光電子器件制造技術

一種光電子器件(10)，所述光電子器件包括:?發射輻射的半導體芯片(2)；?轉換元件(8)，所述轉換元件適合于將由半導體芯片(2)發射的輻射(12)的至少一部分變換成轉換的輻射(13)，其中轉換的輻射(13)具有比發射的輻射(12)更大的波長；和?至少對于轉換的輻射(13)而言輻射可穿透的覆蓋件(9)，所述覆蓋件沿主放射方向跟隨轉換元件(8)，其中?轉換元件(8)包括量子點轉換材料(7)；?轉換元件(8)設置在覆蓋件(9)的朝向半導體芯片的內側(15)上；并且?覆蓋件具有硅(9)或由硅構成。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種光電子器件、尤其在紅外光譜范圍中發射的光電子器件。相關申請的交叉參引本申請要求德國專利申請102014107960.4的優先權，其公開內容通過參引并入本文。
技術實現思路
待解決的目的在于：提出一種在紅外光譜范圍中發射的光電子器件，所述光電子器件的特征在于良好的散熱、改進的光學特性和高的持久穩定性。所述目的通過根據獨立權利要求1所述的光電子器件實現。本專利技術的有利的設計方案和改進方案是從屬權利要求的主題。根據至少一個實施方式，光電子器件包括發射輻射的半導體芯片和轉換元件，所述轉換元件適合于：將由半導體芯片發射的輻射的至少一部分變換成轉換的輻射，其中轉換的輻射具有比發射的輻射更大的波長。尤其地，轉換元件能夠適合于：吸收發射的輻射的至少一部分并且重新發射具有更大波長的輻射。根據至少一個實施方式，光電子器件包括至少對于轉換的輻射而言可穿透的覆蓋件，所述覆蓋件在由半導體芯片發射的輻射的主輻射方向上跟隨轉換元件。覆蓋件尤其能夠施加到光電子器件的殼體上。在光電子器件中，轉換元件有利地包括量子點轉換材料。量子點轉換材料包含量子點(QuantumDots)，所述量子點尤其能夠以納米晶體的形式存在，所述納米晶體典型地具有在1nm和100nm之間、優選在1nm和20nm之間的顆粒直徑。量子點轉換材料尤其能夠包含量子點，所述量子點基于Cd或Pb的化合物。例如，量子點包含具有元素Cd、Pb、Se、Te或Sb中的至少一個的化合物。在光電子器件中，轉換元件有利地設置在覆蓋件的朝向半導體芯片的內側上。轉換元件優選不直接鄰接于半導體芯片。轉換元件尤其能夠通過由基體材料構成的層形成，量子點轉換元件嵌入到所述基體材料中。基體材料優選地不僅對于由光電子半導體芯片發射的輻射、而且也對于在轉換元件中產生的轉換的輻射是透明的。基體材料尤其能夠是聚合物。基體材料例如能夠具有硅樹脂、環氧化物、丙烯酸酯或聚苯乙烯。由基體材料連同嵌入其中的量子點轉換材料構成的層尤其能夠施加到覆蓋件的內側上。根據至少一個實施方式，光電子器件的覆蓋件具有硅或由硅構成。覆蓋件優選是硅薄片，所述硅薄片尤其能夠由硅構成的半導體晶片制造。覆蓋件優選大約100μm至500μm厚。通過將具有量子點轉換材料的轉換元件施加到覆蓋件的朝向半導體芯片的內側上，通過覆蓋件有利地保護轉換元件免受環境影響，例如機械損壞、濕氣進入或與氧的反應。此外，在光電子器件運行時在轉換元件中產生的熱量能夠經由具有硅或由硅構成的覆蓋件有效地輸出。根據光電子器件的至少一個實施方式，發射輻射的半導體芯片發射紅外輻射。尤其地，發射輻射的半導體芯片能夠設為用于發射波長在780nm和1100nm之間的輻射。在該設計方案中，發射輻射的半導體芯片在近紅外光譜范圍(NIR)中發射。根據至少一個實施方式，由轉換元件產生的轉換的輻射是紅外輻射。尤其地，轉換元件能夠適合于：將由發射輻射的半導體芯片發射的紅外輻射轉換成具有更大波長的紅外輻射。根據至少一個實施方式，覆蓋件對發射的輻射是吸收性的。這尤其能夠表示：覆蓋件吸收半導體芯片的發射的輻射的至少90百分比、至少95百分比或甚至至少99百分比。在該設計方案中，基本上僅轉換的輻射由覆蓋件允許通過。通過覆蓋件具有硅或由硅構成，尤其利用硅的吸收，用于吸收由半導體芯片發射的輻射。眾所周知，硅對于小于大約1100nm的波長具有高的吸收并且對于大于大約1100nm的波長基本上是透明的。優選地，由半導體芯片發射的輻射具有波長λe＜1100nm，其中轉換的輻射優選具有波長λc＞1200nm。尤其提出：由半導體芯片發射的輻射的波長具有在硅的吸收端之下的波長，并且轉換的輻射具有在硅的吸收端之上的波長，所述吸收端在大約1100nm處。以該方式有利地實現：光電子器件基本上僅發射轉換的輻射，而由半導體芯片發射的初級輻射有效地通過覆蓋件抑制。根據光電子器件的至少一個實施方式，覆蓋件的背離半導體芯片的外側具有用于對由光電子器件發射的輻射、尤其在轉換元件中產生的輻射進行射束成形的結構。在該設計方案中，除了在上文中描述的功能之外，覆蓋件具有射束成形元件的功能。在覆蓋件的外側上構成為用于射束成形的結構尤其能夠是微透鏡結構或微棱鏡結構。根據光電子器件的另一有利的設計方案，覆蓋件的背離半導體芯片的外側具有粗糙化部。以所述方式尤其減小在覆蓋件和環境介質、尤其空氣之間的邊界面上的反射，并且以所述方式改進從光電子器件的輻射耦合輸出。在光電子器件的另一有利的設計方案中，覆蓋件的背離半導體芯片的外側具有抗反射覆層。