DE2542554C3 - Semiconductor component for generating light through recombination - Google Patents
Semiconductor component for generating light through recombinationInfo
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/052—Light-emitting semiconductor devices having Schottky type light-emitting regions; Light emitting semiconductor devices having Metal-Insulator-Semiconductor type light-emitting regions
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wie es aus Appl. Phys. Lett 9 (1966) 441 bis 444 bekannt istThe invention relates to a semiconductor component according to the preamble of claim 1 as from Appl. Phys. Lett 9 (1966) 441-444 is known
Es wurde dabei eine sogenannte M IS-Struktur durch Abscheiden einer Isolatorschicht auf der Halbleiteroberfläche mit nachträglichem Aufdampfen einer Metallschicht hergestellt Die Erzeugung von Elektron-Lochpaaren erfolgt in einer derartigen MlS-Struktur durch thermische Generation von Minoritätsladungsträgern in der Raumladungszone in der Nähe der Grenzfläche. Die Generation ist physikalisch die: Umkehrung der Rekombination. Der Prozeß der Generation und Rekombination wird durch Einstellung des Potentials an der Metallschicht gesteuert Im p-Typ Halbleiter werden bei stark positiver Vorspannung bo Minoritätsladungsträger (Elektronen) erzeugt die eine Inversionsschicht an der Grenzfläche zum Isolator bilden. Bei negativer Vorspannung reichern sich Majoritätsladungsträger (Löcher) an der Grenzfläche an. Im η-Typ Material kehren sich die Ladungsträgerar- hi ten und die Vorzeichen der Vorspannungen um.A so-called M IS structure was created by depositing an insulator layer on the semiconductor surface produced with subsequent vapor deposition of a metal layer. The generation of electron-hole pairs takes place in such an MIS structure by thermal generation of minority charge carriers in the space charge zone near the interface. The generation is physically: Reversal of the recombination. The process of generation and recombination is through recruitment of the potential at the metal layer controlled In p-type semiconductors with a strongly positive bias bo Minority charge carriers (electrons) create an inversion layer at the interface with the insulator form. With a negative bias, majority charge carriers (holes) accumulate at the interface at. In the η-type material, the charge carriers are reversed ten and the signs of the biases.
Das bekannte Halbleiterbauelement hat jedoch den Nachteil, daß die Generation von Elektron-Lochpaaren, insbesondere bei Halbleitern mit einem großen Bandabstand, nur langsam erfolgt Eine Vergrößerung der Generationsrate durch Dotierung mit Störstellen verschlechtert die Lichtausbeute, so daß sie effektiv keine Verbesserung bringtHowever, the known semiconductor component has the disadvantage that the generation of electron-hole pairs, Particularly in the case of semiconductors with a large band gap, enlargement takes place only slowly the generation rate by doping with impurities worsens the luminous efficiency, so that it is effective brings no improvement
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Halbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff die Lichtausbeute zu erhöhen.The object of the invention is, in the case of a semiconductor component according to the preamble, the light yield to increase.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by a semiconductor component according to claim 1 Refinements are given in the subclaims.
Die räumliche Trennung ermöglicht die Einstellung besonders günstiger Parameter für den jeweiligen Prozeß. Der durch die erste Elektrode festgelegte Bereich zur Erzeugung von Minoritätsladungsträgern (Generationszone) kann durch Dotierung mit Störstellen effektiv zur Erzeugung von Minoritätsladungsträgern eingesetzt werden. Die Rekombinationszone für die Lichterzeugung bleibt frei von Störstellen, um eine hohe Lichtausbeute zu erzielen.The spatial separation enables the setting of particularly favorable parameters for the respective Process. The area defined by the first electrode for generating minority charge carriers (Generation zone) can effectively generate minority charge carriers by doping them with impurities can be used. The recombination zone for the generation of light remains free of imperfections to achieve high luminous efficacy.
