ist der Unterschied im

Brechungsindex zwischen den unterschiedlichen

Spiegelschichten begründet. Der Brechungsindexunterschied zwischen den niedrigbrechenden Spiegelschichten und den hochbrechenden Spiegelschichten kann dabei wenigstens 1 %, insbesondere wenigstens 2 % betragen. Durch die Abfolge der niedrigbrechenden und der hochbrechenden Spiegelschichten, die jeweils den Dotierstoff aufweisen, ist ein elektrisch leitfähiger Bragg-Spiegel gebildet.

Beispielsweise sind die hochbrechenden Spiegelschichten nominell undotiert und der Dotierstoff wird während der Herstellung des Spiegels nur in die niedrigbrechenden

Spiegelschichten eingebracht. Aus den niedrigbrechenden

Spiegelschichten kann dann eine Diffusion des Dotierstoffs in die angrenzenden hochbrechenden Spiegelschichten erfolgen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements ist der Dotierstoff in den

hochbrechenden Spiegelschichten und den niedrigbrechenden Spiegelschichten Zinn oder Germanium.

Die Spiegelschichten des ersten Spiegels können dabei insbesondere auf den III-Nitrid- Verbindungshalbleitermaterialien GaN oder AlInGaN basieren. Die Dotierstoffe Zinn und Germanium sind für das angegebene Materialsystem Donatoren und führen zu einer n-Dotierung der Spiegelschichten, so dass der erste Spiegel insgesamt n- leitend ausgebildet ist.

Insbesondere Germanium hat sich als besonders gut geeigneter Dotierstoff zur Ausbildung von Spiegelschichten mit

unterschiedlichem optischem Brechungsindex herausgestellt. Im Unterschied beispielsweise zum Dotierstoff Silizium kann mit dem Dotierstoff Germanium auch bei einer Herstellung des lichtemittierenden Halbleiterbauelements in einem MOVPE- Reaktor eine hohe Dotierstoffkonzentration von größer ₁₀ 19 pro Kubikzentimeter erreicht werden, ohne dass es zu einer unerwünschten Aufrauung der dotierten Schichten kommt. Im Unterschied dazu kann eine Dotierung mit dem n-Dotierstoff Silizium während des MOVPE-Wachstums bei hohen

Dotierstoffkonzentrationen zu einer ungewünschten Aufrauung der dotierten Schichten führen, was insbesondere die

Herstellung eines Spiegels mit klar voneinander abgegrenzten Schichten erschweren kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements weisen die niedrigbrechenden

Spiegelschichten eine Dotierstoffkonzentration von wenigstens

2xl0 ¹⁹ cm ^J auf und die hochbrechenden Spiegelschichten weisen eine Dotierstoffkonzentration von weniger als 1x1019 cm ^~ 3 auf. Insbesondere weisen die niedrigbrechenden

Spiegelschichten eine Dotierstoffkonzentration von wenigstens

ÖX ₁₀ 19 cm ^J und die hochbrechenden Spiegelschichten eine Dotierstoffkonzentration von höchstens 5x10^- cm ^~ 3 auf. Insbesondere bei der Verwendung von Germanium als Dotierstoff hat es sich zudem als überraschend vorteilhaft herausgestellt, wenn die Dotierstoffkonzentration für die hochbrechenden Spiegelschichten wenigstens 10-- cm-3 beträgt.

Das heißt, auch für die hochbrechenden Spiegelschichten ist eine gewisse Konzentration des Dotierstoffs vorteilhaft. Dies stellt zum einen sicher, dass der erste Spiegel eine

elektrische Leitfähigkeit aufweist, die groß genug ist, um die lichtemittierende Schichtenfolge durch den ersten Spiegel hindurch im Betrieb zu bestromen. Zum anderen hat sich herausgestellt, dass insbesondere für den Dotierstoff

Germanium, der Brechungsindex im Bereich von einer

Dotierstoffkonzentration von ΙΟ-^ cm ^~ 3 _{e n} Maximum aufweist, so dass ein besonders hoher Brechungsindexunterschied

zwischen den Spiegelschichten des Spiegels erreicht werden kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements ist an einer Grenzfläche zwischen einer niedrigbrechenden Spiegelschicht und einer hochbrechenden Spiegelschicht ein weiterer Dotierstoff eingebracht, der sich vom Dotierstoff unterscheidet. Handelt es sich bei dem

Dotierstoff beispielsweise um Zinn oder Germanium, so kann es sich bei dem weiteren Dotierstoff insbesondere um Silizium handeln. Der weitere Dotierstoff ist beispielsweise an der Grenzfläche zwischen einer niedrigbrechenden Spiegelschicht und einer hochbrechenden Spiegelschicht in die

niedrigbrechende Spiegelschicht eingebracht.

