177313. lajstromszámú szabadalom • Fénykibocsátásra alkalmas kétpólusú félvezető szerkezeti elem
9 177313 10 egy részt foglal el a nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány fölött. A fém-félvezető 12 érintkező, amely a nagymértékben szennyezett 6 n-vezető tartomány fölött van. felületén ötvözve van, és ugyancsak 13 fémes kiemelkedéssel van ellátva. A 11 és 13 fémes kiemelkedések azonos sík szintben végződnek. A félvezető lapocska üzeménél a rajzon nem ábrázolt bevezető elektródokon át a 13 fémes kiemelkedésre egy feszültségforrás pozitív, míg a 11 fémes kiemelkedésre annak negatív pólusát csatlakoztatjuk. A nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartományból defektuselektronok jutnak a 2 epitaxiális rétegbe. Ez a réteg ügy van szennyezve, hogy a zöld lumineszcencia előnyben részesül. A 14 lumineszcencia tartomány a nagymértékben szennyezett 4 p-vezetőtartomány 5 szélén a 2 epitaxiális réteg közelében fekszik, de egy pontján sem teljed az epitaxiális felületig. A felületi lumineszcenciát szándékosan elkerüljük. Ezt azáltal biztosítjuk, hogy a rekombinációs partnereket, különösen a 2 epitaxiális rétegben levő defektus elektronokat a pozitívan polarizált 9 vezetőlemez által előállított villamos erőtér hatásának vetjük alá (2. ábra). A belövellt defektus elektronok a 2 epitaxiális rétegben néhány mikromctemyi diffúziós hosszal rendelkeznek, úgy, hogy a több 100 nm mélységben a 2 epitaxiális rétegbe benyúló driftmezők megragadják és vezetik azokat. A villamos erőteret a pozitív belövellési potenciálnak a 9 vezetőlemezre való átvitele útján — amely potenciál 2,2 V-tal a nagymértékben szennyezett 6 n-vezető tartomány és a 7 összekötőzóna potenciálja fölött fekszik —járulékos feszültségforrás vagy külön elektróda nélkül alakítjuk ki. Ez az erőtér a 3 szigetelőrétegen át a 2 epitaxiális rétegbe hatol és a felülettel párhuzamosan diffundáló 1^ defektus elektroáramnak az n-tartományban driftkomponenst ad. A driftterm a diffúziós tenure merőlegesen hat, és a kettőnek az összegezésénél kombinált áramterm keletkezik, amelynek vektora már nem a második fém-félvezető 12 érintkezőre irányul, hanem némileg ezen érintkező alatt elhelyezkedő térbe. Mennél közelebb esik a defektus elektronáram komponensének 15 vonatkoztatási pontja a nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány oldalsó 5 szélén a 9 vezetőlemezhez, annál erősebb lesz a drifthatás és annál világosabban jelentkezik a defektus elektronok mozgásvektorainak a változása. A defektus elektronok mozgásvektorai, amelyek a nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány függőleges 5 széle alatt vannak, teljesen befolyásmentesek maradnak. A lumineszcencia megindulásának pontjában, amely a 20 100 gm áramtartományban van, az injekciós potenciál még nem olyan nagy, mint üzem közben az 5—-20 mA- nál, de már ebben az áramtartományban is működnek a 9 vezetőlemez driftmezői. A találmány szerinti kiviteli példa különleges előnye abban áll, hogy a felületi lumineszcencia elkerülése által — amely nagyobb mértékben veszteséges, és abban az üzemesetben, amikor atomok bevándorlása vagy helycseréje miatt a zavaróközpontoknál, a határfelület-termeknél és mélyenfekvő központoknál, valamint a zárórétegnek a veszteségfelvétel által bekövetkező felmelegedésnél, nyilvánvalóbb változások történnek az emiszsziós tulajdonságokban — megbízhatóbb fénykibocsató szerkezeti elemek alakultak ki. Jelentősen csökken a lumineszcencia tartomány oldalsó szélén a keletkezett fekete pontok vagy foltok száma. Egy másik speciális előny a lapocskastruktúra működés szerinti differenciált kialakításából ered. Az egyik felületoldal teljes