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Patent Searching and Data


Title:
LIGHT-EMITTING STRUCTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/033448
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a light-emitting structure (7) which comprises a p-doped region (1) for injecting wholes, an n-doped region (2) for injecting electrons, at least one InGaN quantum well (4) of a first type and at least one InGaN quantum well (5) of a second type, which are arranged between the n-doped region (2) and the p-doped region (1), the InGaN quantum well (5) of the second type having a higher indium content than the InGaN quantum well (4) of the first type.

Inventors:
AVRAMESCU ADRIAN STEFAN (DE)
LUGAUER HANS-JUERGEN (DE)
PETER MATTHIAS (DE)
MILLER STEPHAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2008/001426
Publication Date:
March 19, 2009
Filing Date:
August 25, 2008
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
AVRAMESCU ADRIAN STEFAN (DE)
LUGAUER HANS-JUERGEN (DE)
PETER MATTHIAS (DE)
MILLER STEPHAN (DE)
International Classes:
H01L33/08
Foreign References:
US20030151044A12003-08-14
EP1670068A12006-06-14
Other References:
QI Y D ET AL: "Dual wavelength InGaN/GaN multi-quantum well LEDs grown by metalorganic vapor phase epitaxy" JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, Bd. 272, Nr. 1-4, 10. Dezember 2004 (2004-12-10), Seiten 333-340, XP004658493 ISSN: 0022-0248
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (München, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Licl

- ein p-dotiertes Gebiet (1) zur Injektion von Löchern, - ein n-dotiertes Gebiet (2) zur Injektion von Elektronen,

- eine aktive Zone mit mindestens einem InGaN-Quantentopf (4) einer ersten Sorte und mindestens einem InGaN-Quantentopf (5) einer zweiten Sorte, die zwischen dem n-dotierten Gebiet (2) und dem p-dotierten Gebiet (1) angeordnet ist, wobei der In- GaN-Quantentopf (5) der zweiten Sorte einen höheren Indiumgehalt aufweist als der InGaN-Quantentopf (4) der ersten Sorte.

2. Lichtemittierende Struktur (7) nach Anspruch 1, die mehrere InGaN-Quantentöpfe (4) der ersten Sorte aufweist, wobei die InGaN-Quantentöpfe (4) der ersten Sorte durch (In)GaN- Sperrschichten (3) einer ersten Sorte voneinander getrennt sind und wobei zwischen dem Quantentopf (5) der zweiten Sorte und einem randständigen Quantentopf (4) der ersten Sorte eine Sperrschicht (6) einer zweiten Sorte angeordnet ist.

3. Lichtemittierende Struktur (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Quantentopf (4) der ersten Sorte an das n-dotierte Gebiet (2) und der mindestens eine Quantentopf (5) der zweiten Sorte an das p-dotierte Ge- biet (1) angrenzt.

4. Lichtemittierende Struktur (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Indiumgehalt des mindestens einen Quantentopfes (4) der ersten Sorte so eingestellt ist, dass er Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 370 nm und 440 nm emittiert.

5. Lichtemittierende Struktur (7) nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , bei de gehalt kleiner fünf Prozent aufweisen.

6. Lichtemittierende Struktur (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Indiumgehalt des Quantentopfs (5) der zweiten Sorte so eingestellt ist, dass er Strahlung in einem Wellenlängen- bereich zwischen- 440 nm und 580 nm emittiert.

7. Lichtemittierende Struktur (7) nach einem der Ansprüche 2 bis 6 , bei der die Sperrschichten (3) der ersten Sorte Silizium- dotiert sind mit einer Konzentration zwischen l,0 x 10 17 l/cm 3 und 2, 0 x 10 19 l/cm 3 .

8. Lichtemittierende Struktur (7) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die Sperrschicht (6) der zweiten Sorte mit Silizium dotiert ist mit einer Konzentration von nicht mehr als 5 x 10 17 l/cm 3 .

9. Lichtemittierende Struktur (7) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei der die Dicke (d.3, d6) der Sperrschichten (3, 6) zwischen 3 nm und 15 nm beträgt.

10. Lichtemittierende Struktur (7) nach einem der vorherge- henden Ansprüche, bei der die Anzahl der Quantentöpfe (4) der ersten Sorte zwischen 1 und 30 beträgt.

