專利名稱：聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，特別涉及一種聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件。背旦 眾技術(shù)一般而言，大家公認(rèn)由于間接帶隙半導(dǎo)體材料的非直接帶隙特征，電子和空穴不在動量空間垂直方向上，發(fā)光躍遷需要聲子的參與，是一個二級及以上過程效率很低，不適合作為發(fā)光體系考慮的對象c,然而，過去己有報道在間接帶隙半導(dǎo)體材料譬如磷化鎵中實行等電子摻雜，如氮摻雜或鋅-氧對摻雜，可實現(xiàn)咼效率的可見光發(fā)射，并應(yīng)用到發(fā)光二極管的制作然而，摻雜也有不足之處，摻雜密度不能太咼，方面不能有效激活，另一方面也可能破壞半導(dǎo)體材料的晶體質(zhì)量所以一直沒有實現(xiàn)間接帶隙三五族半
導(dǎo)體材料的室溫高效激射。作為半導(dǎo)體工業(yè)食糧的硅基材料，一直沒有實現(xiàn)可與娃基集成電路工藝兼容的高效室溫發(fā)光國際上一般的努力是寄希望于通過減少硅基材料的維度以期實現(xiàn)量子限制效應(yīng)或直接帶隙硅基材料以實現(xiàn)高效的硅基發(fā)光，但是難度很大，而且與大規(guī)模集成電路工藝不是太兼容。近年來已有多個小組報道了室溫的高效娃基發(fā)光，并實現(xiàn)了硅基的電注入激射(美國應(yīng)用物理雜志Applied :physics letters Vol 84 page2163)。假如能夠?qū)㈤g接帶隙半導(dǎo)體材料的發(fā)光過程變?yōu)橐患壩_過程，或 一 級微擾過程的疊加，將可以顯著的增加間接帶隙半導(dǎo)體材料的發(fā)光效率。根據(jù)間接帶隙半導(dǎo)體發(fā)光理論，發(fā)光躍遷概率與聲子數(shù)成正比。
一 般情況下，聲子數(shù)由波爾茲曼分布決定在不同的溫度有不同的熱平衡分布而在強電場或強光場造成熱電子存在以及周期場存在的情況下，能夠顯著的改變局部的聲子數(shù)分布，參見美國物理評論系列雜志 (physical review letters,Vol11 page 4 17; physicsl review, Vol 135 page A 8 1 4 )，導(dǎo)致局部區(qū)域內(nèi)間接帶隙半導(dǎo)體發(fā)光效率 的增強。
另外，在有周期場存在的情況下，可顯著的增加電子和空穴與尸子散射或相互作用的幾率，增加聲子輔助的間接帶隙半體材料光躍遷概率。而且，在摻雜層20和摻雜層30以及有源區(qū)6 0中，實現(xiàn)納米尺度的氧化硅、氮化娃、氮氧硅等納米顆?；蚣{米孔洞纏 餓于中，實現(xiàn)電子空穴和聲子的定域化效應(yīng)，有利于進步增強間接帶隙半導(dǎo)體發(fā)光效率以及提高電子空穴符合發(fā)光的幾率發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的的是提供種聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注發(fā)光器件，源區(qū)和漏區(qū)分別實現(xiàn)p型摻雜和型摻雜，柵介,質(zhì),層也可用半導(dǎo)體材料代替，柵介質(zhì)層下面是發(fā)光器件的復(fù)合有源區(qū)。在與發(fā)光器件的復(fù)合有源區(qū)相連的源區(qū)、漏區(qū)的一部分以及復(fù)合有源區(qū)施加強電場或強的光激發(fā)產(chǎn)生熱電子、或施加咼頻電場，方面可有效的增加有源區(qū)中的聲子密度增加有源區(qū)中電子、穴和聲子的耦合強度，提咼間接隙半體材料車雖射復(fù)合躍遷的幾率，實現(xiàn)高效率的間接帶隙半導(dǎo)體材料發(fā)光；更重要的是，在和有源區(qū)相連接的源區(qū)和漏區(qū)實現(xiàn)非熱平衡的更高密度的聲子分布或更高的電子、空穴和聲子的耦合強度， 使電子在進入有源區(qū)復(fù)合發(fā)光、J —、/ ■ 乙目u即已經(jīng)禾口聲子交換動量并得到保持，使電子和空穴在進入間接帶隙半導(dǎo)體材料有源區(qū)復(fù)合之前在動量空間即處在布里淵區(qū)的垂直方向上，從而使間接帶隙半導(dǎo)體材料發(fā)光從一般的級微擾過程變?yōu)閮蓚€連續(xù)的一級微擾過程，即首先是電子-聲子相互作用微擾，其次為電子 -光子相互作用微擾實現(xiàn)更高效率的間接帶隙半導(dǎo)體材料發(fā)光。在此基礎(chǔ)上，源區(qū)、有源區(qū)和漏區(qū)之間可實現(xiàn)高效的間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向-i-n電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有娃集成電路工藝完全兼容，可應(yīng)用于硅基光電子集成，類似原理可應(yīng)用于制作它間接帶隙半導(dǎo)體材料的光器件在此基礎(chǔ)上，在器件的源區(qū)、漏區(qū)和有源區(qū)中也可 以引入子限制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)納米尺度的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅等納米顆?