DE102007043181A1 - Optoelectronic component of receiver and transmitter for motor vehicle headlight, has semiconductor body with active zone, which is suitable for production or detection of electromagnetic radiation - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement.The The invention relates to an optoelectronic component.
Zur
Formung ihrer Abstrahlcharakteristik, beispielsweise zur Strahlbündelung
oder zur Strahlspreizung, umfassen optoelektronische Bauelemente
in der Regel externe optische Elemente oder strahlformende Gehäuse.
Ein optoelektronisches Bauelement mit einem externen optischen Element zur
Strahlformung, das geeignet ist, in einem Kfz-Scheinwerfer als Beleuchtungseinheit
verwendet zu werden, ist beispielsweise in der Druckschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement anzugeben.task The invention is an improved optoelectronic device specify.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 3 gelöst.These The object is achieved by an optoelectronic component having the features of claim 1 and by an optoelectronic device solved with the features of claim 3.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelementes sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous Embodiments and developments of the optoelectronic Component are in the respective dependent claims specified.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst dieses insbesondere:
- – einen Halbleiterkörper, der eine aktive Zone aufweist, die zur Erzeugung oder zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeignet ist, und
- – einen nicht-planen Montagebereich eines Trägers, auf den der Halbleiterkörper derart verformt aufgebracht ist, dass vermittels des Montagebereiches eine Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers eine Krümmung oder einen Knick aufweist.
- A semiconductor body having an active zone suitable for generating or detecting electromagnetic radiation, and
- A non-planar mounting region of a carrier on which the semiconductor body is applied in such a deformed manner that by means of the mounting region a radiation passage side of the semiconductor body has a curvature or a bend.
Zur
Strahlungserzeugung umfasst die aktive Zone des Halbleiterkörpers
beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang,
eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur oder
eine Mehrfach-Quantentopfstruktur. Beispiele für solche Mehrfachquantentopfstrukturen
sind beispielsweise in den Druckschriften
Eine aktive Zone, die zur Strahlungserzeugung geeignet ist, in der Regel ebenfalls dazu geeignet ist, ist elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Insbesondere eine aktive Zone mit einem pn-Übergang, der weitergehend in Form einer Einfachquantentopfstruktur oder einer Mehrfachquantentopfstruktur ausgebildet sein kann, ist zur Strahlungsdetektion geeignet. Zur Strahlungsdetektion wird ein solcher im Sperrbereich seiner Kennlinie angewendet.A active zone suitable for generating radiation, as a rule is also suitable, is electromagnetic radiation too detect. In particular, an active zone with a pn junction, the going on in the form of a single quantum well structure or a Multiple quantum well structure can be formed, is for radiation detection suitable. For radiation detection, such is in the stopband its characteristic applied.
Die Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers ist dazu vorgesehen, dass elektromagnetische Strahlung durch die Strahlungsdurchtrittsseite den Halbleiterkörper verlässt oder in ihn hinein tritt. Ist die aktive Zone dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, so wird diese Strahlung von der Strahlungsdurchtrittsfläche ausgesandt. In diesem Fall wird die Strahlungsdurchtrittsfläche vorliegend auch als "strahlungsemittierende Vorderseite" bezeichnet. In dem Fall, dass die aktive Zone dazu vorgesehen ist, elektromagne tische Strahlung zu detektieren, tritt die zu detektierende elektromagnetische Strahlung über die Strahlungsdurchtrittsfläche in den Halbleiterkörper hinein.The Radiation passage side of the semiconductor body is to provided that electromagnetic radiation through the radiation passage side the Leaves semiconductor body or enters into it. is the active zone is designed to provide electromagnetic radiation generate, so this radiation from the radiation passage area sent. In this case, the radiation passage area is present also referred to as "radiation-emitting front side". By doing Case that the active zone is intended to electromagnetic tables To detect radiation, the electromagnetic to be detected occurs Radiation over the radiation passage area into the semiconductor body.
Der verformte Einbau des Halbleiterkörpers auf dem nicht-planen Montagebereich des Trägers ermöglicht es beispielsweise, leuchtende Freiformflächen mit einer sehr homogenen Abstrahlcharakteristik zu erzeugen, die weitgehend beliebige Formen im Raum ausbilden. Weiterhin kann so die Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelementes auf gewünschte Art und Weise eingestellt werden. So weist eine in ihrer Abstrahlrichtung konkave strahlungsemittierende Vorderseite gegenüber einer planen strahlungsemittierenden Vorderseite eine Strahlspreizung auf, wie sie etwa für Raumstrahlungsquellen von Vorteil ist, während eine in Abstrahlrichtung konvexe strahlungsemittierende Vorderseite eine Strahlbündelung aufweist, wie sie für Projektionsanwendungen vorteilhaft ist.Of the deformed installation of the semiconductor body on the non-planar Mounting range of the carrier allows, for example, luminous free-form surfaces with a very homogenous emission characteristic to produce, which form largely arbitrary shapes in space. Furthermore, so the emission characteristics of the optoelectronic Component can be adjusted in the desired manner. Thus, a concave in their emission radiation-emitting Front opposite a plane radiation-emitting Front on a beam spread on, as for about Radiation sources is beneficial while a in Direction of radiation convex radiation-emitting front beam focusing as advantageous for projection applications is.
