(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射を生成するための能動ゾーンを挟む、ｐ側の半導体およびｎ側の半導体を備えるオプトエレクトロニクス部品であって、前記能動ゾーンが少なくとも２つの量子膜（３、５）を含み、第１の量子膜（３）が第１の障壁層（２）と第２の障壁層（４）との間に配置され、第２の量子膜（５）が前記第２の障壁層（４）と第３の障壁層（６）との間に配置され、
前記第１の障壁層（２）のバンドギャップおよび前記第２の障壁層（４）のバンドギャップが、等しい大きさのものであり、
前記第１の障壁層（２）および前記第２の障壁層（４）が、前記第３の障壁層（６）よりも高い電気的ドーピングを含み、
前記第２の障壁層（４）が、前記第１の障壁層（２）および前記第３の障壁層（６）よりも高い電気的ドーピングを含み、
前記第１の障壁層（２）および前記第２の障壁層（４）内の電気的ドーピング（９）が、前記第１の障壁層（２）および前記第２の障壁層（４）の中心に対して対称構成で前記第１の障壁層（２）および前記第２の障壁層（４）の厚さに沿ったプロファイルを有し、前記電気的ドーピング（９）が、前記第１の障壁層（２）および前記第２の障壁層（４）の端部領域の方向に減少し、
前記第１の障壁層（２）は、前記ｎ側の半導体に隣接し、
前記第３の障壁層（６）は、前記ｐ側の半導体に隣接する、
オプトエレクトロニクス部品。
【請求項２】
前記第３の障壁層（６）が、前記第２の障壁層（４）よりも大きなバンドギャップを有する、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項３】
前記第２の障壁層（４）が、前記第３の障壁層（６）よりも小さなバンドギャップを有する、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項４】
前記第２の障壁層（４）の前記バンドギャップおよび前記第３の障壁層（６）の前記バンドギャップが、等しい大きさのものである、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項５】
少なくとも１つの障壁層（２、４、６）内の前記バンドギャップが、前記ｎ側の半導体から前記ｐ側の半導体への方向に増加する階段状に構成され、または、少なくとも１つの障壁層（２、４、６）内の前記バンドギャップが、前記ｎ側の半導体から前記ｐ側の半導体への方向に前記障壁層（２、４、６）の厚さ（ｄ）に沿って少なくとも一部が連続的に増加する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項６】
少なくとも１つの障壁層（２、４、６）内の前記バンドギャップが、前記ｐ側の半導体から前記ｎ側の半導体への方向に増加する階段状に構成され、または、少なくとも１つの障壁層（２、４、６）内の前記バンドギャップが、前記ｐ側の半導体から前記ｎ側の半導体への方向に前記障壁層（２、４、６）の厚さ（ｄ）に沿って少なくとも一部が連続的に増加する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項７】
前記第１の障壁層（２）が、第１の導波路層（１）と前記第１の量子膜（３）との間に配置され、前記第３の障壁層（６）が、前記第２の量子膜（５）と第２の導波路層（７）との間に配置され、前記第１の導波路層（１）が、前記第２の導波路層（７）よりも小さなバンドギャップ（８）を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項８】
前記第２の障壁層（４）が、前記第１の障壁層（２）および／または前記第３の障壁層（６）よりも大きな厚さ（ｄ）を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項９】
前記第２の量子膜（５）と前記第３の障壁層（６）との間に、さらなる量子膜（１１）が配置され、前記第２の量子膜（５）と前記さらなる量子膜（１１）との間に、さらなる第２の障壁層（１０）が配置され、前記第３の障壁層（６）が、前記さらなる量子膜（１１）に隣接する、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項１０】
前記さらなる第２の障壁層（１０）が、前記第２の障壁層（４）と実質的に同じ構成を有し、または、前記さらなる第２の障壁層（１０）が、前記第３の障壁層（６）と実質的に同じ構成を有する、
請求項９に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項１１】
前記さらなる第２の障壁層（１０）が、前記第２の障壁層（４）の値と前記第３の障壁層（６）の値との間になる、または、前記第２の障壁層（４）もしくは前記第３の障壁層（６）の値に等しい前記バンドギャップに関する値を含む、請求項９に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項１２】
前記さらなる第２の障壁層（１０）が、前記第２の障壁層（４）の値と前記第３の障壁層（６）の値との間になる、または、前記第２の障壁層（４）もしくは前記第３の障壁層（６）の値に等しい前記電気的ドーピング（９）に関する値を含む、請求項９に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品に関する。
【０００２】
この特許出願は、独国特許出願第１０  ２０１５  １００  ０２９．６号の優先権を主張し、その開示は、参照により本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００３】
先行技術は、電磁放射を生成するための能動ゾーンを備えるオプトエレクトロニクス部品を開示しており、ここでは、能動ゾーンが、障壁層により互いに離間している量子膜を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、改善したオプトエレクトロニクス部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、特許請求項１に記載の部品により達成される。
さらなる実施形態を、従属請求項において特定する。
【０００６】
説明する部品の利点は、電子および正孔でより均一に満たされた量子膜が得られるという事実にある。結果として、光波のより大きな増幅を実現することができる。さらに、ポンピングされていない量子膜による吸収が減少する。結果として、レーザしきい値が低下する、ここでは、レーザ特性の勾配を改善する。さらに、動作電流が減少し、オプトエレクトロニクス部品の効率が向上する。これが、より高い出力パワーおよびより長い使用可能寿命を容易にする。
【０００７】
これらの利点は、電磁放射を生成するための能動ゾーンを構成したオプトエレクトロニクス部品により得られ、ここでは、能動ゾーンが少なくとも２つの量子膜を含み、第１の量子膜が第１の障壁層と第２の障壁層との間に配置され、第２の量子膜が第２の障壁層と最後の障壁層との間に配置され、各障壁層がバンドギャップを有し、第１の障壁層および第２の障壁層のバンドギャップが第２の障壁層および第３の障壁層のバンドギャップとは互いに異なるように関係する。
【０００８】
