177313. lajstromszámú szabadalom • Fénykibocsátásra alkalmas kétpólusú félvezető szerkezeti elem
3 177313 4 ban, tudatosan felhasználták arra, hogy növekvő áramerősséggel az emisszióban színváltozásokat hozzanak létre (3603 833 Isz. USA szabadalmi leírás). Az a körülmény, hogy SiO., ALÓ, vagy TiO, típusú szigetelőrétegeket alkalmaznak, valamint hőkezelést oxigéntől nem mentes atmoszférában, veszélyt jelent a színegységesség és az emisszió szempontjából rekombinációnár a lehető legnagyobb energiaszintkülönbségen át a GaP-félvezetőben. A vöröstől a sárgáig terjedő fényemissziót a 3 725 749 lsz. USA szabadalmi leírás szerint GaAs, xpben is előállítják. A 3 584267 lsz. USA szabadalmi leírásból, valamint az 1 809 303 lsz. NSZK közrebocsátási iratból többek között az is ismeretes, hogy folyékony fázisból származó GaP- epitaxiát nagyon hatásos fénykibocsátó struktúrák előállítására alkalmazzák a vörös és nemvörös színképtartományban. Ezen folyamat számára nem lehet GaAsszubsztrátumokat alkalmazni. Lumineszcencia-aktív rétegeknek gázfázisú epitaxiával történő felvitele GaAs-szubsztrátumokra messzemenően meghatározza a termék konstrukcióját. A fénynek a szubsztrátumban történő teljes abszorpcióját feltételezve, valamint feltételezve, hogy a fénykisugárzás a félvezető test azon felületének oldaláról történik, amely a pn-átmenethez a legközelebb fekszik, úgy magával a pn-átmenettel és a pn-átmeneten levő érintkező elrendezéssel szemben az a követelmény, hogy optimálisan alacsony ab zorpciója legyen. A 87 102 lsz. NDK szabadalmi leírás szerint optimalizált szennyezési profil ismeretes. Legkedvezőbb cinkkoncentrációs gradiensként az 1811 807 lsz. NSZK kü/rebocsátási irat szerint pn-átmenetnél 1-től 20 10 Zn,em' érték adódik. Még izoelektronikus zavaróhelyek beépítésének is a 2 131 391 lsz. NSZK közrebocsátási irat szerint a félvezető test egy kiválasztott rétegében kell történnie. Amennyiben nagyfelületű pn-átmenet szennyezést végeznek gázfázisú epitaxiával vagy folyékony fázisú epitaxiával GaP-szubsztrátumokon, a minőség vizsgálata és ellenőrzése csak a diódaelemekre való szétdarabolás után lehetséges. Hiányosságot jelent, hogy a pn-átmenetek a szétdarabolás után a mesa-maratási módszer utáni állapothoz hasonlóan nyitottak, és ezért védeni kell azokat. A szétválasztott pn-átmeneteket még érintkezőkkel kell ellátni. Az a felület, amely a pn-átmenetet tartalmazza, nem sík, hanem egy mélyebben fekvő és egy magasabban fekvő tartománya is van. A magassági különbségek kedvezőtlenek a fotolitográfia, a csatlakozó érintkezőnek a félvezetők fémérintkezőire való felvitele, valamint elkülönített elemek vizsgálata számára. A leképzési sík kb. 25 gm-es magasságkülönbségénél a körvonalhoz hű fotolitográfiai eljárás a szigetelőrétegekben vagy fémrétegekben nem lehetséges. Amennyiben a csatlakozó érintkezők helyét a mesa-kiemelkedésről az alsóbb szintre helyeznék, ugyanilyen magasságkülönbséget kellene áthidalni. Fémes vezetősávok előállítása, például rápárologtatás útján, nehézkes, minthogy sem a fotolitográfia a mesa-kiemelkedés lejtőjénél. sem pedig a vezetősáv-terhelési stabilitása ilyen magas emelkedéseknél nem elégíti ki a követelményeket. A 2 328 905 lsz. NSZK közrebocsátási irat szerint raszteralakú fémérintkezőket ötvöznek be a GaP-testbe. A 2211 216 lsz. NSZK közrebocsátási iratból MIS-lumineszcencia diódák, a 2 031 021 és 2 347 847 lsz. NSZK közrebocsátási iratokból fényelektromos diódák számára szükséges érintkezőrétegek ismeretesek, amelyeket villamos közbenső rétegek útján árnyékolnak le a GaP felületekkel szemben. Valamennyi