So ist es vorteilhafterweise möglich, auf externe Optiken und/oder strahlformende Gehäuse teilweise oder ganz zu verzichten. Weiterhin weist eine gekrümmte strahlungsemittierende Vorderseite gegenüber einer planen strahlungsemittierenden Vorderseite in der Regel einer erhöhte Leuchtdichte auf.So it is advantageously possible to external optics and / or beam-forming housing partially or completely closed without. Furthermore, a curved radiation-emitting Front opposite a plane radiation-emitting Front usually a raised luminance on.
Um verformt auf den Träger aufgebracht zu werden, ist der Halbleiterkörper zweckmäßigerweise flexibel, dass heißt biegsam, ausgebildet. Nach dem Aufbringen ist der Halbleiterkörper jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform in der Regel in der verformten Position fixiert. Beispielsweise kann der Halbleiterkörper verformt auf den Träger aufgeklebt sein.Around deformed to be applied to the carrier, is the Semiconductor body expediently flexible, that means flexible, educated. After application is however, the semiconductor body in the present embodiment usually fixed in the deformed position. For example the semiconductor body can be deformed on the carrier be glued on.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement folgende Merkmale auf:
- – einen flexiblen Halbleiterkörper, mit einer aktiven Zone, die zur Erzeugung oder zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeignet ist,
- – einen Träger, auf dem der Halbleiterkörper angeordnet ist, und
- – zumindest eine Verstelleinheit, die geeignet ist, die Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterkörpers auf gewünschte Art und Weise derart zu verformen, dass diese eine Krümmung oder einen Knick aufweist.
- A flexible semiconductor body having an active zone suitable for generating or detecting electromagnetic radiation,
- - A support on which the semiconductor body to ordered, and
- - At least one adjustment, which is adapted to deform the radiation passage area of the semiconductor body in a desired manner such that it has a curvature or a kink.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der Halbleiterkörper somit nicht auf dem Träger in einer starren Position fixiert, sondern es ist möglich, ihn mittels der Verstelleinheit derart zu bewegen, dass die Strahlungsdurchtrittsfläche auf eine gewünschte Art und Weise verformt werden kann.According to this Embodiment is the semiconductor body thus not fixed to the carrier in a rigid position, but it is possible to use the adjustment unit to move such that the radiation passage area can be deformed in a desired manner.
Bevorzugt unterscheidet sich gemäß beider Ausführungsformen ein Krümmungsradius der Strahlungsdurchtrittseite des Halbleiterkörpers von einem Krümmungsradius des Trägers maximal um die Dicke des Halbleiterkörpers.Prefers differs according to both embodiments a radius of curvature of the radiation passage side of the semiconductor body maximum of a radius of curvature of the carrier around the thickness of the semiconductor body.
Als Verstelleinheit kann beispielsweise ein Piezoaktor oder ein Mikroversteller verwendet sein.When Adjustment, for example, a piezoelectric actuator or a micro adjuster be used.
Die Verwendung einer Verstelleinheit macht es beispielsweise möglich, die Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterkörpers im Betrieb zu verformen. Die Strahlungsdurchtrittsfläche kann beispielsweise gepulst verformt werden.The Using an adjustment unit makes it possible, for example the radiation passage area of the semiconductor body to deform during operation. The radiation passage area For example, it can be deformed in a pulsed manner.
Die gepulste Verformung einer strahlungsemittierenden Vorderseite kann beispielsweise zur optischen Übertragung von Nachrichten verwendet werden.The pulsed deformation of a radiation-emitting front can for example, for the optical transmission of messages be used.
Gemäß einer Ausführungsform ist über der Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers ein optisches Element derart angeordnet, dass die von dem Halbleiterkörper erzeugte oder detektierte Strahlung zumindest teilweise durch das optische Element hindurch tritt. Das optische Element dient beispielsweise dazu, die Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelementes auf gewünschte Art und Weise einzustellen. Ist das optoelektronische Bauelement etwa dazu vorgesehen, für Projektionsanwendungen oder in Raumlichtquellen eingesetzt zu werden, so wird in der Regel eine Strahlbündelung angestrebt, während bei einem optoelektronischen Bauelement, das für Raumstrahlungsquellen vorgesehen ist, in der Regel eine Strahlspreizung erzielt werden soll.According to one Embodiment is above the radiation passage side of the semiconductor body an optical element arranged such in that the radiation generated or detected by the semiconductor body at least partially passes through the optical element. The optical element is used, for example, the radiation characteristic of the optoelectronic component in the desired manner and set way. Is the optoelectronic device about intended for projection applications or in room light sources to be used, as a rule, beam bundling is sought, while in an optoelectronic device used for Space radiation sources is provided, usually a beam spread should be achieved.
Das optische Element kann beispielsweise eine Linse, ein zusammengesetzter parabolischer Konzentrator (Compound parabolic concentrator, CPC), ein zusammengesetzter elyptischer Konzentrator (Compound elyptic concentrator, CEC) oder ein zusammengesetzter hyperbolischer Konzentrator (Compound hyperbolic concentrator, CHC) sein.The optical element may, for example, a lens, a composite parabolic concentrator (Compound Parabolic Concentrator, CPC), a composite elliptical concentrator (compound elyptic concentrator, CEC) or a compound hyperbolic concentrator (Compound hyperbolic concentrator, CHC).