Insbesondere kann der weitere Dotierstoff in hoher

Konzentration, aber nur in einem kleinen Bereich der

niedrigbrechenden Spiegelschicht eingebracht sein. Insbesondere kann der weitere Dotierstoff derart eingebracht sein, dass höchstens eine Monolage des weiteren Dotierstoffs zwischen der niedrigbrechenden Schicht und der hochbrechenden Schicht vorhanden ist. Der weitere Dotierstoff kann

beispielsweise als sogenannte Delta-Dotierung eingebracht sein. Dazu wird das Wachstum des Spiegels bei der Herstellung unterbrochen, um höchstens eine Monolage, insbesondere höchstens eine halbe Monolage, des Dotierstoffs aufzubringen. Insbesondere bei der Verwendung von Silizium als weiteren

Dotierstoff kann dieser eine eventuell unerwünschte Diffusion des Dotierstoffs zwischen den unterschiedlichen

Spiegelschichten behindern oder verhindern. Auf diese Weise ist es möglich, die Dotierstoffkonzentration in den

Spiegelschichten mit unterschiedlichem optischem

Brechungsindex besonders genau einzustellen und insbesondere nachfolgende Diffusionsprozesse bei der Herstellung oder im Betrieb zu behindern. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements umfasst das lichtemittierende

Halbleiterbauelement einen zweiten Spiegel an einer der lichtemittierenden Schichtenfolge abgewandten Seite der zweiten leitenden Schicht. Der zweite Spiegel kann dabei mit einem der folgenden Materialien gebildet sein: Halbleiter, Isolator, Metall.

Der zweite Spiegel kann gemeinsam mit dem ersten Spiegel einen Resonator für das in der lichtemittierenden

Schichtenfolge erzeugte Licht ausbilden. Bei dem

lichtemittierenden Halbleiterbauelement kann es sich dann insbesondere um einen Laser oder um eine Superlumineszenzdiode handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement dann um einen elektrisch gepumpten vertikalemittierenden Laser handeln. Der zweite Spiegel kann beispielsweise als Metallspiegel ausgebildet sein. In diesem Fall erfolgt eine Auskopplung des Lichts, das im lichtemittierenden Halbleiterbauelement im Betrieb erzeugt wird, durch den ersten Spiegel.. Ferner kann es sich bei dem zweiten Spiegel um einen dielektrischen

Spiegel handeln, der mit einem Isolator gebildet ist. Bei dem dielektrischen Spiegel handelt es sich dann beispielsweise um einen elektrisch isolierenden Bragg-Spiegel . Die Auskopplung des im Betrieb erzeugten Lichts kann dann durch den ersten oder den zweiten Spiegel erfolgen. Schließlich ist es

möglich, dass der zweite Spiegel wie der erste Spiegel durch ein Halbleitermaterial gebildet ist.

Beim zweiten Spiegel kann es sich insbesondere auch um einen n-leitenden Halbleiterspiegel handeln, der bis auf eventuell die Anzahl der Spiegelschichten identisch zum ersten Spiegel ausgebildet sein kann. Zum Anschluss des zweiten Spiegels kann zwischen dem zweiten Spiegel und der zweiten leitenden Schicht ein Tunnelkontakt vorhanden sein, der es ermöglicht, über den n-leitenden zweiten Spiegel die p-Seite des

lichtemittierenden Bauelements elektrisch leitend

anzuschließen. Eine hochdotierte und damit niedrigbrechende Spiegelschicht kann die hoch n-dotierte Schicht des

Tunnelkontakts bilden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Halbleiterbauelements ist der zweite Spiegel gleichartig zum ersten Spiegel ausgebildet, wobei der zweite Spiegel eine geringere Anzahl von Spiegelschichten als der erste Spiegel umfasst und die Reflektivität des zweiten Spiegels geringer ist als die Reflektivität des ersten Spiegels. In dieser Ausführungsform können die Spiegelschichten des zweiten

Spiegels in ihrer Zusammensetzung den Spiegelschichten des ersten Spiegels entsprechen. Eine Auskopplung erfolgt durch den zweiten Spiegel, wozu dieser eine geringere Reflektivität als der erste Spiegel aufweist. Die geringere Reflektivität des zweiten Spiegels kann beispielsweise durch eine