抗反射覆層有利地減小在覆蓋件和環境介質之間的邊界面上的反射，進而改進從光電子器件的輻射耦合輸出。抗反射覆層能夠是單層或由多個單層、尤其介電層構成的層系統。優選地，抗反射覆層在轉換的輻射的波長處具有反射最小值。根據一個有利的實施方式，覆蓋件與光電子器件的殼體導熱連接。殼體例如能夠完全地或部分地由導熱材料形成。尤其可行的是：殼體的至少側壁具有金屬或用金屬覆層。以所述方式，有利地，能夠將由轉換元件輸出到覆蓋件上的熱量導出到光電子器件的殼體上。根據至少一個實施方式，發射輻射的半導體芯片具有有源層，所述有源層包括AlnGamIn1-n-mAs，其中0≤n≤1，0≤m≤1并且n+m≤1。基于砷化物化合物半導體的光電子半導體芯片尤其適合于發射在近紅外光譜范圍中的輻射。發射輻射的半導體芯片尤其能夠是紅外發光二極管芯片或紅外激光二極管芯片。附圖說明在下文中，根據實施例結合圖1至4詳細闡述本專利技術。附圖示出：圖1示出貫穿根據第一實施例的光電子器件的橫截面的示意圖，圖2示出貫穿根據第二實施例的光電子器件的橫截面的示意圖，圖3示出貫穿根據第三實施例的光電子器件的橫截面的示意圖，并且圖4示出貫穿根據第四實施例的光電子器件的橫截面的示意圖。相同的或起相同作用的組成部分在附圖中分別設有相同的附圖標記。示出的組成部分以及組成部分相互間的大小關系不視為是按比例的。具體實施方式在圖1中示出的光電子器件10具有半導體芯片2，所述半導體芯片優選是在紅外光譜范圍中發射的紅外發光二極管芯片。半導體芯片2具有有源層4。有源層例如能夠構成為pn結、雙異質結構、單量子阱結構或多量子阱結構。在此，名稱量子阱結構包括任意下述結構:在所述結構中,載流子通過約束(Confinement)獲得其能量狀態的量子化。尤其地，名稱量子阱結構不包含關于量子化的維數的說明。因此,所述量子阱結構此外包括量子槽、量子線和量子點以及這些結構的任意組合。有源層4例如設置在n型半導體區域3和p型半導體區域5之間。在圖1的實施例中，n型半導體區域朝向半導體芯片的載體1。替選地，半導體芯片2也能夠以相反的極性設置在載體1上。這尤其能夠是下述情況:半導體芯片構成為所謂的薄膜芯片，其中用于半導體層序列的生長的生長襯底與半導體芯片分離。半導體芯片2尤其能夠基于砷化物化合物半導體。在本文中，“基于砷化物化合物半導體”表示：外延層序列或至少一個層、尤其有源層包括砷化物化合物半導體材料，優選為AlnGamIn1-n-mAs，其中0≤n≤1，0≤m≤1并且n+m≤1。在此，所述材料不必強制性地具有根據上式的數學精確的組成。更確切地說，所述材料能夠具有一種或多種摻雜物以及附加的組成部分，所述摻雜物以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光電子器件(10)，所述光電子器件包括：?發射輻射的半導體芯片(2)；?轉換元件(8)，所述轉換元件適合于：將由所述半導體芯片(2)發射的輻射(12)的至少一部分變換成轉換的輻射(13)，其中所述轉換的輻射(13)具有比所述發射的輻射(12)更大的波長，和?至少對于所述轉換的輻射(13)而言輻射可穿透的覆蓋件(9)，所述覆蓋件沿主放射方向跟隨所述轉換元件(8)，其中?所述轉換元件(8)包括量子點轉換材料(7)；?所述轉換元件(8)設置在所述覆蓋件(9)的朝向所述半導體芯片的內側(15)上，并且?所述覆蓋件具有硅(9)或由硅構成。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.05 DE 102014107960.41.一種光電子器件(10)，所述光電子器件包括：-發射輻射的半導體芯片(2)；-轉換元件(8)，所述轉換元件適合于：將由所述半導體芯片(2)發射的輻射(12)的至少一部分變換成轉換的輻射(13)，其中所述轉換的輻射(13)具有比所述發射的輻射(12)更大的波長，和-至少對于所述轉換的輻射(13)而言輻射可穿透的覆蓋件(9)，所述覆蓋件沿主放射方向跟隨所述轉換元件(8)，其中-所述轉換元件(8)包括量子點轉換材料(7)；-所述轉換元件(8)設置在所述覆蓋件(9)的朝向所述半導體芯片的內側(15)上，并且-所述覆蓋件具有硅(9)或由硅構成。2.根據權利要求1所述的光電子器件，其中所述覆蓋件(9)是硅薄片。3.根據上述權利要求中任一項所述的光電子器件，其中所述覆蓋件(9)的厚度在100μm和500μm之間。4.根據上述權利要求中任一項所述的光電子器件，其中所述發射的輻射(12)是紅外輻射。5.根據上述權利要求中任一項所述的光電子器件，其中所述轉換的輻射(13)是紅外輻射。6.根據上述權利要求中任一項所述的光電子器件，其中所述覆蓋件(9)對于所述發射的輻射(12)是吸收性的。7.根據上述權利要求中任一項所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡貝特·哈爾布里特，布麗塔·格厄特茨，
申請(專利權)人：歐司朗光電半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE