HALBRITTER HUBERT (DE)
| US20100166033A1 | 2010-07-01 | |||
| US20090302307A1 | 2009-12-10 |
| Patentansprüche : 1. Optoelektronisches Halbleiterbauteil, umfassend - eine auf einer ersten Halbleiterschicht (11) epitaktisch aufgewachsene aktive Zone (2) mit - zumindest zwei Quantentopfschichten (20) und - zumindest einer zwischen den zumindest zwei Quantentopfschichten (20) angeordneten Barriereschicht (21) , wobei - die Barriereschicht (21) mit X: AlyGai-yAszPi-z, wobei 0 < γ < 1 und 0 -S z < 1, gebildet ist, wobei X ein Dotierstoff ist. 2. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Barriereschicht (21) p-dotiert ist. 3. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Dotierstoffkonzentration des Dotierstoffs X in der Barriereschicht (21) wenigstens 5*1017/cm3, bevorzugt l*1018/cm3, und höchstens l* 1020/cm3, bevorzugt 5*1019/cm3, beträgt. 4. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Dotierstoff X Kohlenstoff umfasst oder ist. 5. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Dotierstoff X Magnesium umfasst oder ist. 6. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Quantentopfschichten (20) im Rahmen der Herstellungstoleranzen frei von dem Dotierstoff X sind. 7. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, das im Betrieb eine elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 750 nm, bevorzugt wenigstens 850 nm, und höchstens 1000 nm, bevorzugt höchstens 940 nm, beträgt. 8. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem ein Intensitätssignal während eines Schaltpulses eine Anstiegszeit (tr) von höchstens 10 ns und/oder eine Abfallzeit (tf) von höchstens 12 ns aufweist. 9. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, das frei von einem Resonator ist. 10. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die aktive Zone (2) mittels metallorganischer Gasphasendeposition (MOCVD) oder metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) auf die erste Halbleiterschicht (11) aufgewachsen ist. |
Optoelektronisches Halbleiterbauteil Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit verkürzten Schaltzeiten anzugeben.
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Das optoelektronisches Halbleiterbauteil kann dafür
vorgesehen sein, im Betrieb eine elektromagnetische Strahlung zu emittieren und/oder zu detektieren. Beispielsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil um eine Leuchtdiode und/oder um einen Fotodetektor. Insbesondere kann die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung im roten und/oder infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegen. Die Peak-Wellenlänge der elektromagnetischen
Strahlung kann wenigstens 600 nm und höchstens 1000 nm betragen. Eine „Peak-Wellenlänge" ist hierbei und im
Folgenden die Wellenlänge, bei der ein Spektrum der im
Betrieb emittierten elektromagnetischen Strahlung ein
Maximum, insbesondere ein globales Maximum, aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst dieses eine erste
Halbleiterschicht. Auf der ersten Halbleiterschicht ist eine aktive Zone epitaktisch aufgewachsen. Beispielsweise erfolgt das epitaktische Aufwachsen mit Molekularstrahlepitaxie
(MBE) , metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) und/oder metallorganischer Gasphasendeposition (MOCVD) . Die aktive Zone kann im Betrieb die elektromagnetische Strahlung
emittieren und/oder detektieren. Das optoelektronische Halbleiterbauteil weist eine Haupterstreckungsebene auf, in der es sich in lateralen
Richtungen erstreckt. Senkrecht zur lateralen Richtung, in einer Stapelrichtung, weist das optoelektronische
Halbleiterbauteil eine Dicke auf. Die Dicke des
optoelektronischen Halbleiterbauteils ist klein gegen die maximale Erstreckung des optoelektronischen
Halbleiterbauteils entlang der lateralen Richtungen.
Die aktive Zone umfasst zumindest zwei Quantentopfschichten und zumindest eine zwischen den zumindest zwei
Quantentopfschichten angeordnete Barriereschicht.
Insbesondere kann die aktive Zone eine Vielzahl von
Barriereschichten und eine Vielzahl von Quantentopfschichten umfassen, die zum Beispiel in der Stapelrichtung aufeinander folgen. Dabei kann eine Barriereschicht jeweils von zwei Quantentopfschichten umgeben sein und/oder eine
QuantentopfSchicht kann jeweils von zwei Barriereschichten umgeben sein. Die aktive Zone kann beispielsweise eine
Quantentopfstruktur umfassen.