eddig ismertetett lumineszcencia diódánál és érintkező elrendezésnél közös vonás, hogy a működés függőleges üzemben történik, merőlegesen a lapocskán keresztül, a lapocska egyik oldalától a másik, vele szemközt fekvő oldalhoz. Számos ilyenfajta diódánál a testre merőlegesen a testen keresztülfolyó áram mellett még ezzel párhuzamos periferikus áram is fellép. A periferikus áram teljes kiküszöbölésére azokon a helyeken, amelyeken nagyfelületű, mélységben modulált pnátmenet egy kerek GaAs-test oldalélének felületére talál, az 1 285 623 lsz. NSZK közzétételi irat szerint egy járulékos elektródán keresztül egy nagymértékben p-vezető központi zóna és egy külső gyűrűzóna közötti csatornaellenállást járulékos feszültségforrás segítségével negatív előfeszültségre helyezünk a központi zónával szemben. Ilyen feltételek mellett az a térfogatáram uralkodik, amely a pzóna középtartományából a szemközt fekvő köroldalon levő érintkező felé folyik, és lineáris kapcsolat áll fenn a teljes villamos áram és a fénykisugárzás között, és emellett nagyobb a fénykihasználás és jobb élettartam tulajdonságok adódnak. Minthogy az 1 285 623 lsz. NSZK közzétételi irat szerint hárompólusos lumineszcenciaelem üzemeltetése két különálló feszültségforrás segítségével túlságosan költséges, a p-zónát nagymértékben szennyezett p-központi részre és ekörül elrendezett gyengébben szennyezett p-esatornagyűrűre korlátozták, amely mesa-szerüen emelkedik a szabadon elhelyezett n-vezető felület fölé. Minthogy azonban a csatornaellenállás nem alakítható nagyobbra. mint a periferikus pn-átmenet áteresztő irányú ellenállása, ezen diódaalak csekély hozam kinyerését megnövelt technológiai ráfordítással kell megvalósítani. Az 1 489338 isz. NSZK közzétételi irat szerint az érintkező előállítására a hátoldali felületen egy p-szennyezésű anyaggyöngyöt, tz elülső oldalon levő diffúndált pzónáig, átötvöztek. Az n-zónához tartozó érintkezőt a gyöngy mellett helyezték el. Az 1 272452 lsz. NSZK közzétételi irat szerint egy GaP-test egyik oldalára ráolvasztással két fémgolyót rögzítenek. Az ötvözési eljárás általános hiányossága, hogy a töltéshordozó áramok ellentétes vezetőképességű, szorosan szomszédos tartományok közötti részekre koncentrálódnak, továbbá a struktúrának erősen helytől függő emissziója, valamint az érintkezőkön fellépő rekombinációs veszély az emitterstruktúra ismert függőleges üzemét kényszerítette ki. A töltéshordozó áramok oldalirányú vezetésének szükségessége a GaP-testben vagy hasonló anyagokban mindezideig nem volt jobban kielégíthető. Egy másik előállítási felfogás szerint a lumineszkáló elrendezések kontrasztvezérlésére nehézfémmel szennyezett GaAs anyagból levő, külső fényre reagáló fényvillamos vezetőréteget alkalmaznak, sorbakötve lumineszkáló Ga- As,„6P(|,4-diódaelemmel, hogy a dióda fényerejét automatikusan lehessen növelni a helyiség növekvő megvilágításával. Egy lumineszcenciadióda és egy fényvillamos vezető oldalirányú elhelyezésével a 2175571 Isz. francia szabadalmi leírás szerint az oldalirányú és függőleges áramfolyást fényelektromos hatással vezérlik. Célunk, hogy találmányunk tárgyával olyan kétpólusú félvezető elemet alakítsunk ki, amelynek fénykisugárzása túlnyomórészben a látható spektrumtartományban van, és a kialakítással a konstrukciólehetőségeket kívánjuk bővíteni, és ezt különösen a lumineszcencia szempontjából aktív tartományok kialakításával, a pn-átmenetek felületvédelmével, és az érintkezők méretének és alakjának kialakításával kívánjuk elérni, és a félvezető elemnél az anód- és 5 10 15 20 50 35 40 45 50 55 60 65 i
