Optoelektronisches Halbleiterbauelement

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches

Halbleiterbauelement, insbesondere eine LED, das ein Indiumenthaltendes Phosphidverbindungshalbleitermaterial oder Nitridverbindungshalbleitermaterial aufweist .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2009 004 895.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bei der epitaktischen Herstellung von Halbleiterschichten für optoelektronische Bauelemente, die auf InGaAlN oder InGaAlP basieren, treten oftmals auch unter optimierten Prozessbedingungen unerwünschte Effekte auf.

In epitaktischen Halbleiterschichten aus InGaAlN können sich Indium-reiche Bereiche, so genannte Cluster, ausbilden. Im

Bereich der Cluster entstehen hohe lokale Verspannungen, die zur Bildung von Kristallfehlern führen können, die als Zentren nicht strahlender Rekombinationen die Effizienz der LED herabsetzen. Selbst bei einer nur geringen Clusterbildung, die nicht zur Ausbildung von Kristallfehlern führt, kann die Effizienz der LED durch eine erhöhte Auger- Rekombinationsrate in der optisch aktiven Schicht infolge lokaler Ladungsträgerdichteerhöhung im Bereich der In-Cluster vermindert sein.

Es wurde festgestellt, dass die Neigung zur Ausbildung Indium-reicher Bereiche durch die Verwendung von hohen Wachstumstemperaturen verringert werden kann, wodurch jedoch auch der Indiumeinbau in die epitaktisch hergestellten Schichten verschlechtert wird. Bei der epitaktischen Herstellung von InAlGaN-Halbleiterschichten mittels MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) kann die Ausbildung von Clustern auch durch einen vergleichsweise hohen Reaktordruck von mehr als 800 mbar verringert werden. Dies führt jedoch zu einer starken Zunahme von unerwünschten Vorreaktionen der Prozessgase, die beispielsweise NH ₃ oder metallorganische Verbindungen wie TMGa, TMAl oder TMIn enthalten, wodurch es zur Bildung von Nanopartikeln und dadurch zu Defekten in der Halbleiterschicht kommen kann. Auch die Verringerung solcher Vorreaktionen durch räumliche und zeitliche Trennung der Zuführung der für die Vorreaktionen verantwortlichen Quellenmaterialien ist wegen der damit verbundenen Einschränkungen der Wachstumsparameter, insbesondere der Wachstumsrate, sowie den höheren Anforderungen an die Epitaxieanlage und der damit verbundenen hohen Kosten nur bedingt geeignet.

Auch durch die Verwendung eines hohen Verhältnisses des Gruppe V-Materials zu den Gruppe-III-Materialien, insbesondere durch ein hohes NH ₃ -Angebot in der Gasphase, kann die Ausbildung von Indium-Clustern verringert werden, jedoch nehmen auch hierbei die Vorreaktionen der Prozessgase zu und die Kosten für die Bereitstellung von NH ₃ erhöhen sich.

Bei der epitaktischen Herstellung von Halbleiterschichten für auf InGaAlP basierende LEDs ist zu beobachten, dass sich das Material der epitaktischen Schichten derart geordnet abscheidet, dass Bereiche mit einer mehr oder weniger ausgeprägten alternierenden Anordnung der Gruppe III-Atome entstehen. Dieser Effekt wird auch als „Ordering" bezeichnet. Diese Bereiche sind durch Korngrenzen voneinander getrennt, die in der aktiven Schicht der LED als Zentren nichtstrahlender Rekombinationen die Effizienz herabsetzen können. Bei LEDs ist die aktive Schicht in der Regel von Barriereschichten umgeben, die eine größere elektronische

Bandlücke aufweisen als die aktive Schicht und somit zu einem Ladungsträgereinschluss (Confinement) in der aktiven Schicht führen. Es wurde beobachtet, dass durch das Ordering eine Verringerung der Bandlücke des Halbleitermaterials auftritt, welche die Funktion der Barriereschichten beeinträchtigt und auf diese Weise zu einer Erhöhung der Leckströme und damit zur Verminderung der Effizienz der LED führen kann.