Reduzierung der Spiegelschichten erreicht sein. Sämtliche für den ersten Spiegel beschriebenen Merkmale sind ebenfalls für den zweiten Spiegel offenbart.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein

lichtemittierendes Gruppe-III-Nitrid-basiertes Bauelement angegeben, umfassend

a) einen Resonator mit mindestens einer Verspiegelung, erzeugt durch Epitaxie einer periodischen Abfolge

homoepitaktischer Materialien mit sich unterscheidendem

Brechungsindex,

b) eine lichtemittierende Gruppe-III-Nitrid-Schicht oder Schichtenfolge

c) mindestens eine die Lumineszenz der Gruppe-III-Nitrid- Schicht zumindest teilweise umwandelnde Substanz und/oder weitere Gruppe-III-Nitrid-Schicht.

Unter einer Abfolge niedrig- beziehungsweise hochbrechender homoepitaktischer Materialien wird beispielsweise ein

sogenannter Bragg-Spiegel oder Resonator verstanden.

In einer Ausführungsform ist ein lichtemittierendes Gruppe- III-Nitrid-basiertes Bauelement vorgesehen, gekennzeichnet durch einen Resonator, bei dem der Brechungsindexunterschied der Gruppe-III-Nitrid-Schichten durch Änderung der Dotierung realisiert wird und dabei eine Dotierung über 2xl0 ¹⁹ cm ^J , vorzugsweise über 8x ₁₀ 19 cm ^J , und eine niedrigere Dotierung unter lxlO ¹⁹ cm vorzugsweise unter 5x101 cm ^ , für die jeweils unterschiedlich brechenden Schichten aufweist.

Damit lässt sich ein Brechungsindexunterschied erzielen, der zum Beispiel in GaN zirka 1 - 2 % beträgt.

Eine weitere Ausführungsform sieht ein lichtemittierendes Gruppe-III-Nitrid-basiertes Bauelement vor, gekennzeichnet durch eine zusätzliche hochreflektierende Verspiegelung auf der Oberfläche der Gruppe-III-Nitrid-Schichten, die eine spektrale Bandbreite größer als die Emissionsbandbreite der lichtemittierenden Gruppe-III-Nitrid-Schicht oder Gruppe-III- Nitrid-Schichtenfolge aufweist und deren Zentralwellenlänge der zu emittierenden Wellenlänge entspricht. Eine hochreflektierende Verspiegelung ist dabei eine

Verspiegelung, vorzugsweise ein Bragg-Spiegel mit einer

Reflektivität von mindestens 50 %, besser 75 % und ideal über

90 %. Die spektrale Bandbreite ist dabei das Wellenlängenintervall oder Energieintervall, das ein Messsignal bei der halben maximalen Intensität überstreicht. Die Emissionsbandbreite ist analog das Wellenlängenintervall oder Energieintervall, das ein Messsignal der Emission des Lichtemitters bei der halben maximalen Intensität überstreicht. Die

Zentralwellenlänge ist dabei der ungewichtete mittlere Wert, der sich aus der halben maximalen Intensität der Bandbreite ergibt .

Damit sind homoepitaktische, hochreflektierende Bragg-Spiegel möglich, die eine hohe Stromleitfähigkeit und minimale

Verspannungen aufweisen und zudem mit identischen oder nur geringfügig verschiedenen Wachstumsparametern hergestellt werden können. Idealerweise befindet sich die lichtemittierende Schicht der Halbleiterstruktur in einem Abstand zum unteren, ersten

Spiegel, der in etwa dem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der zu emittierenden Lichtwellenlänge entspricht. Um eine gute vertikale Leitfähigkeit über den Spiegel und maximalen Brechungsindexunterschied zu gewährleisten, ist eine Dotierung von 5x10-^ cm ^~ 3 bi _s 2x10-'-^ Ladungsträger pro cm-3 als Wert für die niedrig-dotierte Spiegelschicht

vorteilhaft, da bei dieser Dotierhöhe der

Brechungsindexunterschied zwischen niedrig- und hoch ^¬ dotierter Spiegelschicht maximal ist und gleichzeitig eine ausreichende Leitfähigkeit in der niedrig-dotierten Schicht erreicht wird. Die Schichtdicken weisen dabei idealerweise, aber nicht notwendigerweise eine optische Schichtdicke auf, die dem Viertel der avisierten Lichtwellenlänge des Bauelements im Halbleitermaterial entspricht. Dies sind im Gruppe-III- Nitrid-System Dicken um jeweils 30 - 80 nm. Das heißt, gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Dicke einer