さらなる実施形態では、第１の障壁層のバンドギャップおよび第２の障壁層のバンドギャップが、ほぼ等しい大きさのものであり、特に、最後の障壁層が、第２の障壁層よりも大きなバンドギャップを有する。これが、電気光学特性のさらなる改善を実現する。
【０００９】
さらなる実施形態では、第１の障壁層が、第２の障壁層よりも大きなバンドギャップを有し、第２の障壁層が、最後の障壁層よりも小さなバンドギャップを有し、第１の障壁層が、最後の障壁層よりも小さなバンドギャップを有する。これもまた、オプトエレクトロニクス特性の改善を実現する。
【００１０】
さらなる実施形態では、第２の障壁層が、第１の障壁層および最後の障壁層よりも高いドーピングを含み、特に、第１の障壁層が、最後の障壁層よりも高いドーピングを含む。これは、オプトエレクトロニクス特性のさらなる改善を実現できる。
【００１１】
さらなる実施形態では、第１の障壁層が、第２の障壁層よりも大きなバンドギャップを有し、第２の障壁層が、最後の障壁層よりも小さなバンドギャップを有し、第１の障壁層のバンドギャップが、最後の障壁層のバンドギャップ以上の大きさである。これが、オプトエレクトロニクス特性の改善を実現する。
【００１２】
さらなる実施形態では、第１の障壁層が、第２の障壁層よりも小さなバンドギャップを有し、第２の障壁層が、最後の障壁層よりも小さなバンドギャップを有する。これが、オプトエレクトロニクス特性の改善を実現する。
【００１３】
さらなる実施形態では、第１の障壁層および／または第２の障壁層が、最後の障壁層よりも高いドーピングを含み、特に、第１の障壁層のドーピングおよび第２の障壁層のドーピングが、ほぼ等しい大きさのものである。これが、オプトエレクトロニクス特性のさらなる改善を実現する。
【００１４】
さらなる実施形態では、第１の障壁層が、第２の障壁層よりも小さなバンドギャップを有する。
【００１５】
さらなる実施形態では、第２の障壁層が、最後の障壁層よりも小さなバンドギャップを有する。
【００１６】
さらなる実施形態では、第１の障壁層が、ｎコンタクト側に配置され、第２の障壁層よりも小さなバンドギャップを有する。第２の障壁層が、２つの量子膜の間に配置される。最後の障壁層が、第２の量子膜に隣接するｐコンタクト側に配置される。
【００１７】
１つの実施形態では、第２の障壁層が、第１の障壁層よりも小さなバンドギャップを有する。これが、オプトエレクトロニクス特性の改善を実現する。
【００１８】
さらなる実施形態では、第２の障壁層のバンドギャップおよび最後の障壁層のバンドギャップが、ほぼ等しい大きさのものである。これもまた、優れたオプトエレクトロニクス特性を容易にする。
【００１９】
さらなる実施形態では、最後の障壁層が、第２の障壁層以下のバンドギャップを有する。これが、オプトエレクトロニクス特性のさらなる改善を実現する。
【００２０】
さらなる実施形態では、障壁層内のバンドギャップが、障壁層の厚さに沿って階段状にまたは増加する値で構成される。これは、オプトエレクトロニクス特性のさらなる最適化を実現させることができる。
【００２１】
さらなる実施形態では、障壁層内のバンドギャップが、障壁層の厚さに沿って階段状にまたは減少する値もしくは増加する値で構成される。これは、オプトエレクトロニクス特性のさらなる改善を実現させることができる。
【００２２】
さらなる実施形態では、第１の障壁層が、第２の障壁層よりも低い電気的ドーピングを含む。これが、オプトエレクトロニクス特性のさらなる改善に役立つ。
【００２３】
さらなる実施形態では、第２の障壁層が、最後の障壁層よりも高い電気的ドーピングを含む。これもまた、部品のオプトエレクトロニクス特性を改善する。
【００２４】
さらなる実施形態では、第１の障壁層が、第２の障壁層以下の電気的ドーピングを含む。これもまた、部品のオプトエレクトロニクス特性のさらなる改善を実現させることができる。
【００２５】
さらなる実施形態では、第２の障壁層が、最後の障壁層以上の電気的ドーピングを含む。これは、オプトエレクトロニクス特性のさらなる改善を実現させることができる。
【００２６】
さらなる実施形態では、障壁層内の電気的ドーピングが、障壁層の厚さに沿って階段状にまたは増加する値で構成される。これは、オプトエレクトロニクス特性のさらなる最適化に役立つことができる。
【００２７】
さらなる実施形態では、電気的ドーピングが、障壁層の端部領域の方向に減少する曲線の形態で、障壁層の中心に対して対称に構成される。これは、部品のオプトエレクトロニクス特性のさらなる最適化を実現させることができる。
【００２８】
さらなる実施形態では、第１の障壁層が、第１の導波路層と第１の量子膜との間に配置される。さらに、最後の障壁層が、第２の量子膜と第２の導波路層との間に配置される。さらに、第１の導波路層が、第２の導波路層よりも小さなバンドギャップを有する。これもまた、オプトエレクトロニクス特性のさらなる改善を実現する。
【００２９】
さらなる実施形態では、第１の障壁層が、第２の障壁層よりも大きなバンドギャップを有し、第２の導波路層が、最後の障壁層よりも小さなバンドギャップを有する。これもまた、オプトエレクトロニクス特性のさらなる改善を実現させることができる。
【００３０】
さらなる実施形態では、第２の障壁層が、第１の障壁層および／または最後の障壁層よりも大きな厚さを有する。これもまた、オプトエレクトロニクス特性のさらなる改善を実現させることができる。
【００３１】
さらなる実施形態では、第２の量子膜と最後の障壁層との間の少なくとも１つのさらなる量子膜が提供される。第２の量子膜とさらなる量子膜との間のさらなる第２の障壁層が提供される。最後の障壁層が、さらなる量子膜に隣接する。このようにして、複数の量子膜を有する能動ゾーンもまた、改善したオプトエレクトロニクス特性を有することができる。
【００３２】
さらなる第２の障壁層を、第２の障壁層にしたがってまたは最後の障壁層にしたがって構成することができる。さらに、さらなる第２の障壁層は、第２の障壁層の値と最後の障壁層の値との間になるバンドギャップおよび／または電気的ドーピングに関する値を含むことができる。
【００３３】
さらに、複数の第２の障壁層を、選択する実施形態に応じて設けることができ、前記複数の第２の障壁層が、第２の障壁層もしくは最後の障壁層にしたがって構成される、または前記複数の第２の障壁層が、第２の障壁層の値と最後の障壁層の値との間になるバンドギャップおよび／もしくは電気的ドーピングに関する値を含む。
【００３４】
この発明の上記の特性、特徴および利点ならびにこれらを実現する方法は、例示的な実施形態の下記の説明に関連してより明らかになり、さらに容易に理解できるようになり、これらの例示的な実施形態を、図面に関連してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品の様々な実施形態の図であり、ここでは、部品の少なくとも一部分が、ＩｎＧａＮ材料系から形成され、インジウム濃度および電気的ドーピングを、オプトエレクトロニクス部品の厚さにわたってプロットしている。
【図２】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品の様々な実施形態の図であり、ここでは、部品の少なくとも一部分が、ＩｎＧａＮ材料系から形成され、インジウム濃度および電気的ドーピングを、オプトエレクトロニクス部品の厚さにわたってプロットしている。