11. Lichtemittierende Struktur (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im p-dotierten Gebiet (1) eine Magnesium-Dotierung vorgesehen ist, wobei stellenweise die bis zu dreifache Konzent- ration verglichen mit dem übrigen p-dotierten Gebiet (1) erreicht wird.

12. Bauelement mit einer lichtemittierenden Struktur (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Abstrahlrichtung der Quantentöpfe nachgeordnet ein Leuchtstoff angeordnet ist, der durch das Licht der Quantentöpfe (4, 5) optisch gepumpt wird.

13. Bauelement nach Anspruch 12, bei dem eine Mischung mehrerer Leuchtstoffe verwendet wird, wobei die Mischung ähnliche Emissionswellenlängen wie der Quantentopf (5) der zweiten Sorte aufweist.

14. Bauelement nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem im Strahlengang ein Absorber für UV-Licht oder violettes Licht angeordnet ist.

Description:

Beschreibung

Lichtemittierende Struktur

Die Erfindung betrifft eine lichtemittierende Struktur, die Indium-Gallium-Nitrid-Quantentöpfe enthält .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Prioritäten der deutschen Patentanmeldung 10 2007 043 096.7 und der deutschen Pa- tentanmeldung 10 2007 058 723.8, deren Offenbarungsgehalte hiermit durch Rückbezug aufgenommen werden.

In lichtemittierenden Strukturen werden Indium-Gallium- Nitrid-Quantentöpfe (im Weiteren InGaN-Quantentöpfe genannt) getrennt durch (In)GaN Sperrschichten. Durch den Heteroübergang zwischen den Quantentöpfen und den Sperrschichten wird eine Potenzialbarriere gebildet, die die Injektion von Ladungsträgern, also von Elektronen und Löchern erschwert. Die Potenzialbarrieren der Heteroübergänge entstehen durch die hohen piezoelektrischen Felder zwischen den Quantentöpfen und den Sperrschichten. Da mit der Anzahl der Quantentöpfe auch die Anzahl der Heteroübergänge ansteigt, ist es schwierig, eine lichtemittierende Struktur aufzubauen, die mehrere Quantentöpfe enthält.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine lichtemittierende Struktur anzugeben, die eine hohe Strahlungseffizienz aufweist .

Es wird eine lichtemittierende Struktur angegeben, die ein p- dotiertes Gebiet und ein n-dotiertes Gebiet umfasst . Das p- dotierte Gebiet ist zur Injektion von Löchern vorgesehen. Das

n-dotierte Gebiet ist zur Injektion von Elektronen vorgesehen.

Zwischen den genannten Gebieten ist mindestens ein InGaN- Quantentopf einer ersten Sorte angeordnet . Vorzugsweise sind zwischen den Gebieten mehrere Quantentöpfe der ersten Sorte angeordnet. Die Quantentöpfe der ersten Sorte sind voneinander getrennt durch (In) GaN-Sperrschichten einer ersten Sorte, das heißt Sperrschichten einer ersten Sorte, die zumindest GaN und gegebenenfalls zusätzlich Indium enthalten können.

Darüber hinaus ist mindestens ein InGaN-Quantentopf einer zweiten Sorte vorgesehen. Der Quantentopf der zweiten Sorte zeichnet sich dadurch aus, dass er einen höheren Indiumgehalt aufweist als der Quantentopf der ersten Sorte.

Insbesondere weist der Quantentopf der ersten Sorte einen relativ niedrigen Indiumgehalt und der Quantentopf der zweiten Sorte einen relativ hohen Indiumgehalt auf. Die lichtemittie- rende Struktur enthält somit eine aktive Zone, die insbesondere gebildet ist aus einer Vielzahl von Quantentöpfen mit einem niedrigen Indiumgehalt, welche zwischen Sperrschichten eingebettet sind. Darüber hinaus ist mindestens ein Quantentopf mit einem hohen Indiumgehalt in der aktiven Zone vorge- sehen. Vorzugsweise grenzt der mindestens eine Quantentopf der ersten Sorte an das n-dotierte Gebiet an, während der mindestens eine Quantentopf der zweiten Sorte angrenzend an das p-dotierte Gebiet angeordnet ist. Die Quantentopf der ersten Sorte ist also auf der n-Seite der aktiven Zone ange- ordnet, während der Quantentopf der zweiten Sorte auf der p- Seite der aktiven Zone der Struktur angeordnet ist. Dieser Aufbau ermöglicht es, bereits entkommene Ladungsträger weiter zu injizieren, wodurch die Effizienz des lichtemittierenden

Bauelements verbessert werden kann. Insbesondere ergibt sich der Vo der er den Heteroübergängen zu den Sperrschichten führt. Dies ermög- licht insbesondere die effektive Injektion von Löchern in die Quantentopfstruktur , verglichen mit dem Fall einer Quantentopfstruktur mit einem hohen Indiumgehalt .