Umfasst das optoelektronische Bauelement eine Verstelleinheit zur Verformung der Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterkörpers, so ist das optische Element in der Regel flexibel ausgebildet. Hierzu kann es beispielsweise Silikon aufweisen oder aus Silikon bestehen.includes the optoelectronic component an adjusting unit for deformation the radiation passage area of the semiconductor body, As a rule, the optical element is flexible. For this For example, it may be silicone or silicone.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Halbleiterkörper eine Dicke zwischen 2 μm und 20 μm auf, wobei die Grenzen einge schlossen sind. Besonders bevorzugt weist der Halbleiterkörper eine Dicke zwischen 6 μm und 20 μm auf, wobei die Grenzen ebenfalls eingeschlossen sind. Ein solcher Halbleiterkörper ist in der Regel ausreichend flexibel.According to one Embodiment, the semiconductor body has a Thickness between 2 microns and 20 microns, with the limits are included. Particularly preferably, the semiconductor body a thickness between 6 microns and 20 microns, wherein the borders are also included. Such a semiconductor body is usually flexible enough.
Die aktive Zone, insbesondere mit einer der oben beschriebenen strahlungserzeugenden bzw. strahlungsdetektierenden Strukturen, ist in der Regel epitaktisch gewachsen und von einer epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge umfasst. Die Halbleiterschichtenfolge wird in der Regel auf einem Aufwachssubstrat abgeschieden, das an die Gitterkonstante der Halbleiterschichtenfolge angepasst ist. Herkömmliche Halbleiterkörper umfassen in der Regel das Aufwachssubstrat mit einer Dicke von mehreren hundert um. Solche Halbleiterkörper sind auf Grund ihrer Dicke nicht flexibel.The active zone, in particular with one of the above-described radiation-generating or radiation-detecting structures, is usually epitaxial grown and of an epitaxially grown semiconductor layer sequence includes. The semiconductor layer sequence is usually on a growth substrate deposited, the lattice constant of the semiconductor layer sequence is adjusted. Conventional semiconductor bodies include usually the growth substrate with a thickness of several hundred around. Such semiconductor bodies are due to their thickness not flexible.
Um einen flexiblen Halbleiterkörper zu erhalten, wird daher in der Regel das Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge entfernt oder gedünnt. Vorzugsweise wird das Aufwachssubstrat entfernt oder derart gedünnt, dass es die Halbleiterschichtenfolge alleine nicht mehr ausreichend mechanisch stützt. Ein flexibler Halbleiterkörper mit der oben beschriebenen Dicke kann daher zum Beispiel durch die Halbleiterschichtenfolge gebildet sein. Insbesondere ist der Halbleiterkörper bevorzugt frei von einem Aufwachssubstrat.Around Therefore, to obtain a flexible semiconductor body becomes usually the growth substrate of the semiconductor layer sequence removed or thinned. Preferably, the growth substrate becomes removed or thinned so that it is the semiconductor layer sequence alone no longer sufficiently mechanically supported. A flexible one Semiconductor body with the thickness described above can Therefore, for example, be formed by the semiconductor layer sequence. In particular, the semiconductor body is preferably free of one Growth substrate.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Halbleiterkörper ein flexibles Substrat auf. Ein flexibles Substrat stabilisiert den Halbleiterkörper mechanisch.According to one Embodiment, the semiconductor body flexible substrate on. A flexible substrate stabilizes the Semiconductor body mechanically.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper ein Substrat, das für die Strahlung, die in der akti ven Zone erzeugt oder detektiert wird, durchlässig ausgebildet ist.According to one In another embodiment, the semiconductor body comprises a substrate responsible for the radiation that acts in the acti Zone is generated or detected, permeable is.
Ein solches Substrat ist bevorzugt zwischen der aktiven Zone und der Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterkörpers angeordnet. Das Substrat kann beispielsweise die Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterkörpers ausbilden. Es ist jedoch auch möglich, dass zwischen dem Substrat und der Strahlungsdurchtrittsfläche weitere Elemente angeordnet sind, beispielsweise Auskoppelschichten, die Strukturen zur verbesserten Auskopplung aus dem Halbleiterkörper aufweisen.One such substrate is preferably between the active zone and the Radiation passage surface of the semiconductor body arranged. The substrate may, for example, the radiation passage area of the semiconductor body. However, it is also possible that between the substrate and the radiation passage area further elements are arranged, for example coupling-out layers, the structures for improved coupling out of the semiconductor body exhibit.
Als flexibles Substrat, das durchlässig für die in der aktiven Zone erzeugten oder detektierten Strahlung ist, kann beispielsweise eine Glasfolie oder eine Kunststofffolie verwendet sein. Eine Glasfolie weist in der Regel eine Dicke zwischen 10 μm und 500 μm auf, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Besonders bevorzugt weist die Glasfolie eine Dicke von 30 μm auf.When flexible substrate that is permeable to the in the active zone generated or detected radiation can For example, a glass sheet or a plastic film used be. A glass sheet usually has a thickness between 10 microns and 500 microns, with the limits included. Especially Preferably, the glass sheet has a thickness of 30 microns.