Das Ordering kann durch die Verwendung hoher Wachstumstemperaturen zumindest teilweise verringert werden, jedoch verstärkt sich hierdurch auch eine ungewollte Diffusion von Dotierstoffen in den epitaktischen Schichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement auf der Basis eines Indium-enthaltenden Phosphidverbindungshalbleiters oder Nitridverbindungshalbleiters anzugeben, das eine erhöhte Effizienz aufweist. Insbesondere sollen die zuvor beschriebenen nachteiligen Effekte, die sich negativ auf die Effizienz auswirken, vermindert sein.

Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß dem Anspruch 1 oder ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß dem Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die zuvor beschriebenen nachteiligen Effekte bei der epitaktischen Herstellung von Halbleiterschichten aus einem Indium enthaltenden Phosphidverbindungshalbleitermaterial oder Nitridverbindungshalbleitermaterial können dadurch vermindert werden, dass in dem Halbleitermaterial neben P oder N mindestens ein zusätzliches Element der V. Hauptgruppe enthalten ist. Insbesondere durch die Zugabe von As, Bi und/oder Sb bei einem Nitridverbindungshalbleitermaterial oder die Zugabe von Bi und/oder Sb bei einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial kann die Effizienz des optoelektronischen Bauelements erhöht werden.

Gemäß einer Ausführungsform weist das optoelektronische

Halbleiterbauelement eine zur Emission von Strahlung geeignete aktive Schicht, die von Mantelschichten umgeben ist, auf, wobei die Mantelschichten und/oder die aktive

Schicht ein Indium-enthaltendes

Phosphidverbindungshalbleitermaterial aufweisen und das

Phosphidverbindungshalbleitermaterial als zusätzliches Element der V. Hauptgruppe mindestens eines der Elemente Bi oder Sb enthält.

Dadurch, dass das Phosphidverbindungshalbleitermaterial Bi oder Sb als zusätzliches Element der V. Hauptgruppe enthält, wird das so genannte Ordering, also die Ausbildung von geordneten Bereichen in den Halbleiterschichten, die in alternierender Abfolge überwiegend Indium-enthaltende Schichten und Al- oder Ga-enthaltende Schichten enthalten, vermindert. Durch die Verminderung des Ordering verringert sich auch die Anzahl der Korngrenzen in dem

Phosphidverbindungshalbleitermaterial, die als Zentren nichtstrahlender Rekombinationen die Effizienz des Strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauelements herabsetzen könnten. Gleichzeitig erhöht sich bei gleicher stöchiometrischer Zusammensetzung die Bandlücke des Verbindungshalbleiters.

Es wird unter anderem vermutet, dass der Effekt der

Verminderung des Ordering darauf beruht, dass die schweren Atome Sb oder Bi die Beweglichkeit der Atome auf der Oberfläche der Halbleiterschicht während des epitaktischen Wachstums herabsetzen. Da die Masse des zusätzlichen Atoms der V. Hauptgruppe für diesen Mechanismus von Bedeutung ist, ist der Zusatz des schwereren Elements Bi oder noch effektiver als der Zusatz von Sb. Des weiteren können die zusätzlichen Atome die elektronische Struktur der Oberfläche so verändern, dass sich das Ordering vermindert.

Bevorzugt enthalten die Mantelschichten, welche die aktive Schicht umgeben, Bi und/oder Sb als zusätzliches Element der V. Hauptgruppe. Die Mantelschichten weisen vorteilhaft eine größere elektronische Bandlücke auf als die aktive Schicht. Die Mantelschichten bewirken auf diese Weise einen Einschluss der Ladungsträger in der aktiven Schicht, wodurch sich die Effizienz des Strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements erhöht. Es hat sich herausgestellt, dass die Zugabe von Bi und/oder Sb als zusätzliches Element der V. Hauptgruppe nicht nur das Ordering vermindert, sondern auch zu einer Erhöhung der elektronischen Bandlücke des Phosphidverbindungshalbleitermaterials führt. Die Wirkung der Mantelschichten wird durch eine derartige Erhöhung der Bandlücke verstärkt und auf diese Weise die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements, bei dem es sich insbesondere um eine LED, einen Halbleiterlaser oder eine Solarzelle handeln kann, erhöht. Bei einer bevorzugten Variante wird das zusätzliche Element der V. Hauptgruppe Bi und/oder Sb in die Mantelschichten, aber nicht in die aktive Schicht eingebaut. Somit tritt die Erhöhung der elektronischen Bandlücke nur in den Mantelschichten auf, wodurch sich die Differenz der elektronischen Bandlücken zwischen der aktiven Schicht und den Mantelschichten vergrößert, und somit der Ladungsträgereinschluss in der aktiven Schicht weiter verbessert wird.