【図３】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品の様々な実施形態の図であり、ここでは、部品の少なくとも一部分が、ＩｎＧａＮ材料系から形成され、インジウム濃度および電気的ドーピングを、オプトエレクトロニクス部品の厚さにわたってプロットしている。
【図４】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品の様々な実施形態の図であり、ここでは、部品の少なくとも一部分が、ＩｎＧａＮ材料系から形成され、インジウム濃度および電気的ドーピングを、オプトエレクトロニクス部品の厚さにわたってプロットしている。
【図５】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品の様々な実施形態の図であり、ここでは、部品の少なくとも一部分が、ＩｎＧａＮ材料系から形成され、インジウム濃度および電気的ドーピングを、オプトエレクトロニクス部品の厚さにわたってプロットしている。
【図６】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品の様々な実施形態の図であり、ここでは、部品の少なくとも一部分が、ＩｎＧａＮ材料系から形成され、インジウム濃度および電気的ドーピングを、オプトエレクトロニクス部品の厚さにわたってプロットしている。
【図７】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の図であり、ここでは、部品の少なくとも一部分が、ＩｎＧａＡｌＮ材料系から形成され、インジウム濃度およびアルミニウム濃度ならびに電気的ドーピングを、オプトエレクトロニクス部品の一部分の厚さにわたってプロットしている。
【図８】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の図であり、ここでは、部品の少なくとも一部分が、ＩｎＧａＡｌＮ材料系から形成され、インジウム濃度およびアルミニウム濃度ならびに電気的ドーピングを、オプトエレクトロニクス部品の一部分の厚さにわたってプロットしている。
【図９】オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の図である。
【図１０】３つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品のインジウム濃度および電気的ドーピングの曲線の概略図である。
【図１１】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の図である。
【図１２】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の図である。
【図１３】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の図である。
【図１４】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の図である。
【図１５】２つの量子膜を備えるオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の図である。
【図１６】オプトエレクトロニクス部品の部分断面のさらなる実施形態の図であり、ここでは、第１の障壁層のバンドギャップおよび第２の障壁層のバンドギャップがほぼ等しい大きさのものである。
【図１７】部品のさらなる実施形態の図であり、ここでは、第２の障壁層が、第１の障壁層および最後の障壁層よりも小さなバンドギャップを有する。
【図１８】オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の図であり、ここでは、第１の障壁層のドーピングおよび第２の障壁層のドーピングがほぼ等しい大きさのものである。
【図１９】オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の図であり、ここでは、最後の障壁が第２の障壁よりも小さいバンドギャップを有し、第２の障壁が第１の障壁よりも小さいバンドギャップを有する。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
下記の説明は、少なくとも一部が半導体材料から構成されているオプトエレクトロニクス部品に関する。ＩｎＧａＮ材料系およびＩｎＧａＡｌＮ材料系に関する例を下記に説明する。しかしながら、説明するオプトエレクトロニクス部品の利点は、これらの材料系に限定されず、代わりに、これらの利点を、他の半導体材料を使用して実現することもできる。インジウム濃度またはアルミニウム濃度８を実線により描いている。正または負の電気的ドーピング９を、破線の形態で描いている。
【００３７】
図１は、特に、半導体レーザとしてまたは半導体ダイオードとして構成されたオプトエレクトロニクス部品の層構造の部分断面の概略図を示している。部品の描かれた部分断面は、部品の厚さにわたってＩｎ含有量が変化するＩｎＧａＮ材料系から形成されている。
【００３８】
層構造の厚さにわたって、図１は、実線によりインジウム含有量の濃度８を、および破線により電気的ドーピング９の濃度を特定している。インジウム含有量をパーセントとして特定し、電気的ドーピングを１×１０１８／ｃｍ３の単位で特定している。ＩｎＧａＮ材料系またはＡｌＩｎＧａＮ材料系では、負の電気的ドーピングが、例えば、シリコンを用いて得られる。ＩｎＧａＮ材料系またはＡｌＩｎＧａＮ材料系では、正の電気的ドーピングが、例えば、マグネシウムを用いて得られる。ＩｎＧａＮ材料系の価電子帯と伝導帯との間のバンドギャップは、インジウム含有量が増加するにつれて小さくなる。ＡｌＩｎＧａＮ材料系の価電子帯と伝導帯との間のバンドギャップは、アルミニウム含有量が増加するにつれて大きくなる。
【００３９】
層構造の図を概略的に再現する：すなわち、さらなる層または追加の層を、個々の描かれた層の間に設けることができる。さらに、オプトエレクトロニクス部品の一部分だけが描かれ、そのためさらなる層を、描かれた積層体の両側に設けることができる。これらの説明は、さらなる図２から図１９にもまた関係する。
【００４０】
オプトエレクトロニクス部品は、第１の導波路層１を含む。第１の導波路層１をｎコンタクト側に配置する。第１の障壁層２が第１の導波路層１の後に続く。第１の量子膜３が第１の障壁層２に続く。第２の障壁層４が第１の量子膜３に続く。第２の量子膜５が第２の障壁層４に続く。最後の障壁層６が第２の量子膜５に続く。ｐ側に配置される第２の導波路層７が最後の障壁層６に続く。選択する実施形態に応じて、描かれた層は、互いに直接隣接することがある、またはさらなる層を描かれた層の間に配置することもできる。層をオプトエレクトロニクス部品の層厚さｄにわたってプロットし、ここでは、相互の関係で層の厚さを実際の正確な縮尺では描いていない。さらに、層が互いの上に成長する成長方向が第１の導波路層１から第２の導波路層７の方向に延びるように、層を配置する。
【００４１】