Die Kunststofffolie weist bevorzugt eine Dicke zwischen 10 μm und 500 μm auf, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Besonders bevorzugt ist die Kunststofffolie beständig gegenüber elektromagnetischer Strahlung aus dem ultravioletten Bereich. Als Kunststofffolie kann beispielsweise Acrylfolie verwendet sein.The Plastic film preferably has a thickness between 10 microns and 500 microns, with the limits included. Particularly preferably, the plastic film is resistant to electromagnetic radiation from the ultraviolet range. When Plastic film can be used, for example, acrylic film.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelementes ist zwischen der aktiven Zone des Halbleiterkörpers und einer Rückseite des Halbleiterkörpers, die der Strahlungsdurchtrittsfläche gegenüber liegt, eine reflektierende Schicht angeordnet. Die reflektierende Schicht bietet den Vorteil, die von der aktiven Zone in Richtung Rückseite ge sandte Strahlung zur Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterkörpers umzulenken und so die Effizienz des Bauelementes zu erhöhen. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es sich bei der reflektierende Schicht nicht zwingend um eine einzelne Schicht handeln muss, vielmehr kann die reflektierende Schicht mehrere Schichten umfassen.According to one Embodiment of the optoelectronic component is between the active region of the semiconductor body and a Rear side of the semiconductor body, which faces the radiation passage area lies, a reflective layer arranged. The reflective Layer offers the advantage of moving from the active zone towards Backside ge sent radiation to the radiation passage area to redirect the semiconductor body and so the efficiency of the device to increase. It should be noted at this point that the reflective layer is not necessarily a single layer must act, rather, the reflective layer include several layers.
Bei der reflektierenden Schicht kann es sich beispielsweise um einen Braggspiegel, eine Metallschicht oder eine Kombination aus einer Metallschicht und einer TCO-Schicht handeln.at the reflective layer may be, for example, a Braggspiegel, a metal layer or a combination of a Metal layer and a TCO layer act.
Die TCO-Schicht weist ein transparentes, elektrisch leitendes Oxid (transparent conductive Oxide, TCO) auf oder besteht aus einem solchen. Transparente leitende Oxide sind in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Kadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indium-Zinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- sowie n-dotiert sein.The TCO layer has a transparent, electrically conductive oxide (transparent conductive oxides, TCO) or consists of such. transparent conductive oxides are usually metal oxides, such as Zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO). In addition to binary metal oxygen compounds include also ternary metal oxygen compounds or mixtures different transparent conductive oxides to the group of TCOs. Furthermore, the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric Composition and can also be p- and n-doped.
Ist eine TCO-Schicht in Kombination mit einer Metallschicht als reflektierende Schicht verwendet, ist die TCO-Schicht bevorzugt zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Metallschicht angeordnet. Die TCO-Schicht und die Metallschicht weisen jeweils bevorzugt eine Dicke von einigen 100 nm auf.is a TCO layer in combination with a metal layer as a reflective Layer used, the TCO layer is preferably between the semiconductor layer sequence and the metal layer. The TCO layer and the metal layer each preferably have a thickness of several 100 nm.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelementes ist zwischen der aktiven Zone und der Rückseite des Halbleiterkörpers eine Verstärkungsschicht angeordnet. Die Verstärkungsschicht ist bevorzugt flexibel ausgebildet. Sie hat die Aufgabe, die Halbleiterschichtenfolge mechanisch zu stabilisieren. Die Verstärkungsschicht kann beispielsweise die Rückseite des Halbleiterkörpers ausbilden. Weiterhin ist es aber auch möglich, dass auf der Verstärkungsschicht weitere Schichten aufgebracht sind, die beispielsweise der elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers dienen oder die Montage des Halbleiterkörpers vereinfachen sollen, wie etwa eine Haftvermittlungsschicht.According to one Embodiment of the optoelectronic component is between the active zone and the back of the semiconductor body a reinforcing layer is arranged. The reinforcing layer is preferably designed flexible. Its task is the semiconductor layer sequence mechanically stabilize. The reinforcing layer can for example, the back of the semiconductor body form. Furthermore, it is also possible that on the reinforcing layer further layers are applied, for example, the electrical contacting of the semiconductor body serve or facilitate the assembly of the semiconductor body such as an adhesive layer.
Bei der Verstärkungsschicht kann es sich beispielsweise um eine galvanisch aufgebrachte Schicht handeln. Eine solche galvanisch aufgebrachte Schicht weist bevorzugt zumindest eines der folgenden Materialien auf oder besteht aus einem solchen: Gold, Nickel, Kupfer, Aluminium, Silber. Bevorzugt weist eine galvanisch aufgebrachte Verstärkungsschicht eine Dicke zwischen 1 μm und 100 μm auf, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.at the reinforcing layer may be, for example an electroplated layer act. Such a galvanic applied layer preferably has at least one of the following Materials or consists of such: gold, nickel, copper, Aluminum, silver. Preferably, a galvanically applied Reinforcing layer has a thickness between 1 micron and 100 microns, with the limits included.