Alternativ ist es aber auch möglich, dass sowohl die Mantelschichten als auch die aktive Schicht Bi und/oder Sb enthalten, oder dass nur die aktive Schicht Bi und/oder Sb enthält, da auch bereits die Verminderung des Ordering in dem Phosphidverbindungshalbleitermaterial der aktiven Schicht die Effizienz des optoelektronischen Bauelements durch Verminderung der Korngrenzen erhöht.

Das Phosphidverbindungshalbleitermaterial der Mantelschichten und/oder der aktiven Schicht kann insbesondere die

Zusammensetzung In _x Ga _y Ali- _x - _y Pi_ _z Sb _z oder In _x Ga _y Ali- _x - _y Pi_ _z Bi _z mit 0 < x ≤ 1, 0 ≤ y < 1, x + y ≤ l und 0 < z < 1 aufweisen.

Weiterhin kann das Phosphidverbindungshalbleitermaterial auch beide Elemente Sb und Bi enthalten. Das

Phosphidverbindungshalbleitermaterial weist also die Zusammensetzung In _x Ga _y Ali- _x _ _y Pi_ _z (Sb _u Bii_ _u ) _z mit 0 < x ≤ 1, 0 < y < 1, x + y ≤ l, O ≤ u ≤ l und 0 < z < 1 auf.

Vorteilhaft enthält das Phosphidverbindungshalbleitermaterial als Gruppe-III-Elemente sowohl In, Ga als auch Al. In diesem Fall gilt also x > 0, y > 0 und x + y < 1. Das Phosphidverbindungshalbleitermaterial ist also bevorzugt ein quinternäres Halbleitermaterial.

Durch das Hinzufügen mindestens eines zusätzlichen Elements aus der V. Hauptgruppe entsteht vorteilhaft keine zusätzliche Dotierung des Halbleitermaterials, da Sb oder Bi isoelektronisch auf dem Gruppe-V-Platz in das Kristallgitter eingebaut werden.

Es hat sich herausgestellt, dass bereits sehr geringe Mengen des Gruppe-V-Elements Sb oder Bi ausreichen, um das Ordering zu vermindern. Vorzugsweise gilt für den Anteil z des mindestens einen zusätzlichen Gruppe-V-Elements in dem Phosphidverbindungshalbleitermaterial 0 < z ≤ 0,03. Bevorzugt gilt 0 < z ≤ 0,02, besonders bevorzugt sogar 0 < z ≤ 0,005. Dadurch, dass dem Phosphidverbindungshalbleitermaterial nur eine sehr geringe Menge des zusätzlichen Elements der V. Hauptgruppe zugefügt wird, werden die strukturellen und elektronischen Eigenschaften des Halbleitermaterials abgesehen von der vorteilhaften Verminderung des Ordering und der Erhöhung der Bandlücke nur unwesentlich beeinflusst.

Besonders vorteilhaft ist der Einbau eines zusätzlichen

Elements der V. Hauptgruppe, wenn das Phosphidverbindungshalbleitermaterial einen Indiumanteil von etwa 0,5 aufweist, da die Neigung des Halbleitermaterials zum

Ordering bei einem Indiumanteil von etwa 0,5 am größten ist.

Vorteilhaft beträgt der Indiumanteil in dem

Halbleitermaterial 0,3 ≤ x ≤ 0,7, bevorzugt 0,4 ≤ x ≤ 0,6 und besonders bevorzugt 0,45 ≤ x ≤ 0,55.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält ein optoelektronisches Halbleiterbauelement eine aktive Schicht, die ein Indium-enthaltendes

Nitridverbindungshalbleitermaterial aufweist, wobei das Nitridverbindungshalbleitermaterial der aktiven Schicht als zusätzliches Element der V. Hauptgruppe mindestens eines der Elemente As, Bi oder Sb enthält.

Insbesondere hat sich herausgestellt, dass durch die Zugabe mindestens eines der Elemente As, Bi oder Sb bei der Herstellung des Nitridverbindungshalbleitermaterials die Ausbildung von Indium-Clustern verringert wird.