本発明の発想は、少なくとも２つの量子膜３、５が電子および正孔でより均一に満たされるように非対称的に、能動ゾーン、すなわち能動ゾーンの障壁層２、４、６を設計することにある。光波のより大きな増幅を、電子および正孔で量子膜をより均一に満たすことにより促進し、ここでは、ポンピングされていない量子膜による吸収が減少する。結果として、レーザしきい値を低くすることおよびレーザ特性の勾配の改善を実現する。さらに、動作電流を減少させ、オプトエレクトロニクス部品の効率を高める。さらに、より大きな出力パワーが可能であり、同時に、使用可能寿命の延長を伴う。第１の障壁層２は、低電気的ドーピングからドーピングなしでもよい。ここで、例えば、第１の障壁層２の電気的ドーピングを、６×１０１８／ｃｍ３未満、例えば、２×１０１８／ｃｍ３未満、または１×１０１８／ｃｍ３未満とすることができる。さらに、第１の障壁層２は、小さなバンドギャップ、すなわち、３％と２０％との間、好ましくは５％と１２％との間、特に好ましくは７％と１０％との間である高インジウム濃度とすることができる。さらに、第１の障壁層２の厚さが、０．５ｎｍと２０ｎｍとの間、例えば、２ｎｍと１５ｎｍとの間の範囲内になることがある。さらに、第１の障壁層の厚さは、４ｎｍと１０ｎｍとの間になることもある。
【００４２】
２つの量子膜３、５の間に配置されている第２の障壁層４の電気的ドーピングも同様に高くすることができる。ここで、電気的ドーピングは、１×１０１８／ｃｍ３と３×１０１９／ｃｍ３との間になることがある。さらに、電気的ドーピングは、４×１０１８／ｃｍ３と２０×１０１８／ｃｍ３との間になることがある。特に好ましくは、第２の障壁層４の電気的ドーピングは、５×１０１８／ｃｍ３と１０×１０１８／ｃｍ３との間になることがある。第２の障壁層４は、第１の障壁層２よりも大きなバンドギャップ、すなわち少ないインジウムを有することがある。さらに、第２の障壁層４は、それどころかより大きなバンドギャップを有することがある、すなわち、インジウムがほとんどないまたはなくてもよい。例として、第２の障壁層４のインジウム含有量は、６％よりも少なくなる、好ましくは３％よりも少なくなる、特に好ましくは０．５％よりも少なくなる。さらに、それどころか、インジウムが第２の障壁層４内に全く存在しないことがある。
【００４３】
第１の障壁層２、第２の障壁層４、および最後の障壁層６を、インジウム含有量が対応する障壁層内でどれだけ高いかに応じて、窒化インジウムガリウムまたは窒化ガリウムから形成する。第２の障壁層４の厚さは、０．５ｎｍと２０ｎｍとの間、好ましくは４ｎｍと１５ｎｍとの間、特に好ましくは６ｎｍと１１ｎｍとの間の範囲内であってもよい。
【００４４】
最後の障壁層６内では。電気的ドーピングを、２×１０１９／ｃｍ３未満、好ましくは４×１０１８／ｃｍ３未満、特に好ましくは１×１０１８／ｃｍ３未満の近くにすることができる、または最後の障壁層をアンドープとすることができる。さらに、最後の障壁層６のバンドギャップは大きい、すなわちインジウムがほとんどないからインジウムがないまでであり、ここでは、インジウム濃度は、６％よりも低い、好ましくは３％よりも低い、特に好ましくは５％よりも低く０％になってもよく、その結果、最後の障壁層６を窒化ガリウムから構成することができる。最後の障壁層の厚さは、０．５ｎｍと２０ｎｍとの間、好ましくは４ｎｍと１２ｎｍとの間、特に好ましくは６ｎｍと１０ｎｍとの間の範囲内になってもよい。
【００４５】
第１の障壁層２、第２の障壁層４、および最後の障壁層６の電気的ドーピングは、ｎ伝導性であり、ここでは、例えば、シリコン、酸素またはゲルマニウムをドーパントとして使用することができる。優れたオプトエレクトロニクス特性を、相対的に小さなバンドギャップ、すなわち、相対的に高いインジウム濃度を有する第１の障壁層２により実現し、ここでは、第２の障壁層４および最後の障壁層６が、より大きなバンドギャップ、すなわち、より低いインジウム濃度またはゼロインジウム濃度を有する。さらに、第１の障壁層２の電気的ドーピングを、第２の障壁層４の電気的ドーピング以下とすることができる。さらに、第３の障壁層の電気的ドーピングは、第２の障壁層の電気的ドーピングおよび／または第１の障壁層の電気的ドーピング未満である。さらに、第２の障壁層４は、厚さに関して、第１の障壁層２よりも厚い構成であってもよい。２つよりも多くの量子膜３、５が提供される場合には、追加の障壁層を、選択する実施形態に応じた方法で第２の障壁層４にしたがって構成することができる。
【００４６】
さらに、インジウム濃度に関連して、電気的ドーピング、層厚さ、および／またはアルミニウム濃度に関連して、さらなる障壁層を、第２の障壁層４の対応する値と最後の障壁層６の対応する値との間の値にしたがって構成することができる。
【００４７】
第１の導波路層１は、インジウムを含まない。例として、第１の障壁層２のインジウム濃度は、１０％の近くである。第１の量子膜３のインジウム濃度は、２０％の近くである。第２の障壁層４のインジウム濃度は、５％の近くになる。第２の量子膜５のインジウム濃度は、２０％の近くになる。最後の障壁層６のインジウム濃度は、２から４％の範囲内になる。第２の導波路層７のインジウム濃度は、ゼロである。第１の導波路層１の電気的ドーピングは、２×１０１８／ｃｍ３の近くになる。第１の障壁層２の電気的ドーピングは、５×１０１８／ｃｍ３の近くになる。第１の量子膜３は、電気的ドーピングを含まない。第２の障壁層４の電気的ドーピングは、５×１０１８／ｃｍ３の近くになる。第２の量子膜５は、電気的ドーピングを含まない。最後の障壁層６は、電気的ドーピングを含まない。第２の導波路層７は、同様にアンドープである。量子膜３、５中への電荷キャリアの注入の改善を、ｎ側のインジウム濃度がｐ側の障壁のインジウム濃度と比較してより高いことの結果として実現する。特に、注入はより均一である。
【００４８】
図２は、図１と同じ層構造を示し、しかしながら、第１の導波路層１のインジウム濃度８は、図１の層構造とは対照的に、４％の近くである。さらに、最後の障壁層６のインジウム濃度８は、０％の近くになる。さらに、第２の導波路層７のインジウム濃度８は、４％の近くになる。インジウム濃度８を、実線を使用して描いている。電気的ドーピング９を、破線の形態で描いている。導波の改善を、インジウムの提供により、または窒化インジウムガリウムの形態の第１の導波路層１および第２の導波路層７の構成により実現する。さらなる層は、図１にしたがった対応する構造および電気的ドーピングを有する。
【００４９】
電荷キャリアの注入の改善、特に第１の量子膜３中へのおよび第２の量子膜５中への電荷キャリアのより均一な注入を、第２の障壁層４および第３の障壁層６と比較して第１の障壁層２内のより小さなバンドギャップ、すなわちより高いインジウム濃度の結果としてこの実施形態でも実現している。
【００５０】
図３は、オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示し、ここでは、層の電気的ドーピング９を、図１および図２にしたがって構成する、しかしながら、第１の導波路層１のインジウム濃度８は、図２と比較して、２％の近くである。さらに、第２の障壁層４は、インジウムを含まない。同様に、最後の障壁層６は、インジウムを含まない。第１の障壁層２のインジウム濃度８は、８％の近くになる。さらに、第２の導波路層７のインジウム濃度８は、同様に２％の近くになる。この実施形態では、第１の障壁層２を、窒化インジウムガリウムから形成し、第２の障壁層４および最後の障壁層６を、窒化ガリウムから形成する。これもまた、量子膜３、５中への電荷キャリアの注入の改善またはより均一な注入を実現する。窒化インジウムガリウムを用いて導波路１、７を構成することの結果として、光モードの導波の改善を容易にする。