Im Falle des Quantentopfes mit dem hohen Indiumgehalt auf der Seite der aktiven Zone, die an das p-dotierte Gebiet angrenzt, kann die Potenzialbarriere auf der Seite des p- dotierten Gebiets durch eine Kontrolle der p-Dotierung und die Wahl eines geeigneten Dotierprofils in der Nähe der Quantentopfstruktur verringert werden. Insbesondere wird als p- Dotierstoff Magnesium verwendet .

In einer Ausführungsform der lichtemittierenden Struktur sind die Quantentöpfe so ausgebildet, dass der Quantentopf der ersten Sorte Licht im UV-Bereich emittiert, während der Quan- tentopf der zweiten Sorte Licht im blau-grünen Bereich emittiert.

Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Indiumgehalt der Quantentöpfe der ersten Sorte so eingestellt ist, dass sie Strahlung in einem Wellenlängebereich zwischen 370 nm und 440 nm emittieren. Werden die Sperrschichten der ersten Sorte aus GaN hergestellt, so liegt die Wellenlänge der von den Quantentöpfen der ersten Sorte emittierten Strahlung insbesondere zwischen 370 nm und 420 nm. Werden die Sperrschichten der ersten Sorte hingegen aus InGaN gebildet, so beträgt die Wellenlänge insbesondere zwischen 390 nm und 440 nm .

Der Indiumgehalt bei den Quantentöpfen der ersten Sorte wird vorzug enthal

0.04 < x < 0.12.

Die Dicke der Quantentöpfe der ersten Sorte beträgt vorzugsweise zwischen 2 nm und 7 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 4 nm.

Bevorzugt wird der Indiumgehalt der Sperrschichten der ersten Sorte so eingestellt, dass er kleiner als 5 % ist. Insbesondere enthalten die Sperrschichten der ersten Sorte In x Ga 1 - X N, wobei x < 0.05. Die Differenz zwischen dem Indiumgehalt in den Sperrschichten der ersten Sorte und den Quan- tentöpfen der ersten Sorte sollte kleiner als 7 % sein. Besonders bevorzugt sollte der Unterschied kleiner als 5 % sein .

Gemäß einer Ausführungsform der Struktur ist es vorgesehen, dass der Indiumgehalt des Quantentopfes der zweiten Sorte so eingestellt ist, dass er Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 440 nm und 580 nm emittiert.

Der Indiumgehalt des Quantentopfes der zweiten Sorte beträgt vorzugsweise zwischen 12 % und 25 %. Insbesondere enthält der Quantentopf der zweiten Sorte In x Gai- x N, wobei 0.12 < x < 0.25. Die Dicke des Quantentopfes der zweiten Sorte liegt vorzugsweise zwischen 2 nm und 7 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 4 nm.

Um ferner das Intensitätsverhältnis zwischen der langwelligen und der kurzwelligen Strahlung zu kontrollieren, kann die Dotierung und das Dotierprofil der Sperrschichten geeignet ein-

gestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform sind die Sperr- schich einer l/cm 3 .

Zur Trennung der Quantentöpfe der ersten Sorte vom Quantentopf der zweiten Sorte kann ferner eine Sperrschicht einer zweiten Sorte zwischen diesen beiden Sorten von Quantentöpfen vorgesehen sein. Besonders bevorzugt grenzen ein Quantentopf der ersten Sorte und ein Quantentopf der zweiten Sorte direkt an die Sperrschicht der zweiten Sorte an. Um das Intensitätsverhältnis zwischen der langwelligen und der kurzwelligen Strahlung geeignet einzustellen, ist die Sperrschicht der zweiten Sorte mit Silizium dotiert mit einer Konzentration von nicht mehr als 5 x 10 17 l/cm 3 . Die Sperrschicht der zweiten Sorte ist die Sperrschicht zwischen dem Quantentopf mit dem hohen Indiumgehalt und dem Quantentopf mit dem niedrigen Indiumgehalt .