Die Ausbildung von Kristallfehlern, die in der aktiven Schicht als Zentren nicht-strahlender Rekombinationen wirken, wird durch die Verringerung der Ausbildung von Indium- Clustern vermindert. Auf diese Weise verbessert sich die

Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements, bei dem es sich insbesondere um eine LED, einen Halbleiterlaser oder eine Solarzelle handeln kann.

Es wird vermutet, dass der Effekt der Verringerung der

Ausbildung von Indium-Clustern darauf beruht, dass die im Vergleich zu N vergleichsweise schweren Atome As, Sb oder Bi die Migrationslänge der Indiumverbindungen auf der Kristalloberfläche während des epitaktischen Wachstums vermindern, insbesondere durch Stöße. Die schweren Atome auf der Oberfläche scheinen die Beweglichkeit der Indium- Verbindungen so herabzusetzen, dass die Indium-Atome in der Nähe der Stelle in das Kristallgitter eingebaut werden, an der sie auf die Oberfläche auftreffen, bevor sie sich mit anderen Indium-Atomen zu Clustern vereinigen können.

Da die Masse des zusätzlichen Atoms der V. Hauptgruppe eine Rolle für diesen Mechanismus spielt, ist der Zusatz der schwereren Elemente Sb oder Bi noch effektiver als der Zusatz von As. Besonders bevorzugt ist der Zusatz von Bi, das noch schwerer als Sb ist.

Die Ausbildung von Indium-Clustern wird auf diese Weise vermindert, ohne dass dazu eine erhöhte Wachstumstemperatur oder ein erhöhtes V/III-Verhältnis mit den damit verbundenen nachteiligen Effekten notwendig ist. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Elemente As, Sb oder Bi isoelektronisch auf dem Gruppe-V-Platz in das Kristallgitter eingebaut werden und somit keine zusätzliche Dotierung erzeugen.

Bei der epitaktischen Herstellung der Halbleiterschichten mittels MOVPE kann das zusätzliche Element As, Sb oder Bi in Form eines zusätzlichen Prozessgases wie zum Beispiel TESb oder AsH ₃ dem Reaktor zugeführt werden. Alternativ können As, Sb oder Bi auch als gezielte Verunreinigung in Prozessgasen wie TMGa oder TMAl zugeführt werden.

Das Nitridverbindungshalbleitermaterial weist bevorzugt die Zusammensetzung In _x Ga _y Ali- _x - _y Ni_ _z As _z , In _x Ga _y Ali- _x - _y Ni_ _z Sb _z oder In _x Ga _y Ali- _x - _y Ni_ _z Bi _z , jeweils mit 0 < x ≤ 1, O ≤ y ≤ l, x + y ≤ 1 und 0 < z < 1 auf.

Weiterhin kann das Nitridverbindungshalbleitermaterial auch zwei oder drei der Elemente As, Sb oder Bi enthalten. Das Nitridverbindungshalbleitermaterial weist also die Zusammensetzung In _x Ga _y Ali- _x _ _y Ni_ _z (As _u Sb _v Bii- _u _ _v ) _z mit 0 < x ≤ 1, 0 < y < 1, x + y ≤ l, O ≤ u ≤ l, O ≤ v ≤ l, u + v ≤ l und 0 < z < 1 auf.

Das Nitridverbindungshalbleitermaterial kann insbesondere alle drei Gruppe-III-Elemente In, Ga und Al aufweisen, das heißt es gilt x > 0, y > 0 und 1 - x - y > 0. Bei dem Nitridverbindungshalbleitermaterial handelt es sich in diesem Fall bevorzugt um ein quinternäres Halbleitermaterial.

Es hat sich herausgestellt, dass bereits sehr geringe Mengen des Gruppe-V-Elements As, Sb oder Bi ausreichen, um die Bildung von Indium-Clustern zu vermindern. Vorzugsweise gilt für den Anteil z des mindestens einen zusätzlichen Gruppe-V- Elements in dem Nitridverbindungshalbleitermaterial 0 < z ≤ 0,03. Bevorzugt gilt 0 < z ≤ 0,02, besonders bevorzugt sogar 0 < z < 0,005. Dadurch, dass dem

Nitridverbindungshalbleitermaterial nur eine sehr geringe Menge des zusätzlichen Elements der V. Hauptgruppe zugefügt wird, werden die strukturellen und elektronischen Eigenschaften des Halbleitermaterials abgesehen von der vorteilhaften Verminderung der Ausbildung von Indium-Clustern nur unwesentlich beeinflusst.