【００５１】
図４は、オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示し、ここでは、第１の障壁層２、第１の量子膜３、第２の障壁層４、および最後の障壁層６のインジウム濃度８を図３にしたがって構成する。図３とは対照的に、第１の導波路層１および第２の導波路層７は、インジウムを含まない。さらに、図３の実施形態に関連して電気的ドーピング９は、第１の障壁層に関しては低い構成であり、２×１０１８／ｃｍ３から３×１０１８／ｃｍ３の近くになる。さらに、第２の障壁層４のドーピング９は、５×１０１８／ｃｍ３〜６×１０１８／ｃｍ３になる。したがって、より低いドーピングが第１の障壁層２には存在し、ここでは、第２の障壁層４は、より高いまたは高ドーピングを含む。これが、量子膜３、５間の電荷キャリア分布の改善を実現する。
【００５２】
図５は、図４の実施形態に実質的に対応するオプトエレクトロニクス部品の実施形態を示す、しかしながら、第１の導波路層１および第２の導波路層７を、図４の実施形態とは対照的に窒化インジウムガリウムで構成し、第１の導波路層内のインジウム濃度８は、４％の近くになり、第２の導波路層のインジウム濃度８は、同様に４％の近くになる。第１の導波路層１および第２の導波路層７の電気的ドーピング９は、図４の実施形態の電気的ドーピング９に対応する。さらに、第２の障壁層４の電気的ドーピング９は、図４の実施形態よりも高く、８×１０１８／ｃｍ３の近くになる。さらに、２×１０１８／ｃｍ３の近くの第１の障壁層２の低電気的ドーピング９が、もう一度存在し、ここでは、第２の障壁層４は、８×１０１８／ｃｍ３の近くの非常に高い電気的ドーピングを含む。結果として、量子膜３、５間の電荷キャリア分布のさらなる改善を実現する。
【００５３】
図６は、オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示し、ここでは、第１の障壁層２が、低電気的ドーピングを含むまたは電気的ドーピング９を含まない。電気的ドーピングは、１×１０１８／ｃｍ３よりも低くなる。第２の障壁層４の電気的ドーピングは、７×１０１８／ｃｍ３よりも高くなる。描かれた例では、第２の障壁層４の電気的ドーピング９は、８×１０１８／ｃｍ３の近くになる。第１の導波路層１および第２の導波路層７は、窒化インジウムガリウムで構成され、２％の近くのインジウム濃度８を含む。さらに、第２の障壁層４の構成は、第１の障壁層２および／または最後の障壁層６よりも厚い。例として、第２の障壁層４は、５％だけ、好ましくは１０％だけ、特に２０％以上第１の障壁層および／または最後の障壁層よりも厚い厚さを含むことができる。部品の高温特性の改善を、このようにして実現する。
【００５４】
図７は、描かれた部分断面ではＡｌＩｎＧａＮ材料系から構築されているオプトエレクトロニクス部品の概略図を示し、ここでは、個々の層がインジウムおよび／またはアルミニウムを含む。インジウム濃度またはアルミニウム濃度を、実線８により、値０から出て、インジウム含有量を上向き方向に描き、そして値０から出て、アルミニウム含有量を下向き方向に描くように描いている。さらに、個々の層についての電気的ドーピング９を特定している。
【００５５】
第１の障壁層２は、１０％の近くの高インジウム濃度を有する。第２の障壁層４および最後の障壁層６のアルミニウム濃度は、２．５％の近くである。言い換えれば、第２の障壁層４および最後の障壁層６を、窒化アルミニウムガリウムから形成する。これが、電荷キャリア注入の改善を実現する。第１の導波路層１は、インジウムを含まず、窒化ガリウムから構成される。第１の量子膜３のインジウム濃度は、２０％の近くである。第２の量子膜５のインジウム濃度は、２０％の近くである。第２の導波路層７は、アルミニウムもインジウムも含まない。第１の導波路層のドーピングは、３×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の障壁層および第１の量子膜３は、事実上電気的ドーピングがない。第２の障壁層４のドーピングは、６×１０１８／ｃｍ３の近くである。第２の量子膜５、最後の障壁層６および第２の導波路層７は、低電気的ドーピングであるまたは電気的ドーピングがない。
【００５６】
図８は、描かれた部分断面ではＡｌＩｎＧａＮ材料系から形成されているオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示し、ここでは、第１の導波路層１が窒化アルミニウムガリウムから構成され、２０％アルミニウムの濃度を有する。第１の障壁層２は、同様に窒化アルミニウムガリウムから構成され、１０％アルミニウムの濃度を有する。第１の量子膜３を、窒化ガリウムから形成する。第２の量子膜５を、同様に窒化ガリウムから形成する。第２の障壁層４は、窒化アルミニウムガリウムを含み、ここでは、アルミニウム含有量が２０％の近くになる。最後の障壁層６は、同様に窒化アルミニウムガリウムを含み、ここでは、アルミニウム含有量が２０％になる。第２の導波路層７は、同様に窒化アルミニウムガリウムを含み、ここでは、アルミニウム含有量が１９％の近くになる。第１の導波路層１の電気的ドーピングは、８×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の障壁層２のドーピングは低く、１×１０１８／ｃｍ３の近くまたはこれよりも低くなる。第１の量子膜３および第２の量子膜５は、実質的に電気的ドーピングを含まない。第２の障壁層４の電気的ドーピングは、１０×１０１８／ｃｍ３の近くになる。最後の障壁層６および第２の導波路層７は、低電気的ドーピングであるまたは電気的ドーピングがない。例として、この実施形態は、窒化ガリウム量子膜を有する紫外線半導体レーザを構成するために適している。ｎ側の第１の障壁層２は、ほとんどアルミニウムを含まず；第２の障壁層４および最後の障壁層６は、より高いアルミニウム濃度を有する。これが、第１の量子膜および第２の量子膜への電荷キャリアの注入の改善、特に電荷キャリアの均一な注入を容易にする。さらに、量子膜３、５内の電荷キャリア分布の改善を、第１の障壁層２の低ドーピングからドーピングなしにより、そして第２の障壁層４内の高ドーピングにより実現する。
【００５７】