Eine QuantentopfSchicht kann sich insbesondere dadurch auszeichnen, dass Ladungsträger, insbesondere Elektronen, durch Einschluss (englisch: confinement) eine Quantisierung ihrer Energieeigenzustände erfahren können. Der Einschluss kann insbesondere mittels der zumindest einen Barriereschicht erfolgen. Insbesondere können mehrere Barriereschichten vorhanden sein, wobei zwei der Barriereschichten beidseitig an eine der Quantentopfschichten angrenzen können. Zusätzlich können eine erste und/oder eine zweite Zwischenschicht vorhanden sein, die jeweils an eine der Quantentopfschichten angrenzen können, mittels derer ebenfalls ein Einschluss der Ladungsträger erfolgen kann. Innerhalb der QuantentopfSchicht kann die Bewegungsfreiheit der Ladungsträger in zumindest einer Raumdimension eingeschränkt sein.
Die erste Halbleiterschicht, die Barriereschicht und die zumindest eine QuantentopfSchicht können jeweils mit einem (Verbindungs- ) Halbleitermaterial gebildet sein oder daraus bestehen. Insbesondere weist das jeweilige Material der ersten Halbleiterschicht, der Barriereschicht und der
QuantentopfSchicht eine Kristallstruktur auf. Das Material der QuantentopfSchicht kann eine geringere Energiebandlücke als das Material der Barriereschicht aufweisen. Es ist ferner möglich, dass das Material der ersten Halbleiterschicht eine geringere Energiebandlücke als das Material der
Barriereschicht und/oder der QuantentopfSchicht aufweist. Ferner können die erste und die zweite Zwischenschicht aus einem (Verbindungs- ) Halbleitermaterial gebildet sein oder daraus bestehen.
Das optoelektronische Halbleiterbauteil kann ferner eine zweite Halbleiterschicht aufweisen, die der aktiven Zone in Stapelrichtung nachfolgt und auf einer der ersten
Halbleiterschicht abgewandten Seite der aktiven Zone
angeordnet ist. Die zweite Halbleiterschicht kann ebenfalls ein (Verbindungs- ) Halbleitermaterial umfassen oder daraus bestehen. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten
Halbleiterschicht um eine p-leitende Halbleiterschicht und bei der zweiten Halbleiterschicht um eine n-leitende
Halbleiterschicht . Zwischen der ersten Halbleiterschicht und der aktiven Zone kann die erste Zwischenschicht angeordnet sein. Ferner kann zwischen der zweiten Halbleiterschicht und der aktiven Zone die zweite Zwischenschicht angeordnet sein. Insbesondere können die erste Zwischenschicht und/oder die zweite
Zwischenschicht jeweils direkt an eine QuantentopfSchicht grenzen. Die aktive Zone kann direkt auf die erste
Zwischenschicht aufgewachsen sein. Es ist insbesondere möglich, dass eine QuantentopfSchicht entweder von zwei
Barriereschichten umgeben ist oder von einer Barriereschicht und der ersten oder zweiten Zwischenschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die Barriereschicht mit X : Al y Gai- y As z Pi- z, wobei 0 < γ < 1 , bevorzugt y + 0, und 0 -S z < 1, bevorzugt z + 0, gebildet. X ist ein Dotierstoff. Mit anderen Worten, die Barriereschicht ist dotiert. Bei der Dotierung der
Barriereschicht kann es sich um eine p-Dotierung oder um eine n-Dotierung handeln.
Das Material der Barriereschicht muss nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach der oben angegebenen stöchiometrischen Formel aufweisen. Vielmehr kann das
Material weitere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die physikalischen Eigenschaften des Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber
beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen
Bestandteile des Kristallgitters (AI, Ga, As, P) , auch wenn diese jeweils teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Eine Dotierung ist hierbei und im Folgenden insbesondere dann gegeben, wenn in das Material der zumindest einen
Barriereschicht Fremdatome, im Folgenden Dotieratome, eingebracht sind, mit denen die Materialeigenschaften des Materials der zumindest einen Barriereschicht, wie
beispielsweise die elektrischen Eigenschaften und/oder die Kristallstruktur, gezielt eingestellt und/oder verändert werden können. Mit anderen Worten, im Gegensatz zu einem zufälligen Einbringen von Fremdatomen in das Material der Barriereschicht, beispielsweise durch Verunreinigungen beim Herstellungsprozess , werden die Materialeigenschaften bei einer Dotierung gezielt verändert. Die eingebrachte Menge der Dotieratome kann dabei klein sein im Vergleich zur Menge des Materials der Barriereschicht. Beispielsweise ist es möglich, dass die Anzahl an Dotieratomen wenigstens lppm (ppm: parts per million, zu Deutsch „Teile von einer Million") und höchstens 1000 ppm im Vergleich zu der Anzahl der Atome des Materials der Barriereschicht beträgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst dieses eine auf einer ersten
Halbleiterschicht epitaktisch aufgewachsene aktive Zone mit zumindest zwei Quantentopfschichten und zumindest einer zwischen den zumindest zwei Quantentopfschichten angeordneten Barriereschicht. Die zumindest eine Barriereschicht ist mit X: Al y Gai- y As z Pi- z , wobei 0 < y < 1 und 0 < z < 1, gebildet, wobei X ein Dotierstoff ist.
Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil wird
insbesondere die Idee verfolgt, die Schaltzeiten durch eine Dotierung der Barriereschichten zu verkürzen. Hierbei hat sich überraschend gezeigt, dass eine Dotierung der
Barriereschichten die erwünschte Reduktion der Schaltzeiten zur Folge hat. Bei den Schaltzeiten des optoelektronischen Halbleiterbauteils kann es sich insbesondere um die
Anstiegszeit und die Abfallzeit eines Schaltpulses des optoelektronischen Halbleiterbauteils handeln. Durch die Dotierung der Barriereschichten können beispielsweise zusätzliche nichtstrahlende
Rekombinationszentren in der Barriereschicht erzeugt werden. Da nichtstrahlende Rekombinationszentren zu einem Verlust an Effizienz, insbesondere an Lichtausbeute, bei einem
optoelektronischen Halbleiterbauteil führen können, sollten diese jedoch vermieden werden. Hierbei hat sich jedoch überraschen gezeigt, dass nichtstrahlende
Rekombinationszentren zu einer Reduktion der Schaltzeiten aufgrund beispielsweise einer Beschleunigung des
Ladungsträgerabbaus innerhalb der aktiven Zone führen können. Zudem hat sich überraschend gezeigt, dass bei entsprechender Wahl des Dotierstoffes und/oder der Dotierstoffkonzentration nur ein geringer Effizienzeinbruch stattfinden kann. Somit kann ein effizientes optoelektronisches Halbleiterbauteil mit kurzen Schaltzeiten bereitgestellt werden.
Insbesondere diffundieren die durch die Dotierung der
Barriereschicht in der Barriereschicht erzeugten freien
Ladungsträger aufgrund des Konzentrations- und/oder aufgrund des Potentialgradienten zwischen der zumindest einen
Barriereschicht und den Quantentopfschichten in die
Quantentopfschichten . Dies ermöglicht die Erhöhung der
Ladungsträgerkonzentration in den Quantentopfschichten und damit die Erhöhung der Rekombinationsrate, da gilt
R = r*n e *n h . Hierbei ist R die Rekombinationsrate, r eine Konstante, n e die Elektronendichte und n h die Löcherdichte.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die Barriereschicht p-dotiert. Der in die Barriereschicht eingebrachte Dotierstoff X kann somit ein Elektronen-Akzeptor sein. Eine p-Dotierung kann aufgrund des oben aufgeführten Zusammenhangs zwischen der Rekombinationsrate und der Löcherdichte zu einer Erhöhung der Rekombinationsrate und damit zu einer Reduktion der
Schaltzeiten führen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils beträgt eine Dotierstoffkonzentration des Dotierstoffs X in der Barriereschicht wenigstens 5*10 17 /cm 3 , bevorzugt wenigstens l*10 18 /cm 3 und besonders bevorzugt wenigstens 2*10 19 /cm 3 , und höchstens l* 10 20 /cm 3 , bevorzugt höchstens 5*10 19 /cm 3 und besonders bevorzugt höchstens
4*10 19 /cm 3 . Beispielsweise beträgt die
Dotierstoffkonzentration 3*10 19 /cm 3 . Bei der
Dotierstoffkonzentration handelt es sich insbesondere um die Anzahl der Dotieratome pro Kubikzentimeter, wobei für die Gesamtzahl der Atome der Barriereschicht pro Kubikzentimeter 10 23 angenommen wird. Mit anderen Worten, die Anzahl der Dotieratome beträgt wenigstens 5 ppm, bevorzugt wenigstens 10 ppm und besonders bevorzugt wenigstens 200 ppm, und höchstens 1000 ppm, bevorzugt höchstens 500 ppm und besonders bevorzugt höchstens 400 ppm, der Anzahl der Atome des Materials der Barriereschicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst der Dotierstoff X Kohlenstoff oder ist Kohlenstoff. Die Barriereschicht kann also mit
Kohlenstoff dotiert sein. Insbesondere kann die
Barriereschicht im Rahmen der Herstellungstoleranzen
ausschließlich mit Kohlenstoff dotiert sein. Kohlenstoff kann insbesondere ein p-Dotierstoff für Al y Gai- y As z Pi- z sein. „Im Rahmen der Herstellungstoleranzen" bedeutet in diesem