Spiegelschicht des ersten und/oder des zweiten Spiegels bevorzugt wenigstens 30 nm und höchstens 80 nm. Für einfache Lichtemitter ist dabei nur wichtig, dass die Schichten immer eine möglichst konstante Dicke aufweisen und die Gesamtdicke von zwei benachbarten Schichten der Hälfte der

Lichtwellenlänge entspricht. Für maximale Reflektivität eines Spiegels bei vorgegebener maximaler Dicke des Bragg-Spiegels ist eine möglichst akkurate Einhaltung der Schichtdicken von einem Viertel der avisierten Lichtwellenlänge vorteilhaft.

Für die Ausführung als vertikal emittierender Laser, die eine besonders schmalbandige, besonders stark gerichtete Emission ermöglicht, sind besonders hohe Spiegelreflektivitäten von nahe 100 % vorteilhaft. Die erforderliche große Anzahl von Schichten im Bragg-Spiegel ist bei heterogenen Schichten im Nitrid-Materialsystem ein Problem, da sowohl die Vielzahl von Grenzflächen, die Verspannung bei gitterfehlangepassten

Schichten als auch die unterschiedlichen Wachstumsparameter limitierend wirkt. Im Gegensatz dazu hebt die hier

beschriebene Ausführung des Bragg-Spiegels durch

alternierende Dotierhöhe diese Limitierungen auf.

Damit ergibt sich auch ein Vorteil für die Herstellung auf Fremdsubstraten, da die in der Regel dabei auftretende

Defektdichte effizient über die Schichtdicke abgebaut werden kann. In der Folge können somit solche Laser eine erhöhte Lebensdauer auch auf preiswerteren Substraten erreichen.

Mögliche Substrate sind Saphir, Silizium, SiC oder Gruppe- III-Nitrid-Pseudosubstrate, insbesondere auch mit relativ hoher Versetzungsdichte und daher relativ geringem Preis. Beim Einsatz von Silizium sind weitere Al-haltige Schichten zum Spannungsmanagement einzubringen, weshalb der n-Kontakt idealerweise oberhalb der letzten verspannungsregulierenden Schicht liegt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein

lichtemittierendes Halbleiterbauelement angegeben, bei dem durch eine zusätzliche breitbandige Verspiegelung auf der Oberseite des Bauelements eine besonders schmalbandige

Emission der Lichtquelle erreicht wird, da die Emission nichtresonanter Lichtwellenlängen in Richtung der Oberfläche unterdrückt wird. Durch die Ausführung des Bragg-Spiegels in der beschriebenen Weise und der vertikal emittierenden Konfiguration des

Bauelements werden eine verbesserte Effizienz der

Lichterzeugung und eine verbesserte Richtcharakteristik erreicht. Dadurch sind viele Beleuchtungsanwendungen, bei denen ein gerichteter Lichtstrahl beziehungsweise -kegel erforderlich oder vorteilhaft ist, einfacher und

zuverlässiger und damit auch kostengünstiger zu realisieren. Durch die gerichtete Charakteristik können zusätzliche

Reflektoren entfallen und die Gestaltung einer Leuchte wird vereinfacht. Zudem ist ein Einsatz in Projektoren mit höherer Effizienz möglich.

Im Folgenden erfolgt eine Beschreibung der Erfindung anhand von Figuren und von Ausführungsbeispielen. Diese können auch kombiniert angewendet werden.

Es wird weiter ein lichtemittierendes Bauteil angegeben. Das lichtemittierende Bauteil umfasst zumindest ein

lichtemittierendes Halbleiterbauelement wie es hier

beschrieben ist. Das heißt, sämtliche für das

lichtemittierende Halbleiterbauelement offenbarten Merkmale sind auch für das lichtemittierende Bauteil offenbart und umgekehrt. Ferner umfasst das lichtemittierende Bauteil einen Konverter, der dem zumindest einen lichtemittierenden

Halbleiterbauelement nachgeordnet ist. Der Konverter kann dazu beispielsweise ein Lumineszenzkonversionsmaterial enthalten oder aus einem Lumineszenzkonversionsmaterial bestehen .

Als Konverterschichten beziehungsweise -materialien kommen neben Leuchtstoffen, wie sie zum Beispiel schon heute in LED- Anwendungen eingesetzt werden, auch optisch gepumpte Gruppe- III-Nitrid-Schichten wie Muli-Quanten-Wells (MQWs) oder

Materialien zur Frequenzvervielfachung in Frage.