図９は、例えば、窒化インジウムガリウム障壁を有する緑色半導体レーザを構成するために適しているオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示している。第１の導波路層１は、窒化インジウムガリウムを含み、ここでは、インジウム含有量が５％の近くになる。第１の障壁層２は、窒化インジウムガリウムを含み、ここでは、インジウム含有量が１５％になる。第１の量子膜３は、窒化インジウムガリウムを含み、ここでは、インジウム含有量が３０％になる。第２の障壁層４は、窒化インジウムガリウムを含み、ここでは、インジウム含有量が５％になる。第２の量子膜５は、窒化インジウムガリウムを含み、ここでは、インジウム含有量が３０％になる。最後の障壁層６は、窒化インジウムガリウムを含み、ここでは、インジウム含有量が５％になる。第２の導波路層７は、窒化インジウムガリウムを含み、ここでは、インジウム含有量が６％になる。さらに、第１の導波路層１の電気的ドーピングは、３×１０１８／ｃｍ３の近くであり、あたかも第１の量子膜３のように、第１の障壁層２は低ドーピングを含む、または、ドーピングを含まない。第２の障壁層４の電気的ドーピングは、７×１０１８／ｃｍ３の近くである。第２の量子膜５、最後の障壁層６および第２の導波路層７は、低電気的ドーピングである、または、電気的ドーピングがない。高いインジウム含有量を有するｎ側第１の障壁層２ならびに第１の障壁層２よりも低いインジウム含有量を有する窒化インジウムガリウムを用いて中央障壁層４および最後の障壁層６を構成する結果として、電荷キャリアの注入の改善を容易にする。さらに、第１の障壁層２の低ドーピングからドーピングなし、および、第２の障壁層４のより高いドーピングから高ドーピングが、量子膜３、５間の電荷キャリア分布の改善を確実にする。
【００５８】
図１０は、図９の実施形態と実質的に同じ構成を有するオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示す、しかしながら、さらに、第２の障壁層１０および第３の量子膜１１が提供される。さらなる第２の障壁層１０を、第２の量子膜５と第３の量子膜１１との間に配置する。最後の障壁層６が第３の量子膜１１に続く。さらなる第２の障壁層１０は、第２の障壁層４と実質的に同じ構成を有する。選択する実施形態に応じて、さらなる第２の障壁層１０の構成もまた、第２の障壁層４とは異なることがある。インジウム濃度および／もしくはアルミニウム濃度ならびに／または電気的ドーピングに関する限りでは、さらなる第２の障壁層１０は、第２の障壁層４と同様の値または第２の障壁層４の値と最後の障壁層６の値との間の値を有することができる。第１の導波路層１のインジウム含有量は、あたかも第２の導波路層７のインジウム含有量のように、１％の近くになる。第１の障壁層２のインジウム含有量は、１０％の近くになる。第２の障壁層４、さらなる第２の障壁層１０および最後の障壁層６のインジウム含有量は、０％の近くになる。ｎ側第１の障壁層２を多くのインジウムで、そして残りの障壁層をほとんどインジウムなしで、特に窒化ガリウムだけで構成することは、電荷キャリアの注入の改善を確実にする。さらに、第１の障壁層２の低ドーピングからドーピングなし、ならびに、第２の障壁層４、および、さらなる第２の障壁層１０のより高いドーピング、特に高ドーピングは、量子膜３、５、１１間の電荷キャリア分布の改善をもたらす。窒化インジウムガリウムを用いて第１の導波路層および第２の導波路層を構成することは、導波の改善を確実にする。
【００５９】
図１０にしたがった対応する配置は、３つよりも多くの量子膜およびさらなる第２の障壁層を含むこともできる。ここで、さらなる第２の障壁層を、さらなる第２の障壁層１０にしたがって構成することができる。
【００６０】
図１１は、さらなる実施形態を示し、ここでは、第１の導波路層１のインジウム濃度８が１％の近くであり、第１の障壁層２のインジウム濃度が９％の近くであり、第１の量子膜３のインジウム濃度が２０％の近くであり、第２の障壁層４のインジウム濃度が０％であり、第２の量子膜５のインジウム濃度が２０％であり、最後の障壁層６のインジウム濃度が０％であり、そして第２の導波路層７のインジウム濃度が１％である。さらに、第１の導波路層１の電気的ドーピングは、３×１０１８／ｃｍ３の近くであり、そして第１の量子膜３、第２の量子膜５、最後の障壁層６、および第２の導波路層７は、低電気的ドーピング９を含む、または、電気的ドーピング９を含まない。さらに、第１の障壁層２の電気的ドーピングは、２×１０１８／ｃｍ３の近くであり、ここでは、電気的ドーピングが、第１の障壁層２の中心に対して中心対称に配置され、第１の障壁層２の端部領域から所定の距離のところで値０まで低下する。第２の障壁層４のドーピングは、８×１０１８／ｃｍ３の近くである。
【００６１】
この実施形態では、第２の障壁層４内の電気的ドーピングを、第２の障壁層４の中心に対して中心対称に配置し、ここでは、電気的ドーピングが、第２の障壁層４の端部領域から設定した距離のところで値０まで低下する。電気的ドーピングの階段状低下の代わりに、第１の障壁層２または第２の障壁層４の端部領域の方向に電気的ドーピングが減少する曲線が提供されてもよい。高インジウム濃度を有するｎ側第１の障壁層２の構成ならびに窒化ガリウムを用いた第２の障壁層４および最後の障壁層６の構成により、電荷キャリアの注入の改善がもたらされる。さらに、第１の障壁層２の低ドーピングからドーピングなし、ドーピングの中心対称曲線分布を有する第２の障壁層４の高ドーピングは、電荷キャリア分布の改善を確実にする。さらに、第２の障壁層４の厚さを、第１の障壁層および／または最後の障壁層６よりも厚くすることができる。これが、部品の高温特性の改善に役立つ。
【００６２】
図１２は、オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示す。第１の導波路層１は、１％の近くの低インジウム濃度８を有する。第１の障壁層２のインジウム濃度は、８％の近くから１０％まで第１の量子膜３の方向に階段状に増加する。第１の量子膜３のインジウム濃度は、２０％である。第２の障壁層４および最後の障壁層６は、インジウムを含まないが、代わりに窒化ガリウムから形成される。第２の量子膜５のインジウム濃度は、２０％の近くである。第２の導波路層７は、１％の近くの低インジウム濃度を有する。さらに、第１の導波路層１の電気的ドーピング９は、２×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の障壁層２は、低電気的ドーピングである、または、電気的ドーピングがない。同じことが第１の量子膜３および第２の量子膜５にも当てはまる。第２の障壁層４の電気的ドーピングは、８×１０１８／ｃｍ３の近くになる。ｎ側第１の障壁層２が高インジウム濃度を有する多段構成を有し、第２の障壁層４および最後の障壁層６が窒化ガリウムから構成されるので、電荷キャリアの注入の改善がもたらされる。電荷キャリア分布の改善を、第１の障壁層２の低ドーピングからドーピングなしにより、そして第２の障壁層４内の高電気的ドーピングにより容易にする。さらに、部品の高温特性の改善を、第１の障壁層および最後の障壁層６と比較して第２の障壁層４のより厚い構成により容易にする。
【００６３】
図１３は、オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示し、ここでは、第１の導波路層１が、１％の近くの低インジウム濃度８を含み、窒化インジウムガリウムから形成される。第１の障壁層２は、同様に窒化インジウムガリウムから形成され、ここではインジウム含有量が９％の近くになる。量子膜３、５は、窒化インジウムガリウムを各々含み、インジウム含有量が２０％の近くになる。第２の障壁層４のインジウム含有量８は、３％から８％の近くであり、ここでは、インジウム含有量が第２の量子膜５の方向に階段状に増加する。最後の障壁層６は、低インジウム含有量である、または、インジウム含有量がない、例えば、窒化ガリウムから形成される。第２の導波路層７を、１％の低インジウム成分を有する窒化インジウムガリウムから形成する。第１の導波路層１の電気的ドーピングは、５×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の障壁層２の電気的ドーピング９は、２×１０１８／ｃｍ３の近くである。電気的ドーピング９は、第１の障壁層２の中心軸に関して中心対称を有する曲線の形に構成され、ここでは、電気的ドーピングが、第１の障壁層２の端部領域から設定した距離のところで値０まで低下する。第１の量子膜３および第２の量子膜５は、電気的ドーピングを含まない。第２の障壁層４の電気的ドーピングは、３×１０１８／ｃｍ３の近くになる。
【００６４】
描かれた実施形態では、第２の障壁層４の電気的ドーピングは、同様に、第２の障壁層４の中心軸に関して中心対称である構成を有し、ここでは、電気的ドーピング９が第２の障壁層４の端部領域の方向に端部領域に達する前に値０まで低下する。最後の障壁層６および第２の導波路層７は、低電気的ドーピングを含む、または、電気的ドーピングを含まない。ｎ側第１の障壁層２が９％の近くの高インジウム濃度を有し、第２の障壁層４がより低いインジウム濃度を有するが、第２の量子膜５の方向に少なくとも１段階で、または多段で増加するインジウム濃度を有するので、そして最後の障壁層６が窒化ガリウムから構成されるので、電荷キャリアの注入の改善を容易にする。さらに、第１の障壁層２の領域内の低電気的ドーピング９または電気的ドーピング９がないこと、および第２の障壁層４の領域内のより高い電気的ドーピング９は、電荷キャリア分布の改善に役立つ。
【００６５】
図１４は、オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示し、ここでは、第１の障壁層２および第２の障壁層４がｐ側の方向に減少するインジウム含有量８を有する。さらに、ｐ側最後の障壁層６を、窒化ガリウムから形成する。描かれた例示的な実施形態では、インジウム含有量は、第１の障壁層２および／または第２の障壁層４内で少なくとも１段階で、または多段階で低下する。選択する実施形態に応じて、インジウム含有量は、ｐ側の方向に障壁層２、４内で連続的に減少することもある。これが、電荷キャリアの注入の改善を容易にする。さらに、第２の障壁層４と比較して、第１の障壁層２は、２×１０１８／ｃｍ３の近くのより低い電気的ドーピング９を含む。第２の障壁層４は、６×１０１８／ｃｍ３の近くの電気的ドーピングを含む。結果として、量子膜３、５間の電荷キャリア分布の改善を実現する。インジウム含有量は、第１の障壁層２内で１２％から８％へと低下する。インジウム含有量は、第２の障壁層４内で５％から１％または０％まで低下する。第２の障壁層４の電気的ドーピングは、６×１０１８／ｃｍ３の近くになる。第１の障壁層２の電気的ドーピングは、２×１０１８／ｃｍ３の近くになる。
【００６６】
図１５は、オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示し、ここでは、第１の障壁層２内のインジウム含有量８が、第１の導波路層１から続いて第１の量子膜３の方向に連続的に増加する。インジウム含有量は、描かれた例示的な実施形態では２％から１０％まで増加する。同時に、電気的ドーピング９は、第１の障壁層２内で３×１０１８／ｃｍ３から０の値まで低下する。描かれた例示的な実施形態では、第２の障壁層４内のインジウム濃度は、２％以下、特に０％である。同様に、最後の障壁層６内のインジウム濃度は、２％よりも小さい、特に０％である。したがって、第２の障壁層４および最後の障壁層６を、窒化ガリウムから好ましくは形成する。第１の導波路層１の電気的ドーピングは、３×１０１８／ｃｍ３の近くになる。第１の量子膜３、第２の量子膜５、最後の障壁層６および第２の導波路層７の電気的ドーピングは、０の近くになる。
【００６７】
選択する実施形態に応じて、インジウム濃度、アルミニウム濃度、導電率は、段階的に増加するもしくは減少することがある、または１つの層内で連続的な曲線の形態で増加するもしくは減少することがある。
【００６８】
本発明を、好ましい例示的な実施形態によってより綿密に図説し、詳細に説明しているとはいえ、本発明は、開示した例によっては限定されず、他の変形形態を、本発明の保護の範囲から逸脱せずに当業者なら本開示から導き出すことができる。
【００６９】
概略的な図において、図１６は、電磁放射を生成するための能動ゾーンを含む半導体材料から、特に描かれた部分断面ではＩｎＧａＮまたはＡｌＩｎＧａＮから構成されるオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の部分断面を示し、ここでは、能動ゾーンが第１の導波路層１を含み、第１の障壁層２が第１の導波路層１に隣接する。さらに、第２の障壁層４および最後の障壁層６が提供される。第１の量子膜３を、第１の障壁層２と第２の障壁層４との間に配置する。第２の量子膜５を、第２の障壁層４と最後の障壁層６との間に配置する。第２の導波路層７は、最後の障壁層６に隣接する。オプトエレクトロニクス部品の描かれた領域を、窒化インジウムガリウムまたは窒化ガリウムから形成する。描かれた図では、インジウム含有量８を、部品の厚さにわたり実線としてプロットしている。さらに、電気的ドーピング９を、破線により部品の厚さにわたりプロットしている。第１の導波路層１を、部品のｎドープ側に割り当てる。第２の導波路層７を、部品のｐドープ側に割り当てる。描かれた例示的な実施形態では、第１の障壁層２および第２の障壁層４は、８％の近くの高インジウム濃度を含み、ここでは、第１の導波路層１および第２の導波路層７のインジウム濃度がほぼ同じ大きさのものである。結果として、第１の障壁層２および第２の障壁層４では、伝導帯と価電子帯との間のバンドギャップが比較的小さい。ｐ側障壁を構成する最後の障壁層６は、より低いインジウム濃度を含み、したがって、第２の障壁層４および／または第１の障壁層２よりも大きなバンドギャップを有する。選択する実施形態に応じて、最後の障壁層６を、図１６に描いたように、窒化ガリウムから形成することもできる。電荷キャリア注入の改善を、バンドギャップのこの選択により実現する。選択する実施形態に応じて、第２の障壁層４は、第１の障壁層２よりも高いインジウム濃度を含むこともできる、言い換えれば、第１の障壁層２よりも小さなバンドギャップを有する。これが、荷電キャリアの注入の改善をその上に実現する。さらに、第１の導波路層１および／または第２の導波路層７は、インジウム濃度を含み、窒化インジウムガリウムから形成される。結果として、第１の導波路層１および／または第２の導波路層７は、窒化ガリウムよりも小さなバンドギャップで構成され、したがって、電磁放射の導波の改善をもたらすことができる。描かれた例示的な実施形態では、第１の導波路層１のドーピングは、１×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の障壁層２のドーピングは、２×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の量子膜３および第２の量子膜５は、実質的にアンドープである。第２の障壁層４のドーピングは、４×１０１８／ｃｍ３の近くである。最後の障壁層６および第２の導波路層７は、アンドープである。