Zusammenhang, dass herstellungsbedingte Verunreinigungen eines weiteren, als Dotierstoff wirkenden Materials in der Barriereschicht vorhanden sein können. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst der Dotierstoff X Magnesium oder ist Magnesium. Die Barriereschicht kann also mit Magnesium dotiert sein. Insbesondere kann die Barriereschicht im Rahmen der Herstellungstoleranzen ausschließlich mit Magnesium dotiert sein. Magnesium kann insbesondere ein p-Dotierstoff für Al y Gai-yAs z Pi- z sein. Es ist insbesondere möglich, dass die Barriereschicht mit Kohlenstoff und Magnesium dotiert ist. Beispielsweise kann die Barriereschicht im Rahmen der Herstellungstoleranzen ausschließlich mit Kohlenstoff und Magnesium dotiert sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind die Quantentopfschichten im Rahmen der Herstellungstoleranzen frei von dem Dotierstoff X. Mit anderen Worten, die Quantentopfschichten sind nicht mit dem Dotierstoff X dotiert. Die Quantentopfschichten können insbesondere lediglich herstellungsbedingte Verunreinigungen durch die Dotierstoffatome enthalten. Beispielsweise beträgt die Dotierstoffkonzentration des Dotierstoffs in der
QuantentopfSchicht höchstens 5*10 17 /cm 3 , bevorzugt höchstens l*10 17 /cm 3 und besonders bevorzugt höchstens l*10 16 /cm 3 .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils emittiert dieses im Betrieb eine
elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 750 nm, bevorzugt wenigstens 850 nm, und höchstens 1000 nm, bevorzugt höchstens 940 nm. Mit anderen Worten, das optoelektronische Halbleiterbauteil emittiert eine
elektromagnetische Strahlung im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Insbesondere kann das
optoelektronische Halbleiterbauteil breitbandige Strahlung emittieren. Mit anderen Worten, eine Halbwertsbreite der Intensitätsverteilung der elektromagnetischen Strahlung als Funktion der Wellenlänge kann wenigstens 30 nm, bevorzugt wenigstens 60 nm, betragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist ein Intensitätssignal während eines Schaltpulses eine Anstiegszeit von höchstens 10 ns, bevorzugt höchstens 7 ns, und/oder eine Abfallzeit von höchstens 12 ns, bevorzugt höchstens 5 ns, auf. Bei einem Schaltpuls kann es sich um eine vorgebbare Zeitdauer zwischen einem
Anschaltvorgang und einem Abschaltvorgang des
optoelektronischen Halbleiterbauteils handeln. Insbesondere handelt sich bei dem Intensitätssignal um die Intensität der während des Schaltpulses im Betrieb des optoelektronischen
Halbleiterbauteils emittierten elektromagnetischen Strahlung als Funktion der Zeit. Bei der Anstiegszeit kann es sich insbesondere um die Zeitdauer handeln, die beim Anschalten des optoelektronischen Halbleiterbauteils erforderlich ist, um das Intensitätssignal von 10 % einer maximalen Intensität zu 90 % der maximalen Intensität zu erhöhen. Ferner kann es sich bei der Abfallzeit um die Zeitdauer handeln, die beim Ausschalten des optoelektronischen Halbleiterbauteils
erforderlich ist, um das Intensitätssignal von 90 % der maximalen Intensität zu 10 % der maximalen Intensität zu reduzieren. Bei der Anstiegszeit beziehungsweise der
Abfallzeit kann es sich insbesondere um die Breite
beziehungsweise Steilheit der steigenden beziehungsweise fallenden Flanke des Intensitätssignals eines Schaltpulses handeln. Ein Schaltpuls des optoelektronischen
Halbleiterbauteils weist somit kurze Schaltzeiten,
insbesondere eine kurze Anstiegszeit und eine kurze
Abfallzeit, auf. Derart kurze Schaltzeiten von optoelektronischen Halbleiterbauteilen können bei Anwendungen im Bereich von Flugzeit-Messungen, beispielsweise für Spielekonsolen,
Kameras, Mobiltelefone, Abstandsmessungen und/oder Autofokus- Messungen, vorteilhaft sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist dieses frei von einem Resonator. Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil handelt es sich somit insbesondere nicht um eine Laserdiode. Ein Resonator ist insbesondere eine Anordnung von wenigstens zwei Spiegeln, zwischen denen zumindest eine Mode des elektromagnetischen Feldes, insbesondere im sichtbaren Bereich des
elektromagnetischen Spektrums, insbesondere als stehende Welle gespeichert werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die aktive Zone mittels
metallorganischer Gasphasendeposition (MOCVD) oder
metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) auf die erste Halbleiterschicht aufgewachsen. Mittels MOCVD bzw. MOVPE aufgewachsene Schichten zeichnen sich beispielsweise durch ihre hohe Homogenität über große Flächen hinweg aus. Zudem sind beim Wachstum mittels MOCVD bzw. MOVPE keine
Ultrahochvakuum-Bedingungen notwendig .