Der Transfer der Minoritätsladungsträger von der Generationszone in die Rekombinationszone erfolgt durch Ladungskopplung, ähnlich wie bei Ladungstransferbauelementen (CCD) für die Signalverarbeitung; vgl. IEEE Transactions on Electron Davices, ED-20 (1973) 45 bis 55.The transfer of the minority charge carriers from the generation zone into the recombination zone takes place by charge coupling, similar to charge transfer components (CCD) for signal processing; See IEEE Transactions on Electron Davices, ED-20 (1973) 45 to 55.
Ausführungsbeispiele eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung werden an Hand der A b b. 1 bis 3 erläutertEmbodiments of a semiconductor component according to the invention will be described with reference to A b b. 1 to 3 explained
Der Anfangszustand ist im Teilbild la für einen p-Typ Halbleiterkörper 4 dargestellt Auf dem Halbleiterkörper 4 ist eine Isolatorschicht 5 aufgebracht die ihrerseits drei Elektroden 1,2,3 trägt Die Generationszone ist für starke Inversion mit einer ersten Elektrode 1 positiv vorgespannt so daß Minoritätsladungsträger (Elektronen) erzeugt werden, die die Inversionsladungen bilden. Eine dritte Elektrode 3 ist negativ vorgespannt um ein Abfließen der gebildeten Minoritätsladungsträger der unter der zweiten Elektrode 2 angeordneten Rekombinationszone zu verhindern.The initial state is in the sub-image la for a p-type Semiconductor body 4 shown An insulator layer 5 is applied to the semiconductor body 4, which in turn three electrodes 1,2,3 carries the generation zone is for strong inversion with a first electrode 1 positively biased so that minority charge carriers (electrons) are generated, which form the inversion charges. A third electrode 3 is negatively biased by a The minority charge carriers formed flow away from the recombination zone arranged below the second electrode 2 to prevent.
Die Verbältnisse für den Ladungstransfer sind in A b b. Ib gezeigt Die Potentiale werden so gewählt daß die gebildeten Minoritätsladungsträger in die Rekombinationszone einfließen. Dieser Vorgang benötigt nur eine kurze Zeit (einige Mikrosekunden).The ratios for charge transfer are in A b b. Ib shown. The potentials are chosen so that the minority charge carriers formed in the recombination zone flow in. This process only takes a short time (a few microseconds).
Für die Lichterzeugung (Abb. Ic) werden die gleichen Potentiale wie für die Anfangssituation eingestellt, so daß gleichzeitig an der Generationszone neue Minoritätsladungsträger erzeugt werden. In der Rekombinationszone wird eine kleine Vorspannung eingestellt, so daß die injizierten Minoritätsladungsträger mit einfließenden Majoritätsladungsträgern rekombinieren können und Licht erzeugen, das durch die Oberfläche austrittt Zustand b) und c) werden im Dauerbetrieb wiederholt durchlaufen.For the generation of light (Fig. Ic) the same potentials as set for the initial situation, so that at the same time at the generation zone new minority charge carriers are generated. There is a small bias in the recombination zone set, so that the injected minority charge carriers recombine with inflowing majority charge carriers can and generate light that exits through the surface state b) and c) are in Run through continuous operation repeatedly.
Generation und Lichterzeugung erfolgen gleichzeitig in räumlich getrennten Zonen. Die Lichterzeugung ist daher intermittierend. Sie wird durch den kurzen Ladungstransfervorgang unterbrochen. Solange die Impulsfrequenz höher als 50 Hz liegt, ist das kein Nachteil, da das Flackern nicht mehr vom Auge wahrgenommen wird.Generation and light generation take place at the same time in spatially separated zones. The light generation is therefore intermittent. It is interrupted by the short charge transfer process. As long as the Pulse frequency is higher than 50 Hz, this is not a disadvantage, since the flickering is no longer from the eye is perceived.