egészében arra szolgál, hogy oda villamos jeleket vezetünk, míg a másik felületoldal kizárólag és korlátozás nélkül a zöld fény kisugárzására szolgál. A kisugárzó felületet SiO, réteg borítja, amely 100 nm vastagságú A kb. 25 gm magasságban végződő 11 és 13 fémes kiemelkedések különösen alkalmasak sík csatlakozó felületű lumineszcenciadiódák és hibrid kijelzések tokokban való megvalósítására. Egy második kiviteli példánál sárga fénykibocsátás számára szolgáló lumineszcencia elemet ismertetünk. Itt a 3 ábra szerint 16 GaP-szubsztrátumon GaP-ből levő epitaxiális réteg van, amely p-vezető fajtájú 17 rétegrészben 1 1CP at/cm'cink szennyezéssel van ellátva. Ez a 17 rétegrész összefüggő, nagymértékben szennyezett 18 p-vezető tartományon át össze van kötve a fém-félvezető 19 érintkezővel. Ez az összefüggő nagymértékben szennyezett 18 p-vezető tartomány a p-vezető 17 rétegrésszel együtt körülfog egy kis vezetőképességű n-vezető 20 összekötőzónát. Ebben a 20 összekötőzónában alkalmas rekombinációs központokat képező szennyeződések választásával és ezen szennyeződések megfelelő koncentrációjú beépítésevei sugárzó rekombináció biztosítható, uralkodó sárga emissziós szegéllyel. Az n-vezető 20 összekötőzóna azonban még egy nagymértékben szennyezett 21 n-vezető tartományt is tartalmaz, amely néhány gm-nyire a felület alatt kezdődik és a felületig hatol.. A nagymértékben szennyezett 21 n-vezető tartománynak fém-félvezető 22 érintkezője van, amely ugyanúgy, mint a fém-félvezető 19 érintkező, felületileg a nagymértékben szennyezett 21 nvezető tartományba van ötvözve. A p+-vezetőzóna amely a nagymértékben szennyezett 18 p-vezető tartományból és a p-vezetőfajtájú 17 rétegrészből áll - , valamint a kis vezetőképességű 20 összekötőzónából képezett 23 pn-átmenet széle az epitaxiális felülettartományban ismét dielektromosan szigetelten van lefedve egy 24 vezetőlemezzel. Ez a 24 vezetőlemez a 19 érintkezővel van összekötve. A 18 p-vezető tartomány és a 20 összekötőzóna közötti rövidzárveszély kiküszöbölésére a 24 vezetőlemez, és az epitaxiális felület közé SiO,-bői és Si,N4-ből álló vékony 25 szigetelőréteget tolunk. Ezenkívül a 24 vezetőlemeznek a kis vezetőképességü 20 összekötőzóna fölé való kiterjedését a szükséges mértékre korlátozzuk, azaz ez a 24 vezetőlemez csak egy vagy két pm-rel szélesebb, mint a 26 lumineszcencia tartomány szélessége. A többi felületet, amely a nagymértékben szennyezett 21 n-vezetőtartomány és a 20 összekötőzóna fölött van, a vékony 25 szigetelőrétegig terjedő fém-félvezető 22 érintkező fémje takarja. Az így kiképzett további 27 vezetőlemez egészen az első 24 vezetőlemezig terjed. A rövidzárlati veszély további csökkentésére 24 és 27 vezetőlemezek felülete és a közöttük levő rés Si3N4-ből levő járulékos szigetelőréteggel van borítva. A szigetelőréteget csak a 24 és 27 vezetőlemezek öszszekötési pontjain szakítják meg kivezetések. Amikoi a fém-félvezető 19 érintkező fölött levő összefüggő 18 p-vezető tartomány pozitív értelemben van előfeszítve a nagymértékben szennyezett 21 n-vezető tartományhoz képest, akkor a fém-félvezető 22 érintkező felé törekvő defektus elektronok a 24 vezetőlemez alatt levő tartományban ismét a villamos keresztező hatásának vannak kitéve. A felületi lumineszcenciát ezáltal ismét kiküszöböljük. Az ismertetett struktúra különleges előnye abban áll. hogy a 26 lumineszcencia tartományból a cinkkel nagymértékben dúsított összefüggő és nagymértékben szennyezett 18 p-vezető tartományba történik a mély központok getterezése. A fénykibocsátás hasonló módon történik, mint a zöld lumineszcencia diódánál, a szabad felületolda-5 10 15 20 25 30 .35 40 45 50 55 60 65
