[發(fā)明專利]紅外線發(fā)光元件有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200980108660.9 | 申請日： | 2009-03-13 |
| 公開（公告）號： | CN101971367A | 公開（公告）日： | 2011-02-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 上之康一郎;久世直洋 | 申請（專利權(quán)）人： | 旭化成微電子株式會社 |
| 主分類號： | H01L33/00 | 分類號： | H01L33/00 |
| 代理公司： | 北京林達劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277 | 代理人： | 劉新宇 |
| 地址： | 日本*** | 國省代碼： | 日本;JP |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 紅外線 發(fā)光 元件 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種紅外線發(fā)光元件。
背景技術(shù)
一般波長3μm以上的長波紅外線由于其熱效應(yīng)、氣體吸收紅外線的效應(yīng)而被使用于檢測人體的人感傳感器、非接觸溫度傳感器以及氣體傳感器等中。在這些使用例中，特別是氣體傳感器能夠使用于監(jiān)視、保護大氣環(huán)境，還能夠使用于火災(zāi)的早期檢測等，近年來備受關(guān)注。使用了上述紅外線的氣體傳感器的原理如下。首先，對紅外線光源與受光元件之間的空間注入要測量的氣體。由于特定的氣體吸收特定波長的紅外線，因此通過分析注入氣體之前和注入氣體之后的波長譜能夠測量氣體的種類、濃度。在此，使用白熾燈作為紅外線光源，但是從白熾燈發(fā)出的紅外線為白色光，因此為了對特定的波長進行分光，需要在受光元件側(cè)設(shè)置濾光器。上述濾光器較昂貴，并且會降低紅外線的強度，因此會降低氣體傳感器的靈敏度。并且由于白熾燈的壽命較短，因此需要頻繁地更換光源。
為了解決上述問題，使用發(fā)出特定波長的紅外線的半導(dǎo)體發(fā)光元件(LED：Light?Emitting?Diode：發(fā)光二極管)作為光源較有效。在此，為了實現(xiàn)上述發(fā)光元件，需要發(fā)出波長3μm以上的長波紅外線的元件，但是在該波長區(qū)域中周邊溫度對元件的影響非常大，在室溫條件下使用時存在問題。上述發(fā)光元件一般是在具有能夠發(fā)出波長3μm以上的紅外線的帶隙的半導(dǎo)體中形成所謂的pn結(jié)二極管結(jié)構(gòu)，通過在上述pn結(jié)二極管中流過正向電流使電子與空穴在作為結(jié)部分的耗盡層中再次結(jié)合來發(fā)出紅外線。
然而，能夠發(fā)出波長3μm以上的紅外線的半導(dǎo)體的帶隙小到0.41eV以下。在這種帶隙較小的半導(dǎo)體中，由于熱激發(fā)載流子而室溫條件下的本征載流子密度變大，元件的電阻變小，因此無法得到充分的pn二極管的特性。這是由于在本征載流子密度較大的情況下，擴散電流、暗電流這種元件的漏電流變大。因此，在這些發(fā)光元件中為了抑制熱激發(fā)載流子，以往一般使用珀耳帖元件(ペルチエ子)等冷卻機構(gòu)。然而，上述冷卻機構(gòu)存在使裝置大型且昂貴這種問題。
為了解決上述問題，研究開發(fā)一種發(fā)光元件，該發(fā)光元件即使在室溫條件下也能夠發(fā)出長波紅外線。例如非專利文獻1所記載的發(fā)光元件在p型銻化銦(InSb)襯底上制作InSb的p-π-n結(jié)構(gòu)的二極管，在p層與π層之間使用用于抑制電子擴散的AlInSb勢壘層，由此實現(xiàn)在室溫條件下發(fā)出波長5.5μm以上的紅外線。
如下述非專利文獻1那樣，以往在帶隙較小的半導(dǎo)體材料中，一般電子的遷移率遠遠大于空穴的遷移率，因此將重點放在抑制電子的漏電流(擴散電流、暗電流)。然而，在使電子與空穴再次結(jié)合的發(fā)光元件中，為了進一步提高元件特性，不僅需要抑制電子的暗電流、擴散電流，還需要抑制空穴的暗電流、擴散電流。
本發(fā)明是鑒于這一點而完成的，其目的在于提供一種抑制在室溫條件下熱激發(fā)出的空穴引起的擴散電流和暗電流的紅外線發(fā)光元件。
非專利文獻1：T.Ashley?et?al.，“Uncooled?InSb/In1-XAlXSbmid-infrared?emitter，”Applied?Physics?Letters，64(18)，2May1994，pp.2433-2435
發(fā)明內(nèi)容
為了提供這種紅外線發(fā)光元件，本發(fā)明的第一方式是一種紅外線發(fā)光元件，其特征在于，具備：半導(dǎo)體襯底；上述半導(dǎo)體襯底上的第一n型化合物半導(dǎo)體層；上述第一n型化合物半導(dǎo)體層上的n型寬帶隙層；以及上述n型寬帶隙層上的p型摻雜的π層，其中，上述n型寬帶隙層以外的層的帶隙為0.41eV以下，上述n型寬帶隙層的帶隙大于上述第一n型化合物半導(dǎo)體層和上述π層的帶隙。
另外，本發(fā)明的第二方式的特征在于，在第一方式中，上述π層被直接配置在上述n型寬帶隙層上。
另外，本發(fā)明的第三方式的特征在于，在第一方式中，在上述n型寬帶隙層與上述π層之間還具備第二n型化合物半導(dǎo)體層，該第二n型化合物半導(dǎo)體層的組份與上述第一n型化合物半導(dǎo)體層的組份相同。
另外，本發(fā)明的第四方式的特征在于，在第一至第三方式中的任一個中，上述π層的組份與上述第一n型化合物半導(dǎo)體層的組份相同，上述n型寬帶隙層的膜厚為臨界膜厚以下。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于旭化成微電子株式會社，未經(jīng)旭化成微電子株式會社許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/200980108660.9/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