Im Folgenden wird das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteil anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier
beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils. Die Figur 2 zeigt ein beispielhaftes Energiebanddiagramm und einen beispielhaften Verlauf der Dotierstoffkonzentration eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen
optoelektronische Halbleiterbauteils.
Die Figur 3 zeigt ein Intensitätssignal eines Schaltpulses eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterbauteils .
Die Figur 4 zeigt Anstiegszeiten beziehungsweise
Abfallzeiten .
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben 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 zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterbauteils näher erläutert. Das optoelektronische Halbleiterbauteil umfasst eine erste
Halbleiterschicht 11, eine erste Zwischenschicht 13, eine aktive Zone 2, eine zweite Zwischenschicht 14 und eine zweite Halbleiterschicht 12, die in der soeben angegebenen
Reihenfolge in einer Stapelrichtung z übereinander angeordnet sind. Die aktive Zone 2 grenzt direkt an die erste
Zwischenschicht 13 und an die zweite Zwischenschicht 14 an. Die aktive Zone 2 umfasst eine Vielzahl von
Quantentopfschichten 20 und eine Vielzahl von
Barriereschichten 21, die jeweils zwischen zwei
Quantentopfschichten 20 angeordnet sind.
Die Barriereschichten 21 sind jeweils mit X : Al y Gai- y As z Pi- z gebildet, wobei X ein Dotierstoff ist. Beispielsweise ist der Dotierstoff X Kohlenstoff und/oder Magnesium. Die
Quantentopfschichten 20 können jeweils mit
In a Gai_ a As gebildet sein, wobei 0 -S a -S 1.
An einer der aktiven Zone 2 abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht 11 ist ein Substrat 10 angeordnet, auf dem die erste Halbleiterschicht 11 epitaktisch aufgewachsen ist. Das epitaktische Aufwachsen kann insbesondere mittels MOVPE erfolgen. Beispielsweise ist das Substrat mit Germanium, Silizium und/oder Galliumarsenid gebildet. Alternativ zu dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass das Substrat 10 in einem Herstellungsverfahren abgelöst wurde und das optoelektronische Halbleiterbauteil kein
Substrat 10 aufweist.
Die Figur 2 zeigt ein beispielhaftes Energiebanddiagramm und einen beispielhaften Verlauf der Dotierstoffkonzentration eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen
optoelektronische Halbleiterbauteils als Funktion der
Position entlang der Stapelrichtung z in nm. Hierbei ist auf der rechten Ordinatenachse die Energiebandlücke E B in eV aufgetragen, während auf der linken Ordinatenachse die
Dotierstoffkonzentration C in cm -3 aufgetragen ist.
Das optoelektronische Halbleiterbauteil des
Ausführungsbeispiels der Figur 2 weist eine aktive Zone 2 auf, die rein exemplarisch elf Barriereschichten 21 und zwölf Quantentopfschichten 20 umfasst. Die aktive Zone 2 ist von der ersten Zwischenschicht 13 und der zweiten Zwischenschicht 14 begrenzt. Die erste Halbleiterschicht 11 und die zweite Halbleiterschicht 12 sind in der Figur 2 nicht dargestellt.