Weiterhin kann es sich bei der Verstärkungsschicht um eine Metallfolie handeln. Die Metallfolie weist bevorzugt zumindest eines des folgenden Materialien auf oder besteht aus einem solchen: Molybdän, Tantal. Die Metallfolie ist bevorzugt nicht dicker als 50 μm. Besonders bevorzugt weist die Metallfolie eine Dicke von 20 μm auf.Farther For example, the reinforcing layer may be a metal foil act. The metal foil preferably has at least one of the following Materials on or consists of such: molybdenum, Tantalum. The metal foil is preferably not thicker than 50 microns. Particularly preferably, the metal foil has a thickness of 20 μm on.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Verstärkungsschicht Silizium auf oder besteht aus Silizium. Eine Verstärkungsschicht, die Silizium aufweist oder aus Silizium besteht, ist bevorzugt nicht dicker als 10 μm. Sie ist beispielsweise mit einem Lot an der Halbleiterschichtenfolge befestigt.According to one Embodiment has the reinforcing layer Silicon on or consists of silicon. A reinforcing layer, which comprises silicon or consists of silicon is preferably not thicker than 10 μm. She is for example with a lot attached to the semiconductor layer sequence.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Montagebereich des Trägers, auf den der Halbleiterkörper aufgebracht ist, eine kon vexe oder konkave Krümmung auf. Dem entsprechend weist auch die Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers eine konvexe oder konkave Krümmung auf. Die Begriffe „konvex" und „konkav" beziehen sich in dem vorliegenden Text jeweils auf die Abstrahlrichtung des Halbleiterkörpers unter der Annahme, dass es sich um einen strahlungserzeugenden Halbleiterkörper handelt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die jeweiligen Aussagen auf einen strahlungserzeugenden Halbleiter beschränkt sind. Es dient lediglich einer eindeutigen Festlegung der Krümmung.According to one Embodiment shows the mounting area of the carrier, on which the semiconductor body is applied, a kon vexe or concave curvature. The accordingly also points the radiation passage side of the semiconductor body is a convex or concave curvature. The terms "convex" and "concave" refer to each other in the present text on the emission direction of the semiconductor body under the Assumption that it is a radiation-generating semiconductor body. However, this does not mean that the respective statements are for one radiation-generating semiconductor are limited. It serves only a clear definition of the curvature.
Eine konvexe Krümmung der strahlungsemittierenden Vorderseite eines strahlungserzeugenden Halbleiterkörpers ist insbesondere geeignet, eine Strahlaufweitung beispielsweise für Projektionsanwendungen zu erzeugen. Eine konkave Krümmung hingegen fährt in der Regel zu einer Strahlenbündelung beispielsweise für Beleuchtungsanwendungen. Eine konkave Krümmung des Montagebereichs ermöglicht weiterhin vorteilhafterweise eine besonders gute Abfuhr der vorn Halbleiterkörper im Betrieb erzeugten Wärme.A convex curvature of the radiation-emitting front side of a radiation-generating semiconductor body is particularly suitable for generating a beam expansion, for example for projection applications. A concave curvature, however, usually leads to a beam bundling for example for lighting applications. A concave curvature of the mounting area further advantageously allows a particularly good dissipation of the heat generated by the semiconductor body during operation.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Montagebereich einen Knick auf. In diesem Fall weist auch die Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers einen Knick auf.According to one Embodiment, the mounting area has a kink. In this case also has the radiation passage side of the semiconductor body a kink.
Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest der Montagebereich als Wärmesenke ausgebildet. Hierzu weist der Montagebereich in der Regel ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit auf oder besteht aus einem solchem. Weiterhin ist der Ausdehnungskoeffizient des Materials der Wärmesenke bevorzugt an den Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterkörpers angepasst. Geeignete Materialien für die Wärmesenke sind beispielsweise Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid.According to one Embodiment is at least the mounting area as a heat sink educated. For this purpose, the mounting area usually has a material with a high thermal conductivity on or consists from such a. Furthermore, the expansion coefficient of the Material of the heat sink preferred to the expansion coefficient adapted to the semiconductor body. Suitable materials for the heat sink are, for example, aluminum oxide and aluminum nitride.
Gemäß einer
Ausführungsform sind die elektrischen Kontakte zur elektrischen
Kontaktierung der aktiven Zone des Halbleiterkörpers auf
der Rückseite des Halbleiterkörpers angebracht.
Auf diese Art und Weise steht die gesamte Strahlungsdurchtrittseite des
Halbleiterkörpers zur Strahlungsemission oder zur Strahlungsdetektion
zur Verfügung. Ein Halbleiterkörper, bei dem die
elektrischen Kontakte auf dessen Rückseite angeordnet sind,
sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung sind beispielsweise in
der Druckschrift
Alternativ ist es auch möglich, dass zur Kontaktierung der aktiven Zone ein elektrischer Kontakt auf der Rückseite des Halbleiterkörpers angeordnet ist, während ein weiterer elektrischer Kontakt auf der Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers angeordnet ist. In diesem Fall befindet sich der elektrische Kontakt auf der Strahlungsdurchtrittsseite bevorzugt innerhalb eines Randbereiches der Strahlungsdurchtrittsseite.alternative it is also possible that for contacting the active Zone an electrical contact on the back of the semiconductor body is arranged while another electrical contact on the radiation passage side of the semiconductor body is arranged. In this case, there is the electrical contact on the radiation passage side preferably within an edge region the radiation passage side.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist über der Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers eine wellenlängenkonvertierende Schicht derart angeordnet, dass die von dem Halbleiterkörper erzeugte oder detektierte Strahlung zumindest teilweise durch die wellenlängenkonvertierende Schicht hindurch tritt. Besonders bevorzugt ist die wellenlängenkonvertierende Schicht auf die Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers aufgebracht. Die wellenlängenkonvertierende Schicht ist dazu geeignet, Strahlung einer ersten Wellenlänge, in Strahlung einer zweiten Wellenlänge umzuwandeln. In der Regel wandelt die wellenlängenkonvertierende Schicht die Strahlung der ersten Wellenlänge in Strahlung einer längeren Wellenlänge um. Zur Wellenlängenkonversion umfasst die wellenlängenkonvertierende Schicht in der Regel einen Wellenlängenkonversionsstoff, der in ein Bindemittel eingebracht ist.According to one Another embodiment is over the radiation passage side the semiconductor body is a wavelength converting Layer arranged such that of the semiconductor body generated or detected radiation at least partially through the wavelength converting layer passes through. Especially Preferably, the wavelength-converting layer is on the radiation passage side of the semiconductor body applied. The wavelength converting layer is suitable for radiation a first wavelength, in radiation of a second wavelength convert. In general, the wavelength converting converts Layer the radiation of the first wavelength into radiation a longer wavelength. For wavelength conversion includes the wavelength-converting layer usually a wavelength conversion substance that is transformed into a binder is introduced.