Ein weiterer Parameter für die Kontrolle des Intensitätsverhältnisses besteht in der geeigneten Wahl der Dicke der Sperrschichten. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Sperrschichten zwischen 3 nm und 15 nm , insbesondere zwischen 6 nm und 12 nm. Dabei kann die Dicke der Sperrschichten der ersten Sorte und die Dicke der Sperrschicht der zweiten Sorte gleich oder auch unterschiedlich gewählt werden.

Um das Intensitätsverhältnis der langwelligen und der kurzwelligen Emission einzustellen, kann auch die Anzahl der Quantentöpfe der ersten Sorte eingestellt werden.

Die Anzahl der Quantentöpfe liegt bevorzugt zwischen 1 und 30.

Zwar t Seite < halts des Quantentopfs der zweiten Sorte höhere Potenzialbar- rieren auf. Diese können jedoch durch eine geeignete p-

Dotierung reduziert werden, so dass eine ausreichend gute Löcherleitung gewährleistet ist. Allerdings nimmt die Löcherleitung zu den Quantentöpfen der ersten Sorte hin ab. Um dennoch eine ausreichend gute Löcherinjektion in die Quantentöp- fe der ersten Sorte zu ermöglichen, wird die Potenzialbarriere abgesenkt . Dies kann durch einen relativ niedrigen Indiumgehalt in den Quantentöpfen der ersten Sorte erzielt werden. Der Indiumgehalt ist mit Vorteil in den Quantentöpfen der ersten Sorte geringer als in dem Quantentopf der zweiten Sor- te . Ferner wird vorzugsweise die Differenz zwischen dem Indiumgehalt der Quantentöpfe der ersten Sorte und dem Indiumge- halt der Sperrschichten der ersten Sorte verringert, was durch eine Erhöhung des Indiumgehalts in den Sperrschichten erreicht werden kann. Die verringerte Differenz führt jedoch zu einem geringeren Einschluss von Ladungsträgern in den

Quantentöpfen. Daher werden vorteilhafterweise mehrere Quantentöpfe der ersten Sorte verwendet, während ein Quantentopf der zweiten Sorte ausreichend sein kann. Die Anzahl der Quantentöpfe der ersten Sorte ist also vorzugsweise größer als die Anzahl der Quantentöpfe der zweiten Sorte. Die hier beschriebene Struktur kann verwendet werden, um die Effizienz und die Farbwiedergabe eines Leuchtstoffs zu verbessern. Der Leuchtstoff kann in Reinform vorliegen und somit in einem bevorzugten Wellenlängenbereich abstrahlen. Alternativ kommt eine Mischung aus Leuchtstoffen in Betracht, die ein relativ breites Spektrum an Wellenlängen abstrahlt.

Der Leuchtstoff oder die Mischung aus Leuchtstoffen kann hin- sichtl miert \ tät der Strahlungspeaks , die von der Struktur abgestrahlt werden.

Die hier beschriebene Struktur kann vor allem verwendet werden in Verbindung mit einem Leuchtstoff oder Mischungen aus Leuchtstoffen, die ähnliche Emissionswellenlängen aufweisen, wie die Quantentöpfe der Struktur. Der Leuchtstoff kann optisch durch das von der Struktur abgestrahlte kurzwellige Licht gepumpt werden. Das resultierende abgestrahlte Spektrum zeigt sich dann beispielsweise in einer verstärkten Emission im blauen oder grünen Bereich mit einer verbreiterten Hinter- grundemission im blauen oder grünen Bereich. Diese breitban- dige blaue oder breitbandige grüne Abstrahlung wird vom menschlichen Auge als angenehmer beziehungsweise weicher empfunden als das in einem relativ schmalen Wellenlängenbereich abgestrahlte Licht der Quantentöpfe.

Falls erforderlich, kann der Anteil des kurzwelligen Lichts, der nach der Absorption im Leuchtstoff übrig bleibt, durch ein entsprechendes Absorbermaterial, das als Beschichtung o- der als Verkapselung vorliegen kann, absorbiert werden.

Dementsprechend wird ein Bauelement mit einer lichtemittierenden Struktur angegeben, bei dem der lichtemittierenden Struktur in Abstrahlrichtung der Quantentöpfe mindestens ein Leuchtstoff nachgeordnet ist, der durch das Licht der Quan- tentöpfe , insbesondere der Quantentöpfe der ersten Sorte, optisch gepumpt wird.

Der Leuchtstoff kann dabei in Reinform oder als Mischung mehrerer : stoff < die Quantentöpfe aufweisen.

Der Leuchtstoff kann in von einander getrennten Sorten vorliegen, die ihrerseits Licht in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittieren.

Die lichtemittierende Struktur und das Bauelement werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine lichtemittierende Struktur in einem schematischen Querschnitt.

Figur 2 zeigt das von der lichtemittierenden Struktur emittierte Spektrum in Abhängigkeit von der Wellenlänge.

Figur 3 zeigt ein Bauelement mit einer lichtemittierenden Struktur und einer Mischung aus Farbstoffen.

Figur 4 zeigt ein Bauelement mit einer lichtemittierenden Struktur und verschiedenen Leuchtstoffen.

Figur 5 zeigt das von einem Bauelement gemäß Figur 4 emittierte Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge.

Figur 6 zeigt das von einem Bauelement gemäß Figur 3 emittierte Licht mit einem breiten Peak im Bereich des blauen Lichts in Abhängigkeit von der Wellenlänge.

Figur 7 zeigt das von einem Bauelement gemäß Figur 3 emittierte Lichts

Die Figuren sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, weswegen zur besseren Darstellung einzelne Dimensionen vergrößert oder verkleinert dargestellt sein können.

Elemente, die die gleiche Funktion ausüben, sind in den Figu- ren mit gleichem Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine lichtemittierende Struktur 7, mit einem Stapel von übereinander liegenden Schichten. Auf der Unterseite der Struktur befindet sich ein n-dotiertes Gebiet 2, das dazu vorgesehen ist, Elektronen in die lichtemittierende Struktur bei Anlegen einer elektrischen Spannung zu injizieren.

Oberhalb des n-dotierten Gebietes sind eine Mehrzahl von Quantentöpfen 4 einer ersten Sorte angeordnet. Die Quantentöpfe 4 der ersten Sorte enthalten InGaN, wobei der Indiumgehalt so gewählt ist, dass die Quantentöpfe bei Anregung im Bereich von UV- beziehungsweise violettem Licht Strahlung e- mittieren. Die Quantentöpfe 4 der ersten Sorte sind durch Sperrschichten 3 einer ersten Sorte voneinander getrennt. Im oberen Bereich der lichtemittierenden Struktur 7 ist ein Quantentopf 5 einer zweiten Sorte angeordnet, der ebenfalls Indium-Gallium-Nitrid enthält, wobei der Indiumgehalt des Quantentopfes 5 der zweiten Sorte so gewählt ist, dass eine Emission im blauen beziehungsweise grünen Spektralbereich stattfindet. Der Quantentopf 5 der zweiten Sorte ist durch eine Sperrschicht 6 der zweiten Sorte von einem direkt angrenzenden Quantentopf 4 der ersten Sorte getrennt. Vorzugs-

weise befinden sich sämtliche Quantentöpfe 4 der ersten Sorte auf ei

Auf der Oberseite des Quantentopfes 5 der zweiten Sorte be- findet sich ein p-leitendes Gebiet 1, das der Injektion von Löchern in die lichtemittierende Struktur 7 dient . Die Dicke d6 der Sperrschicht 6 der zweiten Sorte kann vorzugsweise zwischen 3 nm und 15 nm , insbesondere zwischen 2 nm und 6 nm, betragen. Dasselbe gilt für die Dicke d3 der Sperrschich- ten 3 der ersten Sorte, welche eine Dicke im Bereich zwischen 3 nm und 15 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 6 nm, aufweisen. Die Dicken d3 und d6 können gleich oder auch verschieden voneinander sein.

