[發明專利]半導體光電元件

有效

• 申請號: 200810305081.0
• 申請日: 2008-10-21
• 公開（公告）號: CN101728451A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 黃世晟;凃博閔
• 申請（專利權）人: 展晶科技（深圳）有限公司;先進開發光電股份有限公司
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10;H01L33/00;H01S5/343
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種半導體光電元件。

背景技術

發光二極管(LED，Light?Emitting?Diode)以其亮度高、工作電壓 低、功耗小、易與集成電路匹配、驅動簡單、壽命長等優點，從而可 作為光源而廣泛應用于照明領域，具體可參見Joseph?Bielecki等人在 文獻2007IEEE,23rd?IEEE?SEMI-THERM?Symposium中的Thermal? Considerations?for?LED?Components?in?an?Automotive?Lamp一文。發 光二極管是一種可將電流轉換成特定波長范圍的光的半導體元件。光 檢測器是一種可將特定波長范圍的光轉換為電流的半導體元件。氮化 鎵系半導體可以用作藍光發光二極管的發光元件，也可以用作光檢測 器的光吸收元件。

氮化鎵系半導體用作藍光發光二極管的發光元件的工作原理是 通過在氮化鎵系半導體層提供順向偏壓，使電子與空穴在氮化鎵系半 導體層中結合，電子與空穴結合釋放能量而發出特定波長的光，該特 定波長的光的波長范圍取決于氮化鎵系半導體層的導電帶與價電子 帶之間的能隙，一般氮化鎵系半導體層可產生波長介于200nm至1.5 μm波長范圍內的光。

氮化鎵系半導體層用作光檢測器的光吸收元件的工作原理是通 過光入射至氮化鎵系半導體層，并使氮化鎵系半導體層在逆向偏壓下 吸收光能量并產生電子與空穴對，進而產生電流，一般氮化鎵系半導 體層可用于檢測波長范圍內介于200nm至1.5μm波長范圍內的光。

由于現有的形成光檢測器或發光二極管的氮化鎵系半導體層的 結構有細微的差異，因此，使得現有的氮化鎵系半導體層的使用受到 局限。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種具有可發光且可進光檢測的半導體光 電元件。

一種半導體光電元件，其包括：一個基板和一個磊晶結構層， 該磊晶結構層位于所述基板之上，該磊晶結構層包括一個N型半導 體層、一個第一P型半導體層以及一個多重量子井結構層，該N型 半導體層所用材料的化學通式為Al_aIn_bGa_1-a-bN,其中，a≧0,b≧0,1 ≧a+b≧0，該第一P型半導體層所用材料的化學通式為 Al_cIn_dGa_1-c-dN,其中，c≧0,d≧0,1≧c+d≧0，該多重量子井結構層 設置在該N型半導體層與該第一P型半導體層之間，該多重量子井 結構層所用材料的化學通式為Al_xIn_yGa_1-x-yN,其中，x≧0,y≧0,1 ≧x+y≧0，其特征在于：

該磊晶結構層進一步包括一個未摻雜的半導體層，該未摻雜的 半導體層設置在該N型半導體層與該多重量子井結構層之間，該未 摻雜的半導體層所用材料的化學通式為：Al_rIn_sGa_1-r-sN,其中，r＞ 0,s≧0,1≧r+s＞0,該未摻雜的半導體層中Al的含量為：大于或等 于5%，小于或等于20%，且該未摻雜的半導體層的位壘層能階高 于該多重量子井結構層的位壘層能階，該未摻雜的半導體層的能階 該高于N型半導體層的能階，該未摻雜的半導體層的厚度大于或等 于1nm且小于或等于50nm，該未摻雜的半導體層降低該半導體光 電元件在施加逆向偏壓下產生的暗電流。

與現有技術相比，所述半導體光電元件包括一個未摻雜的半導 體層，其在施加順向偏壓下可使得電子與空穴在氮化鎵系半導體層 中結合，電子與空穴結合釋放能量而發出特定波長的光，用作發光 元件。當施加逆向偏壓時，該未摻雜的半導體層可降低該半導體光 電元件在施加逆向偏壓下產生的暗電流，以使得該半導體光電元件 在光檢測下所測量得的光電流讀值比光電流與暗電流同時存在時 的光電流讀值更精確，方便光電流感測，以使得該半導體光電元件 在逆向偏壓下可用作光檢測器。所述暗電流是指一光檢測元件于未 照光下施以一逆向偏壓時產生的微電流。所述光電流是指一光檢測 元件于光照下施以一逆向偏壓，光由該光檢測元件的光吸收層吸收 并形成分離的電子電洞對所產生的電流。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例提供的半導體光電元件的結構剖面示 意圖。