Besonders vorteilhaft ist der Einbau eines zusätzlichen Elements der V. Hauptgruppe, wenn das

Nitridverbindungshalbleitermaterial einen relativ großen Gehalt an Indium aufweist, da mit zunehmendem Indium-Gehalt auch das Risiko der Ausbildung von Indium-Clustern ansteigt. Vorteilhaft beträgt der Indiumanteil in dem Halbleitermaterial x ≥ 0,1, bevorzugt x ≥ 0,2 und besonders bevorzugt sogar x ≥ 0,3. Derartige Indium-Gehalte, die für ein Nitridverbindungshalbleitermaterial vergleichsweise hoch sind, werden insbesondere zur Herstellung von grün emittierenden optoelektronischen Halbleiterbauelementen benötigt. Da sich die Bandlücke des Halbleitermaterials mit zunehmendem Indium-Gehalt verringert, verschiebt sich die Wellenlänge der von der aktiven Schicht emittierten Strahlung mit zunehmendem Indium-Gehalt zu größeren Wellenlängen hin. Somit können bei einem vergleichsweise großen Indium-Gehalt anstelle der üblicherweise im ultravioletten oder blauen Spektralbereich emittierenden

Nitridverbindungshalbleiterbauelementen auch effiziente grün emittierende Bauelemente realisiert werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.

Bei dem in Figur 1 dargestellten optoelektronischen Halbleiterbauelement handelt es sich um eine LED. Die LED weist eine auf ein Substrat 1 aufgebrachte Epitaxieschichtenfolge 8 auf, die insbesondere mittels MOVPE hergestellt werden kann.

Die Epitaxieschichtenfolge 8 enthält eine Strahlungsemittierende aktive Schicht 4. Die aktive Schicht kann zum Beispiel als Einzelschicht, als

Doppelheterostruktur, als Einfach-Quantentopfstruktur oder Mehrfach-Quantentopfstruktur ausgebildet sein. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung QuantentopfStruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.

Die aktive Schicht 4 ist zwischen einer ersten Mantelschicht 3a und einer zweiten Mantelschicht 3b angeordnet. Die Mantelschichten 3a, 3b weisen vorteilhaft eine größere elektronische Bandlücke als die aktive Schicht 4 auf, wodurch ein Ladungsträgereinschluss (Confinement) in der aktiven Schicht 4 bewirkt wird. Die Mantelschichten 3a, 3b können auch als Schichtfolge aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein .

Zwischen dem Substrat 1 und der ersten Mantelschicht 3a können eine oder mehrere weitere Halbleiterschichten 2 angeordnet sein. Weiterhin können auch der zweiten Mantelschicht 3b eine oder mehrere weitere

Halbleiterschichten 5, beispielsweise eine Stromaufweitungs- oder Kontaktschicht, nachfolgen. Beispielsweise sind die zwischen dem Substrat 1 und der aktiven Schicht 4 angeordneten Halbleiterschichten 2, 3a n-dotiert und die auf der vom Substrat 1 abgewandten Seite der aktiven Schicht 4 angeordneten Halbleiterschichten 3b, 5 p-dotiert. Das Substrat 1 kann zum Beispiel ein GaAs-Substrat sein.

Zur elektrischen Kontaktierung der LED sind beispielsweise eine erste Kontaktmetallisierung 7 auf die von der Epitaxieschichtenfolge 8 abgewandte Rückseite des Substrats 1 und eine zweite Kontaktmetallisierung 6 auf die vom Substrat abgewandte Oberfläche der Epitaxieschichtenfolge 8 aufgebracht .

Die Mantelschichten 3a, 3b und/oder die aktive Schicht 4 enthalten ein Phosphidverbindungshalbleitermaterial, das Indium enthält, wobei das

Phosphidverbindungshalbleitermaterial zusätzlich zu P mindestens eines der Elemente Sb oder Bi als zusätzliches Element der V. Hauptgruppe aufweist.