Bei dem Lumineszenzkonversionsmaterial kann es sich um ein Lumineszenzkonversionsmaterial handeln, das mit einem

keramischen Material oder einem halbleitenden Material gebildet ist. Das heißt, bei dem Konverter kann es sich beispielsweise um Partikel eines keramischen

Lumineszenzkonversionsmaterials handeln, die in ein

Matrixmaterial wie beispielsweise Silikon oder Epoxidharz eingebracht sind. Ferner ist es möglich, dass der Konverter aus einem keramischen Lumineszenzkonversionsmaterial besteht. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Konverter als

Halbleiterschicht oder Halbleiterschichtenfolge, die

beispielsweise ebenfalls auf einem III-Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial basieren kann, gebildet ist. Der Konverter kann dann auch als epitaktisch gewachsene

Schicht in den Schichtenstapel des lichtemittierenden

Halbleiterbauelements integriert sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des lichtemittierenden Bauteils ist zwischen dem zumindest lichtemittierenden Halbleiterbauelement und dem Konverter ein Abstand vorhanden. Der Abstand kann beispielsweise als Hohlraum ausgeführt sein, der mit einem Gas wie beispielsweise Luft gefüllt ist. Ferner ist es möglich, dass der Abstand mit einem Kunststoffmaterial wie Silikon oder Epoxidharz gebildet ist. Mit anderen Worten kann der Konverter in dieser Ausführungsform als sogenanntes "remote phosphor"-Element dem lichtemittierenden

Halbleiterbauelement nachgeordnet sein. Der Konverter kann zur Vollkonversion von im

lichtemittierenden Bauteil erzeugten Licht vorgesehen sein. In diesem Fall wird der überwiegende Großteil, insbesondere wenigstens 90 % des emittierten Lichts, vom Konverter in Licht einer anderen Wellenlänge umgewandelt. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Konverter zur Erzeugung von

Mischlicht zwischen konvertiertem Licht und vom

Halbleiterbauelement primär erzeugtem Licht vorgesehen ist. Das Halbleiterteil kann dann im Betrieb beispielsweise weißes Mischlicht abstrahlen.

Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines

lichtemittierenden Bauelements angegeben. Mit dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebenes lichtemittierendes Bauelement hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das lichtemittierende Bauelement offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.

Gemäß dem Verfahren werden die niedrigbrechenden

Spiegelschichten und die hochbrechenden Spiegelschichten des ersten Spiegels und/oder des zweiten Spiegels durch

homoepitaktisches Wachstum erzeugt. Das heißt, beispielsweise in einer MOVPE-Anlage werden die Spiegelschichten epitaktisch übereinander gewachsen, wobei sich die

Materialzusammensetzung der Spiegelschichten abgesehen von einer Dotierung nicht voneinander unterscheidet, so dass der erste Spiegel und/oder der zweite Spiegel durch

homoepitaktisches Wachstum hergestellt werden können. Die niedrigbrechenden Spiegelschichten und die hochbrechenden Spiegelschichten können dann beispielsweise während des Wachstums mit dem Dotierstoff zur Einstellung des

Brechungsindex der Spiegelschichten dotiert werden.

Handelt es sich bei dem Dotierstoff um Germanium, so wird dieses beispielsweise in Form von German in einer

Wasserstofflösung zur Verfügung gestellt. Beispielsweise wird das Germanium als 10%iges German im Wasserstoff zur Verfügung gestellt. Eine Dotierung mit dem Germanium kann dann unter

Ammoniakatmosphäre erfolgen. Die Dotierung erfolgt dabei bei einer relativ hohen Temperatur von wenigstens 1050 °C. Dabei wird von der tatsächlichen Temperatur der Oberfläche

ausgegangen, auf welche die Spiegelschichten epitaktisch abgeschieden werden. Das heißt, es handelt sich bei der angegebenen Temperatur nicht um eine mittlere Temperatur, die sich in der Epitaxiekammer einstellt, sondern um die

Temperatur, die auf der Wachstumsoberfläche gemessen wird. Die Temperatur beträgt dabei vorzugsweise wenigstens 1050 °C und vorzugsweise höchstens 1060 °C. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass eine solche relativ hohe

Wachstumstemperatur optimal ist, um eine ausreichend hohe Dotierung insbesondere in den niedrigbrechenden

Spiegelschichten zu erreichen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt eine Zugabe des Dotierstoffs lediglich während des Wachstums der niedrigbrechenden Spiegelschichten. Das heißt, zur