Umfasst das optoelektronische Bauelement einen Halbleiterkörper der dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs aus dem sichtbaren blauen Spektralbereich zu emittieren, so kann mittels eines Wellenlängenkonversionsstoffes, der geeignet ist, einen Teil der blauen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in gelbe Strahlung umzuwandeln, ein optoelektronisches Bauelement erzeugt werden, dass Mischlicht aus blauer Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs und gelber Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs aussendet. Dieses Mischlicht weist bevorzugt einen Farbort im weißen Bereich der CIE-Normfarbtafel auf.includes the optoelectronic component a semiconductor body which is suitable for electromagnetic radiation of the first wavelength range can emit from the visible blue spectral range, so can by means of a wavelength conversion substance suitable is a part of the blue radiation of the first wavelength range convert into yellow radiation, an optoelectronic device be generated that mixed light of blue radiation of the first Wavelength range and yellow radiation of the second wavelength range sending out. This mixed light preferably has a color locus in white Area of the CIE standard color chart.
Eine
wellenlängenkonvertierende Schicht ist beispielsweise in
der Druckschrift
Der Wellenlängenkonversionsstoff ist beispielsweise aus der Gruppe gewählt, die durch die folgenden Materialien gebildet wird: Mit Metallen der seltenen Erden dotierte Granate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogalate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Oxynitride und mit Metallen der seltenen Erden dotierten Aluminiumoxynitride.Of the Wellenlängenkonversionsstoff is for example from the Group selected, formed by the following materials will: Garnets doped with rare earth metals, with metals of the rare earth doped alkaline earth sulfides, with rare metals Earth doped thiogalates, doped with rare earth metals Aluminates, rare earth doped orthosilicates, chlorosilicates doped with rare earth metals, with metals of the rare earth doped alkaline earth silicon nitrides, with metals rare earth doped oxynitrides and rare metals Ground doped aluminum oxynitrides.
Besonders bevorzugt wird als Wellenlängenkonversionsstoff ein Ce-dotierter YAG-Wellenlängenkonversionsstoff (YAG:Ce) verwendet. YAG:Ce ist dazu geeignet, blaue sichtbare Strahlung in gelbe Strahlung umzuwandeln.Especially preferred as the wavelength conversion substance is a Ce-doped YAG wavelength conversion substance (YAG: Ce) used. YAG: Ce is suitable to blue visible radiation in yellow radiation convert.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Bindemittel ein Epoxidharz, ein Silikonharz oder enthält ein Silikonharz und/oder ein Epoxidharz. Insbesondere Silikonharze sind besonders gut geeignet, als Bindemittel für eine wellenlängenkonvertierende Schicht zu dienen, da diese sehr strahlungsstabil sind.According to one Embodiment, the binder is an epoxy resin, a Silicone resin or contains a silicone resin and / or an epoxy resin. In particular, silicone resins are particularly well suited as a binder for a wavelength converting layer too serve, since they are very stable to radiation.
Weiterhin kann die wellenlängenkonvertierende Schicht Diffusorpartikel aufweisen, die beispielsweise ebenfalls in das Bindemittel eingebracht sind. Diffusorpartikel können in die wellenlängenkonvertierende Schicht eingebracht werden, um die Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements zu verbessern.Farther For example, the wavelength-converting layer may be diffuser particles have, for example, are also incorporated in the binder. Diffuser particles can be converted into the wavelength converting Layer are introduced to the emission characteristics of the optoelectronic Improve device.
Neben Wellenlängenkonversionsstoffen und Diffusorpartikeln kann die wellenlängenkonvertierende Schicht weiterhin Farbstoffpigmente aufweisen. Farbstoffpigmente können beispielsweise die Aufgabe haben, den Farbort der von dem optoelektronischen Bauelement emittierten Strahlung an einen gewünschten Wert anzupassen.Next Wavelength conversion materials and diffuser particles can the wavelength-converting layer continues to contain dye pigments exhibit. Dye pigments may, for example, the Task, the color locus of the optoelectronic device adjusted radiation to a desired value.
Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere Halbleiterkörper auf dem Träger angeordnet. Hierbei können die Halbleiterkörper beispielsweise verformt auf dem Träger aufgebracht sein oder mit einer Verstelleinheit auf gewünschte Art und Weise verformt werden.According to one Embodiment are a plurality of semiconductor bodies arranged on the carrier. Here, the Semiconductor body, for example, deformed on the support be applied or with an adjustment to desired Be deformed way.
Besonders bevorzugt sind mehrere Halbleiterkörper auf jeweils einen konkav oder konvex geformten Montagebereich derart auf gebracht, dass die Strahlungsdurchtrittsseite jedes Halbleiterkörpers konkav bzw. konvex geformt ist. Bei einer hohen Flächenbelegung mit strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern kann so eine leuchtende Fläche mit nahezu homogener Abstrahlcharakteristik und hoher Leuchtdichte erzielt werden.Especially Preferably, a plurality of semiconductor bodies are each one concave or convex shaped mounting area so placed on the radiation passage side of each semiconductor body is concave or convex. With a high surface occupancy with radiation-emitting semiconductor bodies can such a luminous surface with almost homogeneous emission characteristics and high luminance can be achieved.