Um die Potenzialbarriere zur p-Seite zu kontrollieren, ist ein Magnesium-Dotierprofil vorgesehen, wobei die Magnesiumkonzentration beginnend an der unteren Grenze des p-leitenden Gebiets 1 kontinuierlich ansteigt, bis ein Maximum in einem Abstand zwischen 2 nm und 15 nm von der Untergrenze des p- leitenden Gebietes erreicht ist. Die maximale Konzentration an Magnesium beträgt dabei zwischen 1,0 und 100 x 10 18 l/cm 3 . Von diesem Maximum sinkt die Magnesiumkonzentration in Richtung auf den p-Kontakt der Anordnung hin wieder etwas ab bis sie eine minimale Konzentration erreicht . Die minimale Magne- siumkonzentration beträgt dabei etwa ein Drittel bis die

Hälfte der Magnesiumkonzentration im Maximum. In Richtung auf den p-Kontakt, der beispielsweise als Galliumnitrid-Schieht ausgeführt sein kann, steigt die Magnesiumkonzentration weiter an und ist dann vorzugsweise größer als 5,0 x 10 19 l/cm 3 .

Die Anzahl der Quantentöpfe der ersten Sorte kann variieren, was durch die mit gestrichelten Linien markierte Kombination von ersten Quantentöpfen 4 der ersten Sorte mit Sperrschich-

ten 3 der ersten Sorte angedeutet ist . Die Anzahl der Quan- tentöp gesamt* elements sein, insbesondere einer lichtemittierenden Diode (LED) .

Figur 2 zeigt das Emissionsspektrum einer lichtemittierenden Struktur, wie sie beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist. Die Quantentöpfe der ersten Sorte strahlen Licht ab, dessen Intensität I in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ durch die Kurve 104 gezeigt ist. Die Kurve 104 zeigt die Lichtemission in Abhängigkeit von der Wellenlänge für die Quantentöpfe 4 der ersten Sorte.

Der Quantentopf der zweiten Sorte emittiert Licht, dessen Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge dargestellt ist durch die Kurve 105. Diese zeigt die Emission des Quantentopfes der zweiten Sorte in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Das Gesamtspektrum des emittierten Lichts ist durch die Kurve 100 gezeigt.

Das Strahlungsspektrum gemäß Figur 2 ergibt sich beispielsweise durch Verwendung von Sperrschichten der ersten Sorte mit einer Indiumkonzentration von nicht mehr als 3 %, Quan- tentöpfen der ersten Sorte mit einer Indiumkonzentration von etwa 8 %, Sperrschichten der zweiten Sorte mit einer Indiumkonzentration von nicht mehr als 5 % und einem Quantentopf der zweiten Sorte mit einer Indiumkonzentration von bis zu 18 %. Insbesondere enthalten die Sperrschichten der ersten Sorte In x Gai_ x N, wobei x < 0.03, die Quantentöpfe der ersten Sorte

In x Gai_ x N, wobei x « 0.08, die Sperrschichten der zweiten Sorte In x Ga 1-x N, wobei x < 0.05, und enthält der Quantentopf der zweiten Sorte In x Gai -x N, wobei x < 0.18.

Das voi hat eil liegt .

Das von dem Quantentopf der zweiten Sorte emittierte Licht hat eine Peakwellenlänge λ5, die zwischen 450 nm und 500 nm liegt .

-Figur 3 zeigt ein Bauelement, bei dem auf einer lichtemittierenden Struktur 7, wie sie beispielsweise in Figur 1 dargestellt ist, eine LeuchtstoffSchicht 8 aufgebracht ist. Die LeuchtstoffSchicht 8 enthält dabei eine Mischung von Leuchtstoffen.

Die Leuchtstoffschicht 8 kann bei dem Beispiel von Figur 3 blau emittierenden Leuchtstoff in Form von Nitrid-Silikat basiertem Leuchtstoff enthalten. Grün emittierender Leuchtstoff kann beispielsweise als YAG-basierter Leuchtstoff vorliegen. Beispielsweise kann als Leuchtstoff der Stoff YAG:Ce (Y3αI5O12 : Ce^ + ) verwendet werden.

Die Leuchtstoffschicht 8 kann das von der lichtemittierenden Struktur 7 abgestrahlte Licht teilweise absorbieren im Sinne eines Pumpvorganges und selbst Licht von verschiedenen Wellenlängen abstrahlen.

Das abgestrahlte Licht einer gemäß Figur 3 gezeigten Anordnung ist beispielsweise in Figur 6 gezeigt. Neben den Peak- weilenlängen λ4 und λ5, die ähnlich wie in Figur 2 zustande kommen, existiert noch das von der Leuchtstoffschicht 8 emittierte Licht, dessen Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge durch die Kurve 108 in Figur 6 gezeigt ist. Das von

der Leuchtstoffschicht 8 abgestrahlte Licht überlagert sich mit deD gesamte geben ist. Man erkennt, dass durch den Einsatz der Leucht- Stoffschicht 8 vor allem die Breite des im blauen Spektralbereich abgestrahlten Peaks deutlich verbreitert werden kann, was die Wahrnehmung durch das menschliche Auge angenehmer macht .