【００７０】
図１７は、半導体材料から、特にＩｎＧａＮまたはＡｌＩｎＧａＮから形成されているオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態の部分断面を示している。部品は、第１の導波路層１、第１の障壁層２、第１の量子膜３、第２の障壁層４、第２の量子膜５、最後の障壁層６、および第２の導波路層７の積層体を含む。描かれた例示的な実施形態では、中央障壁層４、すなわち、第２の障壁層４のバンドギャップは、第１の障壁層２または最後の障壁層６よりも小さい。これを、第１の障壁層２内または最後の障壁層６内よりも第２の障壁層４内で大きくなるインジウム濃度により実現する。さらに、例示的な実施形態は、第１の障壁層２が最後の障壁層６よりも小さなバンドギャップを有するように選択される。これを、最後の障壁層６のインジウム含有量よりも大きくなる第１の障壁層２のインジウム含有量により実現する。さらに、第１の導波路層１および第２の導波路層７を、描かれた例示的な実施形態では窒化インジウムガリウムから形成する。第１の導波路層１のインジウム濃度は、１％の近くである。第１の障壁層２のインジウム濃度は、６％の近くである。第２の障壁層４のインジウム濃度は、８％の近くである。第３の障壁層６のインジウム濃度は、４％の近くである。第２の導波路層７のインジウム濃度は、１％の近くである。第１の量子膜３および第２の量子膜５のインジウム濃度は、２０％の近くである。全体として、障壁層２、４、６内のバンドギャップのこの選択の結果として、注入の改善がもたらされる。さらに、窒化インジウムガリウムから構成される導波路により、導波路の導波を改善する。
【００７１】
第１の導波路層１の電気的ドーピングは、１×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の障壁層２のドーピングは、２×１０１８／ｃｍ３の近くである。第２の障壁層４のドーピングは、４×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の量子膜３、第２の量子膜５、最後の障壁層６および第２の導波路層７は、描かれた例示的な実施形態ではアンドープである。
【００７２】
図１８は、半導体材料から、特にＩｎＧａＮまたはＡｌＩｎＧａＮから形成されたオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態における概略的断面を示している。部品は、下記の層構造：第１の導波路層１、第１の障壁層２、第１の量子膜３、第２の障壁層４、第２の量子膜５、最後の障壁層６、および第２の導波路層７を含む。描かれた例示的な実施形態では、第２の障壁層４のバンドギャップは、第１の障壁層２および最後の障壁層６よりも小さい。第１の障壁層２のバンドギャップと最後の障壁層６のバンドギャップとは、ほぼ等しい大きさのものである。障壁層を、窒化インジウムガリウムから形成し、ここでは、第２の障壁層４のインジウム濃度が、５％の近くになる。第１の障壁層２および最後の障壁層６のインジウム濃度は、４％の近くになる。量子膜３、５のインジウム濃度は、２０％の近くである。量子膜を、やはり窒化インジウムガリウムから形成する。さらに、第１および第２の導波路層１、７を、窒化インジウムガリウムから形成し、ここでは、インジウム含有量が１％になる。さらに、第１の導波路層１のドーピングは、１×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の障壁層２および第２の障壁層４のドーピングは、４×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の量子膜３、第２の量子膜５、最後の障壁層６、および第２の導波路層７は、実質的にアンドープである。
【００７３】
図１９は、半導体材料から、特にＩｎＧａＮまたはＡｌＩｎＧａＮから形成されたオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態のさらなる断面を示している。部品は、電磁放射を生成するための能動ゾーンを含む。ここで、部品は、下記の層構造：第１の導波路層１、第１の障壁層２、第１の量子膜３、第２の障壁層４、第２の量子膜５、最後の障壁層６、および第２の導波路層７を含む。この実施形態の特色は、第２の障壁層４よりも小さなバンドギャップを有する最後の障壁層６にある。さらに、第２の障壁層４のバンドギャップは、第１の障壁層２よりも小さい。描かれた実施形態では、層構造を、様々なインジウム濃度を有する窒化インジウムガリウムから形成する。第１の導波路層１のインジウム濃度は、１％である。第１の障壁層２のインジウム濃度は、２％である。第２の障壁層４のインジウム濃度は、４％である。最後の障壁層６のインジウム濃度は、６％である。第２の導波路層７のインジウム濃度は、１％である。第１の量子膜３および第２の量子膜５のインジウム濃度は、２０％である。さらに、第１の導波路層１のドーピングは、１×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の障壁層２のドーピングは、４×１０１８／ｃｍ３の近くである。第２の障壁層４のドーピングは、４×１０１８／ｃｍ３の近くである。第１の量子膜３、第２の量子膜５、最後の障壁層６、および第２の導波路層７は、アンドープである。この実施形態もまた、電荷キャリアの注入の改善を実現する。さらに、導波の改善を、窒化インジウムガリウムを有する導波路層の構成により容易にする。
【００７４】
障壁層の材料に応じて、例えば、窒化インジウムガリウムのケースではインジウム濃度を増加させることにより、または窒化アルミニウムガリウムを用いる構成のケースではアルミニウム濃度を減少させることにより、障壁層のバンドギャップを小さくすることができる。
【００７５】
図において説明した例示的な実施形態を、窒化インジウムガリウム材料系もしくは窒化アルミニウムガリウム材料系から、または窒化インジウムアルミニウムガリウム材料系から形成することができる。インジウム含有量またはアルミニウム含有量を、したがって、障壁層および導波路層についての１つまたは複数の所望のバンドギャップに応じて設定することができる。
【００７６】
ドーピングに関する値およびインジウム含有量またはバンドギャップに関する値を、選択する実施形態に応じて変えることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１  第１の導波路層
２  第１の障壁層
３  第１の量子膜
４  第２の障壁層
５  第２の量子膜
６  最後の障壁層
７  第２の導波路層
８  インジウム濃度
９  ドーピング
１０  さらなる第２の障壁層
１１  第３の量子膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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