Die Halbleiterkörper können beispielsweise elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge aussenden und derart angeordnet sein, dass sich ihre Strahlkegel mischen. Auf diese Art und Weise ist es möglich, ein optoelektronisches Bauelement zu erzeugen, das mischfarbiges, beispielsweise weißes Licht aussendet. Sind die Halbleiterkörper mit Verstelleinheiten versehen, so dass die strahlungsemittierende Vorderseite der Halbleiterkörper verformt werden kann, so ist es bei dieser Ausführungsform möglich, den Farbort der vom optoelektronischen Bauelement ausgesandten Strahlung zu verändern.The Semiconductor bodies, for example, electromagnetic Send radiation of different wavelengths and such be arranged that mix their beam cone. In this manner and way, it is possible to use an optoelectronic device to produce the mixed-color, for example, white light sending out. Are the semiconductor bodies with adjusting units provided so that the radiation-emitting front of the semiconductor body deformed can be, it is possible in this embodiment, the color locus of the radiation emitted by the optoelectronic component to change.
Weiterhin kann über den Strahlungsdurchtrittsseiten der Halbleiterkörper eine gemeinsame wellenlängenkonvertierende Schicht derart angeordnet sein, dass die von den Halbleiterkörpern ausgesandte oder detektierte Strahlung zumindest teilweise durch die wellenlängenkonvertierende Schicht hindurch tritt.Farther can over the radiation passage sides of the semiconductor body a common wavelength converting layer such be arranged that emitted by the semiconductor bodies or detected radiation at least partially through the wavelength converting Layer passes through.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Träger zumindest teilweise nach Art eines Rotationsparaboloids, eines Zylinders oder einer Kugel ausgebildet. Insbesondere, wenn ein solcher Träger mit mehreren strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern bestückt wird, kann so eine Raumstrahlungsquelle erzielt werden. Besonders bevorzugt ist bei dieser Ausführungsform die gesamte Außenseite des Trägers überwiegend mit flexiblen Halbleiterkörpern belegt.According to one Embodiment, the carrier is at least partially in the manner of a paraboloid of revolution, a cylinder or a Ball formed. In particular, if such a carrier with a plurality of radiation-emitting semiconductor bodies is equipped, can be achieved as a space radiation source become. Particularly preferred is in this embodiment the entire outside of the vehicle predominantly occupied with flexible semiconductor bodies.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Oberfläche des Trägers, auf den der Halbleiterkörper aufgebracht ist, zumindest teilweise reflektierend ausgebildet. Hierzu kann die Oberfläche des Trägers beispielsweise mit einer metallischen spiegelnden Schicht versehen sein. Die metallische spiegelnde Schicht kann zumindest eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus zumindest einem dieser Materialien bestehen: Aluminium, Silber.According to one Embodiment is the surface of the carrier, on which the semiconductor body is applied, at least partially reflective formed. This may be the surface the carrier, for example, with a metallic reflective layer be provided. The metallic reflective layer can at least have one of the following materials or from at least one of these materials are: aluminum, silver.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Halbleiterkörper eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode. Insbesondere kann eine oberflächenemittierende Laserdiode (VCSEL) als Halbleiterkörper verwendet sein.According to one Embodiment, the semiconductor body is a LED or a laser diode. In particular, a surface emitting Laser diode (VCSEL) may be used as a semiconductor body.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Rückseite des Halbleiterkörpers durchlässig für die in der aktiven Zone erzeugte oder detektierte Strahlung ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist die aktive Zone bevorzugt zur Strahlungserzeugung vorgesehen. Weiterhin ist der Halbleiterkörper bevorzugt frei von einer reflektierenden Schicht. Besonders bevorzugt ist der Halbleiterkörper frei von Elementen, die die in der aktiven Zone erzeugte Strahlung absorbieren oder reflektieren, so dass die elektromagnetische Strahlung den Halbleiterkörper von der aktiven Zone zu der Strahlungsdurchtrittsfläche und zu der Rückseite weitestgehend ungehindert durchläuft und von der Strahlungsdurchtrittsfläche und der Rückseite abgestrahlt werden. Ist der Halbleiterkörper bei dieser Ausführungsform auf einen Montagebereich eines Trägers aufgebracht, so ist der Montagebereich und der Träger zumindest in den Bereichen die von der Strahlung des Halbleiterkörpers durchlaufen werden, ebenfalls durchlässig für die von dem Halbleiterkörper ausgesandte Strahlung ausgebildet. Auf diese Art und Weise kann eine gekrümmte Raumstrahlungsquelle geschaffen werden, die von zwei Seiten Strahlung aussendet.According to one Another embodiment is the back of the Semiconductor body permeable to the formed in the active zone or detected radiation formed. In this embodiment, the active zone is preferred for generating radiation. Furthermore, the semiconductor body is preferred free from a reflective layer. Particularly preferred the semiconductor body free of elements that in the absorb or reflect radiation generated in the active zone that the electromagnetic radiation the semiconductor body of the active zone to the radiation passage area and goes through to the back largely unhindered and from the radiation passage area and the back side be radiated. Is the semiconductor body at this Embodiment on an assembly area of a carrier Applied, so is the mounting area and the carrier at least in the areas of the radiation of the semiconductor body to be run through, also permeable to the formed by the semiconductor body emitted radiation. In this way, a curved space radiation source be created, which emits radiation from two sides.
Ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement ist insbesondere geeignet, in einem Kfz-Scheinwerfer als Beleuchtungsquelle verwendet zu sein. Insbesondere die Ausführungsform, bei der das optoelektronische Bauelement eine Verstelleinheit umfasst, ist hierzu besonders geeignet, da hiermit ein aktives Kurvenlicht erzielt werden kann, bei dem der Scheinwerfer der Lenkbewegung folgt.One The optoelectronic component described here is in particular suitable to be used as a lighting source in a motor vehicle headlight be. In particular, the embodiment in which the optoelectronic Component comprises an adjustment, is particularly suitable for this purpose, since hereby an active cornering light can be achieved, in which the headlight follows the steering movement.
Weiterhin ist ein optoelektronisches Bauelement der hier beschriebenen Art dazu geeignet, als Empfänger oder Sender verwendet zu werden. Insbesondere ein optoelektronisches Bauelement dessen Halbleiterkörper eine konvexe Strahlungsdurchtrittsseite aufweist – beispielsweise da der Halbleiterkörper auf einen konvexen Montagebereich aufgebracht ist – hat eine Abstrahlcharakteristik mit einem größeren Raumwinkelbereich als ein optoelektronisches Bauelement dessen Halbleiterkörper eine plane strahlungsemittierende Vorderseite aufweist und ist daher besonders gut als Sender – aber, mit einem strahlungsdetektierenden Halbleiterkörper versehen, auch als Empfänger – geeignet.Furthermore, an optoelectronic component of the type described here is suitable to be used as a receiver or transmitter. In particular, an optoelectronic component whose semiconductor body has a convex radiation passage side-for example because the semiconductor body is mounted on a convex mounting area -has a radiation characteristic with a larger solid angle range than an optoelectronic component whose semiconductor body has a flat radiation-emitting front and is therefore particularly good as a transmitter - but provided with a radiation-detecting semiconductor body, also as a receiver - suitable.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement von einem Empfänger oder einem Sender umfasst, der bevorzugt dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung aus dem infraroten Spektralbereich zu detektieren bzw. auszusenden. Ein solcher Sender bzw. Empfänger kann beispielsweise in einer Fernbedienung oder deren Gegenstück enthalten sein.According to one Embodiment is an optoelectronic described here Comprises a component of a receiver or a transmitter, which is preferably suitable for electromagnetic radiation to detect or emit the infrared spectral range. Such a transmitter or receiver can, for example, in a remote control or its counterpart be included.
Weitere
Merkmale, vorteilhafte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten
der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit
den
Es zeigen:It demonstrate:
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente der Figuren sind nicht notwendigerweise als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Bestandteile, beispielsweise Schichtdicken, zum besseren Verständnis teilweise übertrieben groß dargestellt sein.In The embodiments and figures are the same or like-acting components each with the same reference numerals Mistake. The illustrated elements of the figures are not necessarily to be considered as true to scale. Rather, you can individual components, for example layer thicknesses, for the better Understanding partly exaggeratedly big be.
Das
optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel
der
Bei
dem optoelektronischen Bauelement
Um
den Halbleiterkörper
Der
Halbleiterkörper
Die
in der aktiven Zone
Auf
der von der Strahlungsdurchtrittsseite
Transparente leitende Oxide sind in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Kadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indium-Zinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- sowie n-dotiert sein.transparent conductive oxides are usually metal oxides, such as Zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO). In addition to binary metal oxygen compounds include also ternary metal oxygen compounds or mixtures different transparent conductive oxides to the group of TCOs. Furthermore, the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric Composition and can also be p- and n-doped.
Ist
als reflektierende Schicht
Handelt
es sich bei der reflektierenden Schicht
Weiterhin
umfasst der Halbleiterkörper
Ist
die Verstärkungsschicht
Weiterhin
kann die Verstärkungsschicht
Der
Halbleiterkörper
Der
Halbleiterkörper
Auch
der Halbleiterkörper
Das
optoelektronische Bauelement
Neben
der Materialwahl ermöglicht weiterhin die konkave Krümmung
des Montagebereiches
Das
optoelektronische Bauelement
Alternativ
oder zusätzlich zu zumindest einer Krümmung kann
der Träger
Die
Oberfläche des Montagebereichs
Das
optoelektronische Bauelement
Das
optoelektronische Bauelement
Im
Unterschied zu dem optoelektronischen Bauelement
Bei
dem optoelektronischen Bauelement
Aufgrund
der Krümmung der strahlungsemittierenden Vorderseite
Alternativ
zu der konkaven Krümmung des Trägers
Das
optoelektronische Bauelement
Weiterhin
kann das optoelektronische Bauelement
Über
der Strahlungsdurchtrittsseite
Als
optisches Element
Das
optoelektronische Bauelement
Die
Oberfläche des Trägers
Das
optoelektronische Bauelement
Die
wellenlängenkonvertierende Schicht
Der
Kfz-Scheinwerfer
Der
Fernseher gemäß dem Ausführungsbeispiel
der
Die
Fernbedienung gemäß dem Ausführungsbeispiel
gemäß der
Das
optoelektronische Bauelement
Der
Halbleiterkörper
Zur
mechanischen Stabilisierung des Halbleiterkörpers
Der
Halbleiterkörper
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 von Merkmalen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The The invention is not by the description based on the embodiments limited. Rather, the invention includes every new feature as well any combination of features, especially any combination includes features in the claims, also if this feature or this combination of features itself is not explicitly in the patent claims or exemplary embodiments is specified.
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