Ein Vorteil des neuen Halbleiterbauelementes liegt in der Variationsmöglichkeit der geometrischen Anordnung. Die Elektrodenflächen können den Generationsund Rekombinationsraten angepaßt werden, so daß die Lichtintensität und Impulsfrequenz den externen Anfor-One advantage of the new semiconductor component lies in the possibility of varying the geometric arrangement. The electrode areas can be adapted to the generation and recombination rates so that the Light intensity and pulse frequency meet the external requirements
derungen an das Bauelement genügen. Bei ungünstigen Generationsraten, z.B. in Halbleitern mit hohem Bandabstand, kann der Flächenanteil der Generationszone und damit das Generationsvolumen vergrößert werden, so daß eine ausreichende Minoritätsladungsträgerdichte erzeugt wird.Changes to the component are sufficient. In the case of unfavorable generation rates, e.g. in semiconductors with a high Band gap, the area proportion of the generation zone and thus the generation volume can be increased so that a sufficient minority carrier density is generated.
Die Abb.2 zeigt eine Anordnung, bei der die lichtemittierende zweite Elektrode 2 (Streifen) von einer wesentlich größeren ersten Elektrode 1 umgebe« ist. Durch eine derartige Anordnung der Elektrode wird zusätzlich eine hohe Effektivität der Transferrate bei dem Überfließen der Minotitätsladungsträger vor der Erzeugungszone in die Rekombinationszone erzieltThe Fig.2 shows an arrangement in which the light-emitting second electrode 2 (strip) surrounded by a much larger first electrode 1 is. Such an arrangement of the electrode also makes the transfer rate highly effective achieved the overflow of minority charge carriers in front of the generation zone in the recombination zone
Eine weitere Erhöhung der Transfer-Effektivität und damit Erhöhung der Lichtausbeute kann durch möglichst kleine Abstände der Elektroden erreicht werden, wie dies in A b b. 3 angedeutet istA further increase in the transfer effectiveness and thus an increase in the light yield can be achieved through small distances between the electrodes can be achieved, as shown in A b b. 3 is indicated
Die Dotierung der Generationszone mit Störstellen erfolgt vorteilhaft durch Ionenimplantation, da durch Strahlenschäden sehr effektive Störstellen in oberflächennahen Bereichen entstehen.The generation zone is advantageously doped with impurities by means of ion implantation, as this is done by Radiation damage creates very effective interferences in areas close to the surface.
Der Lichtaustritt erfolgt aus Bereichen unter der zweiten Elektrode der Rekombinationszone. Die Elektrode der Rekombinationszone muß daher für den Spektralbereich des austretenden Lichts durchlässig sein. Eine Möglichkeit ist die Verwendung einer perforierten Elektrode, bei der das Licht durch Öffnungen in der Elektrodenstruktur austritt Hierbei treten allerdings Verluste durch die abgedeckten Bereiche auf.The light is emitted from areas under the second electrode of the recombination zone. the The electrode of the recombination zone must therefore be transparent to the spectral range of the emerging light be. One option is to use a perforated electrode that lets the light through Openings in the electrode structure emerge here, however, losses due to the covered Areas on.
Die geometrische Form der lichtemittierenden Zone kann durch Maskentechnik so gewählt werden, daß eine geometrische Bedeutung, z. B. einer Ziffer oder eines Buchstabens herausgelesen werden kann.The geometric shape of the light-emitting zone can be selected by mask technology so that a geometric meaning, e.g. B. a number or a letter can be read.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2542554A DE2542554C3 (en) | 1975-09-24 | 1975-09-24 | Semiconductor component for generating light through recombination |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2542554A DE2542554C3 (en) | 1975-09-24 | 1975-09-24 | Semiconductor component for generating light through recombination |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2542554A1 DE2542554A1 (en) | 1977-03-31 |
| DE2542554B2 DE2542554B2 (en) | 1978-11-16 |
| DE2542554C3 true DE2542554C3 (en) | 1979-07-26 |
Family
ID=5957265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2542554A Expired DE2542554C3 (en) | 1975-09-24 | 1975-09-24 | Semiconductor component for generating light through recombination |
Country Status (1)
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| DE (1) | DE2542554C3 (en) |
-
1975
- 1975-09-24 DE DE2542554A patent/DE2542554C3/en not_active Expired
Also Published As
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| DE2542554A1 (en) | 1977-03-31 |
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Legal Events
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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