Einstellung des niedrigen Brechungsindex wird lediglich bei der Herstellung der niedrigbrechenden Spiegelschichten der Dotierstoff gezielt von außen zugegeben. Beim Wachstum der hochbrechenden Spiegelschichten kann dann auf eine Zugabe des Dotierstoffes verzichtet werden. In diesem Fall stellt sich aufgrund von Diffusionsprozessen in den hochbrechenden

Spiegelschichten eine Dotierstoffkonzentration von wenigstens lO-L^ cm ^~ 3 ein, was sich hinsichtlich eines besonders großen Brechungsindexunterschieds zwischen angrenzenden

hochbrechenden und niedrigbrechenden Spiegelschichten als optimal erweist.

Im Folgenden erfolgt eine Beschreibung der Erfindung anhand von Figuren und von Ausführungsbeispielen. Diese können auch kombiniert angewendet werden.

Es zeigen: Figur 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauteils, nämlich eine LED Struktur mit einem unteren, ersten Spiegel,

Figur 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauteils, nämlich eine modifizierte LED gemäß Figur 1, jedoch mit einem oberen Tunnelkontakt , schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauteils, nämlich eine verbesserte vertikale LED beziehungsweise ein vertikaler Laser, schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauteils, nämlich eine Struktur wie in Figur 3, aber mit einer Konverterschicht in einem Abstand zur LED beziehungsweise dem vertikalen Laser, Figur 5A schematisch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauteils, nämlich eine Kontaktierung einer Struktur wie in Figur 2 nach einer

Prozessierung und

Figur 5B schematisch ein sechstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauteils, nämlich eine Struktur mit zusätzlichem oberem Spiegel und einer Kontaktierung durch die Spiegel,

Figur 6 eine grafische Auftragung zur Erläuterung eines

Aspekts von Ausführungsbeispielen eines hier beschriebenen lichtemittierenden

Halbleiterbauelements .

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren

dargestellten Elemente untereinander sind nicht als

maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere

Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauteils, nämlich eine einfache LED-Struktur mit einem unteren, ersten Spiegel 102.

Hier sind 100 das Substrat, 101 eine optionale

Pufferschichten, 102 der erste Spiegel, der als Bragg-Spiegel mit x-Doppelschichten (x: ganze Zahl oder ganze Zahl ±0,5) aus niedrig- und hochbrechendem Material, 103 eine meist n- leitende erste leitende Schicht um die lichtemittierende Schichtenfolge 104, mit hier beispielhaft drei Schichten, ideal in einem Maximum der elektrischen Feldstärke der optischen Welle platziert. Die Doppelschichten müssen nicht zwingend ganzzahlig sein, je nach Beginn oder Ende der

Schichtenfolge kann es auch ein halbzahliger Wert sein. Die Doppelschichten umfassen dabei jeweils eine hochbrechende Spiegelschicht 102a und eine niedrigbrechende Spiegelschicht 102b. Bei dem Substrat 100 kann es sich um ein Aufwachssubstrat für die nachfolgenden Schichten handeln, auf welches diese epitaktisch abgeschieden sind. Ferner ist es möglich, dass es sich bei dem Substrat 100 einen Träger handelt, der nicht dem ursprünglichen Aufwachssubstrat entspricht. In diesem Fall kann das Aufwachssubstrat abgelöst sein und die

verbleibenden, epitaktisch abgeschiedenen Schichten sind am Substrat 100 befestigt. Das Substrat 100 kann in diesem Fall insbesondere elektrisch leitend ausgebildet sein. Bei der lichtemittierenden Schichtenfolge 104 handelt es sich um Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter die idealerweise eine

kleinere Bandlücke als das umgebende Material haben, also zum Beispiel InGaN in einer GaN-Matrix, aber auch InGaN in InGaN- Matrix mit niedrigerem In-Gehalt. Die Bandlücke des Materials soll im sichtbaren oder ultravioletten Spektralbereich liegen. Die Anzahl hängt dabei vom Design der LED ab, als vorteilhaft werden ein bis zehn solcher Schichten angesehen, meist zwischen 2 - 5 nm dick und getrennt von einer

Barrierenschicht, die typischerweise eine Dicke zwischen 5 nm und 15 nm hat.