Die erste Zwischenschicht 13 und die zweite Zwischenschicht 14 weisen jeweils eine hohe Energiebandlücke E B im Bereich von etwa 1,7 bis 1,75 eV auf. Die Energiebandlücke E B der Quantentopfschichten 20 liegt im Bereich von etwa 1,25 bis 1,35 eV und damit deutlich unter der jeweiligen
Energiebandlücke E B der Barriereschichten 21.
Die Barriereschichten 21 weisen eine Dotierstoffkonzentration 21c auf, die in dem in der Figur 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel bei l*10 19 /cm 3 liegt.
Die Figur 3 zeigt ein skizziertes Intensitätssignal eines Schaltpulses eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils. Das Intensitätssignal zeigt die
Intensität I der von dem optoelektronischen Halbleiterbauteil im Betrieb emittierten elektromagnetischen Strahlung eines Schaltpulses normiert auf das maximale Intensitätssignal I m als Funktion der Zeit t. Zum Zeitpunkt t = 0 wird das
optoelektronische Halbleiterbauteil eingeschaltet. Nach dem Einschalten steigt das Intensitätssignal I als Funktion der Zeit an, verharrt anschließend auf dem Maximalwert I m und fällt anschließend wieder ab. Die Anstiegszeit t r ist hierbei die Zeitdauer, die für ein Ansteigen des Intensitätssignals von I von 10 % des maximalen Intensitätssignals I m zu 90 % des maximalen Intensitätssignals I m benötigt wird. Ferner ist die Abfallzeit t f die Zeitdauer, die für ein Abfallen des Intensitätssignals I von 90 % des maximalen Intensitätssignals I m zu 10 % des maximalen
Intensitätssignals I m benötigt wird.
Die Figur 4 zeigt Schaltzeiten für unterschiedliche
Ausführungsformen eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils. Hierbei sind die Anstiegszeit t r und die Abfallzeit t f für unterschiedliche Messungen Ml, M2, M3 dargestellt. Das optoelektronische Halbleiterbauteil der ersten Messung Ml umfasst zwölf Quantentopfschichten 20. Das jeweilige optoelektronische Halbleiterbauteil der zweiten Messung M2 und der dritten Messung M3 umfasst jeweils 11 Barriereschichten 21.
Die erste Messung Ml zeigt die Anstiegszeit t r und die
Abfallzeit t f eines optoelektronischen Halbleiterbauteils, bei dem die Barriereschichten 21 nicht dotiert sind. Bei der zweiten Messung M2 und bei der dritten Messung M3 sind die Barriereschichten 21 des optoelektronischen
Halbleiterbauteils jeweils p-dotiert. Der Dotierstoff kann beispielsweise Kohlenstoff sein. Die Dotierstoffkonzentration der zweiten Messung M2 beträgt l*10 18 /cm 3 . Die
Dotierstoffkonzentration der dritten Messung M3 beträgt l*10 19 /cm 3 . Das optoelektronische Halbleiterbauteil der ersten Messung Ml weist eine Anstiegszeit t r von 12,4 ns und eine Abfallzeit t f von 17,1 ns auf. Das optoelektronische Halbleiterbauteil der zweiten Messung M2 weist eine Anstiegszeit t r von 9, 8 ns und eine Abfallzeit t f von 11,7 ns auf. Das optoelektronische Halbleiterbauteil der dritten Messung M3 weist eine
Anstiegszeit t r von 6,9 ns und eine Abfallzeit t f von 4,4 ns auf . Aufgrund der Dotierung der Barriereschichten 21 weist das jeweilige optoelektronische Halbleiterbauteil der zweiten und dritten Messungen M2, M3 reduzierte Schaltzeiten,
insbesondere eine reduzierte Anstiegszeit t r und eine
reduzierte Abfallzeit t f , auf. Die Erhöhung der
Dotierstoffkonzentration bei der dritten Messung M3 im
Vergleich zu der zweiten Messung M2 führt zu einer weiteren Reduktion der Schaltzeiten t r , t f . Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 102015109793.1, deren Inhalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist 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 :
10 Substrat
11 erste Halbleiterschicht
12 zweite Halbleiterschicht
13 erste Zwischenschicht
14 zweite Zwischenschicht
2 aktive Zone
20 QuantentopfSchicht
21 BarriereSchicht
21c Dotierstoffkonzentration in der Barriereschicht t r Anstiegszeit
tf Abfallzeit
Im maximales Intensitätssignal
I Intensitätssignal
E B Energiebandlücke
c Dotierstoffkonzentration
Ml erste Messung
M2 zweite Messung
M3 dritte Messung
z Stapelrichtung