Bevorzugt wei st das Phosphidverbindungshalbleitermaterial der Mantel schichten 3a , 3b und/oder der aktiven Schicht 4 die Zusammenset zung In _x Ga _y Ali- _x - _y Pi_ _z Sb _z oder In _x Ga _y Ali- _x - _y Pi_ _z Bi _z mit 0 < x < 1 , 0 < y < 1 , x + y ≤ l und 0 < z < 1 auf . Weiterhin kann das Phosphidverbindungshalbleitermaterial auch beide zusät z l ichen Gruppe-V-Elemente Sb und Bi aufwei sen . Das Phosphidverbindungshalbleitermaterial wei st al so die Zusammenset zung In _x Ga _y Ali- _x _ _y Pi_ _z ( Sb _u Bii_ _u ) _z mit 0 < x ≤ 1 , 0 < y < 1 , x + y ≤ l , O ≤ u ≤ l und 0 < z < 1 auf .

Durch den Zusatz von Sb und/oder Bi als zusätzliches Element der V. Hauptgruppe wird das so genannte Ordering in dem Phosphidverbindungshalbleiter vermindert, wodurch sich auch die Ausbildung von Korngrenzen in dem Halbleitermaterial verringert. Da die Korngrenzen zwischen geordneten Bereichen des Halbleitermaterials als Zentren für nicht strahlende Rekombinationen von Ladungsträgern wirken, wird durch die Verringerung der Korngrenzen die Effizienz der LED erhöht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die aktive Schicht 4 Sb oder Bi als zusätzliches Element enthält.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das zusätzliche Element Sb und/oder Bi in dem Phosphidverbindungshalbleitermaterial der Mantelschichten 3a, 3b enthalten. Es hat sich herausgestellt, dass sich durch den Zusatz von Sb und/oder Bi die elektronische Bandlücke des Phosphidverbindungshalbleitermaterials erhöht. Die Wirkung der Mantelschichten hinsichtlich des

Ladungsträgereinschlusses in der aktiven Schicht 4 wird auf diese Weise verstärkt.

Die vorteilhafte Wirkung des zusätzlichen Elements Sb und/oder Bi hinsichtlich der Verminderung des Ordering und der Erhöhung der Bandlücke des

Phosphidverbindungshalbleitermaterials tritt bereits bei vergleichsweise geringen Mengen des zusätzlichen Materials der V. Hauptgruppe ein. Der Anteil z des Elements Sb und/oder Bi in dem Phosphidverbindungshalbleitermaterial beträgt vorteilhaft z ≤ 0,03, bevorzugt z ≤ 0,02 und besonders bevorzugt z ≤ 0,005.

Der Einbau des zusätzlichen Elements Sb und/oder Bi ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das

Phosphidverbindungshalbleitermaterial einen Indiumanteil von etwa 0,5 aufweist, da die Neigung des Halbleitermaterials zum Ordering bei einem Indiumanteil von etwa 0,5 am größten ist. Vorteilhaft beträgt der Indiumanteil in dem Halbleitermaterial 0,3 < x < 0,7, bevorzugt 0,4 < x < 0,6 und besonders bevorzugt 0,45 ≤ x ≤ 0,55.

Bei dem in Figur 2 schematisch im Querschnitt dargestellten optoelektronischen Halbleiterbauelement handelt es sich um eine Dünnfilm-LED. Unter einer Dünnfilm-LED ist eine LED zu verstehen, bei der das ursprüngliche Aufwachssubstrat von der Epitaxieschichtenfolge 8 abgelöst worden und die Epitaxieschichtenfolge 8 an der dem ursprünglichen Aufwachssubstrat gegenüberliegenden Seite auf einen Träger 9 montiert worden ist.

Ausgehend vom Träger 9 weist die Epitaxieschichtenfolge 8 beispielsweise eine oder mehrere p-dotierte Schichten 5, eine p-dotierte zweite Mantelschicht 3b, eine aktive Schicht 4, eine n-dotierte erste Mantelschicht 3a und eine oder mehrere n-dotierte Schichten 2 auf. Der Aufbau der Epitaxieschichtenfolge 8 entspricht daher dem in Figur 1 dargestellten Aufbau, allerdings mit umgekehrter Reihenfolge der Halbleiterschichten. So sind bei der Dünnfilm-LED typischerweise die p-dotierten Halbleiterschichten 3b, 5 dem Träger 9 zugewandt und die n-dotierten Schichten 2, 3a von dem Träger 9 abgewandt. Durch das Ablösen des ursprünglichen Aufwachssubstrats von der Epitaxieschichtenfolge 8 und das Aufbringen auf den vorzugsweise mit einer reflektierenden Kontaktschicht 7 versehenen Träger 9 erhöht sich die Effizienz der LED und das Aufwachssubstrat kann vorteilhaft wiederverwendet werden. Dies ist insbesondere für vergleichsweise teure Aufwachssubstrate für

Nitridverbindungshalbleiter, beispielsweise Substrate aus GaN oder Saphir, vorteilhaft.