Ein weiteres Beispiel ist in Figur 7 gezeigt. In diesem Fall ist der Strahlungspeak des Quantentopfes der zweiten Sorte im Bereich zwischen 500 nm und 550 ntn gewählt. Durch entsprechende Wahl der Leuchtstoffschicht 8 kann eine Emission der Leuchtstoffschicht 8 ebenfalls in diesem Wellenlängenbereich erreicht werden. Das von der Leuchtstoffschicht 8 abgestrahlte Licht ist durch die Kurve 108 gezeigt. Im Gesamtspektrum, das durch die Kurve 100 angegeben ist, zeigt sich, dass durch die Verwendung der Leuchtstoffschicht 8 eine Verbreiterung des Strahlungspeaks im Bereich des grünen Lichts bei der Peakwellenlänge im Bereich der Peakwellenlänge λ5 ergibt. Dadurch wird der Lichteindruck für das menschliche Auge angenehmer gemacht .

Figur 4 zeigt ein Bauelement, bei dem auf der Oberseite einer lichtemittierenden Struktur 7 ebenfalls Leuchtstoff angeordnet ist. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Figur 3 sind zwei verschiedene Sorten von Leuchtstoffen in abwechselnd ü- bereinander gelegten Schichten vorgesehen. Hierbei wechseln Leuchtstoffschichten 91 einer ersten Sorte sich mit Leucht- Stoffschichten 92 einer zweiten Sorte ab.

Die Leuchtstoffschicht 91 kann vorzugsweise ein grün emittierender Leuchtstoff sein, während für die Leuchtstoffschicht

92 ein gelb-rot (orange) emittierender Leuchtstoff gewählt wird. E und 92 effizienz der LeuchtstoffSchicht 91 ist für die Wellenlänge λ4 besser, während die Leuchtstoffschicht 92 eine bessere Anregungseffizienz für die Wellenlängen λ5 aufweist.

Mit Hilfe der Aus führungsform nach Figur 4 kann ein Strah- lungsspektrum erreicht werden, wie es in Figur 5 gezeigt ist. Dabei werden durch die Verwendung unterschiedlicher Leucht- stoffmaterialien auch unterschiedliche Lichtwellenlänge von den Leuchtstoffmaterialien emittiert. Die Leuchtstoffschicht 91 der ersten Sorte strahlt dabei Licht mit einer Peakwellen- länge λ91 ab. Die Intensität in Abhängigkeit von der Wellen- länge ist angegeben durch die Kurve 191. Die Leuchtstoff - schicht 92 der zweiten Sorte strahlt Licht mit einer Peakwel- lenlänge λ92 ab, die größer ist als die Peakwellenlänge λ91. Die Intensität des durch die Leuchtstoffschicht 92 der zweiten Sorte abgestrahlten Lichts ist durch die Kurve 192 darge- stellt. Im Gesamt spektrum 100 ergibt sich eine sehr ausgeglichene Intensität, die vom blauen Bereich zwischen 500 nm bis jenseits der 600 nm reicht. Der in Figur 4 gezeigte 4- Wellenlängen-Emitter kann eine gute Farbverteilung erzeugen und den vom menschlichen Auge wahrgenommen Farbeindruck verbessern. Dies wird vor allem ermöglicht durch eine bessere Abdeckung im grünen Bereich des Farbspektrums.

Ein Vorteil in der gezeigten Vielschichtanordnung liegt darin, dass es möglich wird, die Konversion auf Chipebene durch die Verwendung relativ dünner Schichten durchzuführen. Insbesondere kann die Dicke der Schichten durch wiederholtes Abscheiden dünner Schichten insgesamt vergrößert werden, wo-

durch die Effizienz der Lichtkonversion ebenfalls verbessert wird .

Darüber hinaus kann das endgültige Emissionsspektrum durch " die Anpassung der Dicke der Leuchtstoffschichten 91 und der Leuchtstoffschichten 92 erfolgen.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfin- düng 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.




 
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