Die Barrieren können jedoch auch dicker sein, um jede

lichtemittierende Schicht im Maximum der elektrischen

Feldamplitude der optischen Welle zu platzieren. Für optimale Strominjektion in die lichtemittierenden Schichten wird die Platzierung von möglichst vielen solcher Schichten innerhalb eines einzelnen Amplitudenmaximums angesehen. Oberhalb der lichtemittierenden Schichten kann eine, hier nicht gezeigte, Elektronenbarriere eingebracht sein. Zum Beispiel bei einer GaN-basierten LED, eine Mg-dotierte AlGaN- Schicht mit 5 - 25 nm Dicke und einem Al-Gehalt zwischen 5 - 30 %, die die Elektroneninjektion in die nachfolgende Schicht 105 verhindert. 105 ist typisch eine p-dotierte zweite leitende Schicht zur Löcherinjektion in die Schichten 104. Oberhalb dieser Schicht oder einer hier nicht gezeigten teil- oder völlig transparenten Kontaktierungsschicht kann dann der Lumineszenzkonverter 106 angebracht, der das in der

lichtemittierenden Schichtenfolge 104 entstandene Licht ganz oder teilweise in zum Beispiel längerwelliges Licht

konvertiert. Bei hohen Strahlintensitäten ist auch eine

Konversion zu kürzeren Wellenlängen zum Beispiel mit einem Material zur Frequenzvervielfachung möglich. Die

Lichtemission erfolgt in diesem Beispiel bevorzugt in

Richtung des angezeigten Pfeils oberhalb der Struktur. In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauteils, nämlich eine modifizierte LED wie in der Figur 1 dargestellt, aber mit einem oberen Tunnelkontakt 208 durch eine hoch-n-dotierte Schicht 207. Dadurch ist eine einfachere Kontaktierung und bessere Stromverteilung des oberen Kontakts möglich. Die anderen Bezeichnungen folgen der Figur 1, beginnen aber statt mit einer 1 mit einer 2. Hier kann auch eine auf der Schicht 207 abgeschiedene MQW-Struktur als Konverter 206 zur Umwandlung eines Teils des elektrisch erzeugten Lichts in längerwelliges Licht dienen. In Figur 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauteils, nämlich eine verbesserte vertikale LED beziehungsweise ein vertikaler Laser dargestellt. Durch einen oberen, zweiten Spiegel 309 mit y Spiegelpaaren, wobei y < x ist und y: ganze Zahl oder ganze Zahl ±0,5, und die Kavität 303 - 305 mit einer optischen Dicke, die einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge entspricht, und aktiven Schichten, das heißt die lichtemittierende Schichtenfolge

304, darin, entsteht ein schmaleres Emissionsspektrum und es besteht damit bei entsprechend hohen Strömen auch die

Möglichkeit einen VCSEL (von englisch vertical-cavity

surface-emitting laser) , zu realisieren. Hier ist der zweite Spiegel 309 idealerweise auch aus demselben Material oder einem Material aus derselben Materialklasse (AlInGaN) wie der untere, erste Spiegel 302.

Dann lässt sich mit einer hoch-n-dotierten Schicht 307 als unterer niedrigbrechender Spiegelschicht 309a auf der p- dotierten Schicht 305 ein Tunnelkontakt 308 realisieren, analog zu dem in der Figur 2 dargestellten. Die anderen

Bezeichnungen folgen wieder den vorhergehenden Zeichnungen. Prinzipiell lässt sich der obere, zweite Spiegel 309 auch mit anderen, auch nichtleitenden Materialien realisieren, was durch den dann meist verfügbaren größeren

Brechungsindexsprung nur wenige Spiegelpaare erfordert.

Insbesondere dann ist ein Tunnelkontakt für die obere

Kontaktschicht analog zu dem in Figur 2 vorteilhaft.

Der obere, zweite Spiegel 309 ist bei Emission nach oben, also in Pfeilrichtung, in der Regel geringer reflektierend als der untere, um den Photonenstrom in Richtung der

Lumineszenz umwandelnden Schicht, den Konverter 306, zu maximieren und nicht ungenutzt in die andere Richtung

abzustrahlen. Grundsätzlich ist zudem die Dotierfolge bei allen gezeigten Beispielen und damit auch die Kontaktierung umkehrbar, das heißt der n-p-Übergang kann auch ein p-n- Übergang sein. Auch können alle Beispiele so hergestellt werden, dass die Emission in Richtung des Substrats erfolgt. Dieses kann prinzipiell auch entfernt oder nach dem Wachstum durch Umbonden auf einen anderen Träger gewechselt werden. Dann ist die Spiegelreflektivität der anderen

Emissionsrichtung anzupassen.

Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauteils, nämlich eine Struktur wie in Figur 3, aber mit einem Konverter 406, insbesondere als Schicht, nicht direkt auf der Struktur beziehungsweise der oberen

Kontaktierungsschicht , sondern in einem gewissen Abstand 410, der zum Beispiel durch einen Hohlraum oder ein weiteres

Material wie ein transparentes Silikon oder ein Polymer definiert sein kann. Dadurch kann Hitze vom Konverter

ferngehalten werden und es besteht, je nach Ausführung, auch die Möglichkeit, Konverterschichten zu wechseln oder auf diese zu verzichten.

Figur 5A zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauteils, nämlich die Kontaktierung einer Struktur wie in der Figur 2 nach der Prozessierung. Hier wird über Metallisierungen 511 und 513, die bei Verwendung eines oberen Tunnelkontakts identisch sein können, mit einem Draht 510 und 512 und einem nicht gezeigten Stromversorger ein Stromkreis hergestellt, der das Bauelement beziehungsweise die Schichten 504 in der Figur 2 zur Elektrolumineszenz bringt. Diese wird im Konverter 506 dann ganz oder teilweise in eine andere Wellenlänge gewandelt.

In Figur 5B ist ein sechstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelements beziehungsweise eines hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauteils, nämlich eine Struktur mit zusätzlichem oberem, zweiten Spiegel 509 und einer Kontaktierung durch die Spiegel, was idealerweise einen p-n-Tunnelkontakt , wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt und als 308 und 408

gekennzeichnet, beinhaltet. Hier ist 523 das obere

Kontaktmetall und 522 der obere Verbindungsdraht zu einer Stromquelle. Die Kontaktierung des Rückkontakts erfolgt in diesem Bespiel, ein leitfähiges Substrat vorausgesetzt, über eine rückwärtige Metallisierung 521 und einen Draht 520.

Prinzipiell lässt sich anstelle von Metall auch ein

leitfähiges Oxid beziehungsweise ein transparentes

leitfähiges Material wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid einsetzen .

Die grafische Auftragung der Figur 6 zeigt die Borstein-Moss- Verschiebung der Bandlückenenergie E zu größeren Energien in Abhängigkeit von der Dotierstoffkonzentration n. Als

Dotierstoff kommt dabei Germanium in GaN-Schichten zum

Einsatz. Der Brechungsindex der dotierten Schichten verhält sich reziprok zur Energie der Bandlücke, das heißt, je größer die Energie der Bandlücke ist, desto geringer ist der Brechungsindex. Aus der Figur 6 ist ersichtlich, dass entgegen der Intuition die Bandlücke nicht im undotierten Fall am geringsten ist, sondern im Bereich einer

Dotierstoffkonzentration von ΙΟ-^ cm ^~ 3 _{e n} Minimum aufweist. Der Brechungsindex ist daher im Bereich einer

Dotierstoffkonzentration von ΙΟ-^ cm ^~ 3 maximal, so dass sich mit einer Dotierstoffkonzentration von ΙΟ-^ cm ^~ 3 j_ _n der hochdotierten Schicht ein Maximum des

Brechungsindexunterschieds zwischen niedrigbrechender und hochbrechender Spiegelschicht erreichen lässt.

Die hier gezeigten Beispiele beziehungsweise Teilaspekte davon lassen sich beliebig miteinander kombinieren.

Insbesondere ist die Erfindung nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt.

Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Bezugs zeichenliste

100, 200, 300, 400, 500 Substrat

101, 201, 301, 401, 501 Pufferschicht

102, 202, 302, 402, 502 erster Spiegel

102a, 202a, 302a, 402a, 502a hochbrechende Spiegelschichten 102b, 202b, 302b, 402b, 502b niedrigbrechende

Spiegelschichten

103, 203, 303, 403, 503 erste leitende Schicht

104, 204, 304, 404, 504 Iichtemittierende

Schichtenfolge

105, 205, 305, 405, 505 zweite leitende Schicht

106, 206, 306, 406, 506 Konverter

207, 307, 407, 507 hoch-n-dotierte Schicht

208, 308, 408, 508 Tunnelkontakt

309, 409 zweiter Spiegel

309a, 409a hochbrechende Spiegelschichten 309b, 409b niedrigbrechende

Spiegelschichten

410 Abstand

510 Draht

511 Metallisierung

512 Draht

513 Metallisierung

520 Draht

521 Metallisierung

522 Kontaktmetall

523 Kontaktmetall