Die aktive Schicht 4 der LED ist wie bei dem in Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel zwischen einer ersten Mantelschicht 3a und einer zweiten Mantelschicht 3b angeordnet. Die aktive Schicht 4 enthält ein Indiumenthaltendes Nitridverbindungshalbleitermaterial . Das Nitridverbindungshalbleitermaterial enthält zusätzlich zu N mindestens eines der Materialien As, Sb oder Bi als zusätzliches Element der V. Hauptgruppe. Das Nitridverbindungshalbleitermaterial der aktiven Schicht 4 kann insbesondere die Zusammensetzung In _x Ga _y Ali- _x - _y Ni_ _z As _z , In _x Ga _y Ali- _x - _y Ni_ _z Sb _z oder In _x Ga _y Ali_ _x - _y Ni_ _z Bi _z mit 0 < x ≤ 1, 0 ≤ y < 1, x + y ≤ l und 0 < z < 1 aufweisen.

Auch eine Verbindung mit zwei oder drei der zusätzlichen Elemente As, Sb oder Bi ist möglich. Das Nitridverbindungshalbleitermaterial weist also die Zusammensetzung In _x Ga _y Ali- _x _ _y Ni_ _z (As _u Sb _v Bii- _u _ _v ) _z mit 0 < x ≤ 1, 0 < y < 1, x + y ≤ l, O ≤ u ≤ l, O ≤ v ≤ l, u + v ≤ l und 0 < z < 1 auf.

Durch das mindestens eine zusätzliche Element As, Bi oder Sb wird die Ausbildung von Indium-Clustern in dem Nitridverbindungshalbleitermaterial der aktiven Schicht 4 vorteilhaft vermindert. Die Verringerung der Indium-Cluster hat den Vorteil, dass die Bildung von Kristallfehlern, die als Zentren nicht-strahlender Rekombinationen die Effizienz der LED herabsetzen könnten, vermindert wird. Auch eine lokale Ladungsträgerdichteerhöhung im Bereich von Indium- Clustern, die eine erhöhte nicht strahlende Auger- Rekombinationsrate bewirken könnte, wird auf diese Weise vermindert .

Die elektrische Kontaktierung der Dünnfilm-LED kann beispielsweise durch eine Kontaktmetallisierung 7 auf dem Träger 9, die vorzugsweise für die emittierte Strahlung der LED reflektierend ist, und eine weitere Kontaktmetallisierung 6 auf der dem Träger 9 abgewandten Oberfläche der Epitaxieschichtenfolge 8 erfolgen.

Das Hinzufügen von As, Sb oder Bi als zusätzliches Element der V. Hauptgruppe zu dem Nitridverbindungshalbleitermaterial ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die

Strahlungsemittierende aktive Schicht 4 einen vergleichsweise hohen Indium-Gehalt aufweist. Der Indium-Gehalt der aktiven Schicht 4 kann insbesondere x ≥ 0,1, besonders bevorzugt x ≥ 0,2 oder sogar x ≥ 0,3 betragen.

Zur Verminderung der Ausbildung von Indium-Clustern reichen bereits geringe Mengen eines der Elemente As, Bi oder Sb in dem Nitridverbindungshalbleitermaterial aus. Vorteilhaft beträgt der Anteil Z des zusätzlichen Elements 0 < z ≤ 0,03, bevorzugt 0 < z ≤ 0,02 und besonders bevorzugt 0 < z ≤ 0,005. Die elektronischen Eigenschaften des

Nitridverbindungshalbleitermaterials werden bei derart geringen Mengen des zusätzlichen Elements vorteilhaft nur geringfügig beeinflusst.

Selbstverständlich kann nicht nur die LED mit der auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basierenden Epitaxieschichtenfolge 8 als Dünnfilm-LED LED ohne Aufwachssubstrat gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel realisiert sein, sondern auch die auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial basierende Epitaxieschichtenfolge 8 des zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Ebenso kann die auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basierende

Epitaxieschichtenfolge 8 des zweiten Ausführungsbeispiels alternativ als LED mit Aufwachssubstrat realisiert sein, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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.