；蚣{米孔洞鑲嵌在源區(qū)、漏區(qū)和有源區(qū)中，實現(xiàn)電子、空穴和聲子的定域化效應(yīng)，進步增強間接帶隙半導(dǎo)體材料的發(fā)光效率和強度工藝簡單，容易實現(xiàn)與現(xiàn)有的硅基超大規(guī)模集成電路工藝兼容。本發(fā)明種聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于其中包括P-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底； 一 n重?fù)诫s層；，該n重?fù)诫s層制作在p-型或n-型 間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底上的一側(cè)，該n重?fù)诫s層是 器件的源區(qū)；一 P重?fù)诫s層，該P重?fù)诫s層制作在p-型或n-型 間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底上的另 一 側(cè)，該P重?fù)诫s層 是器件的漏區(qū)；一負(fù)極，該負(fù)極制作在n重?fù)诫s層上； 一正極，該正極制作在P重?fù)诫s層上； 一有源區(qū)，該有源區(qū)制作在P-型或n-型間接帶隙 半導(dǎo)體材料襯底上的中間；一介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層，該介質(zhì)層或 間接帶隙半導(dǎo)體材料層制作在有源區(qū)上以及n重?fù)诫s 層和p重?fù)诫s層中的靠近有源區(qū)的一部分上；一柵極，該柵極制作在介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體 材料層上；一背部電極，該背部電極制作在P-型或n-型間接 帶隙半導(dǎo)體材料襯底的下面；在n重?fù)诫s層和p重?fù)诫s層以及有源區(qū)中，鑲有 納米尺度的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅納米顆?；蚣{ 米孔洞。其中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底的晶向
為(hkl ), h， k， 1為整數(shù)。其中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底為單晶 體硅，或為SOI，艮卩絕緣體上硅一silicon on insulator 或為絕緣體上單晶硅、鍺、碳、錫之間的合金、量子 阱、量子線、量子點，或為單晶硅、鍺、碳、錫之間 的合金、量子阱、量子線、量子點。其中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底為碳化硅 招、剛石，石墨，磷化稼，磷化鋁，砷化鋁，鋪化其中正極與負(fù)極分別與p重?fù)诫s層的漏區(qū)和重雜層的源區(qū)的接觸為歐姆接觸。中介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層中的介質(zhì)層為化學(xué)配比和偏離化學(xué)配比的絕緣介質(zhì)層，如二氧化娃、氮化娃、氮氧硅、二氧化鉿以及富硅的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅、二氧化鉿。中恤極和背部電極施加高頻電場時頻率大于—兆赫茲中艦極在介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層的任思位置的上方其中柵極為 一 整體或由分開的幾個部分組成c中在重?fù)诫s層和p重?fù)诫s層以及有源區(qū)鑲有納米尺度的一氧化硅、氮化硅、氮氧硅等納米顆粒， 納米顆粒和納米孔洞的半徑在0 . 5納米到100納米之間。其中正極和負(fù)極，以及柵極和背部電極分別接外部電源。本發(fā)明 一 種聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電 注入發(fā)光器件，其特征在于，其中包括一 P-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底；一n重?fù)诫s層，該n重?fù)诫s層制作在p-型或n-型 間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底上的 一 側(cè)，該n重?fù)诫s層是 器件的源區(qū)；一 P重?fù)诫s層，該P:重?fù)诫s層制作在p-型或n-型 間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底上的另- - 側(cè)，該P重?fù)诫s層 是器件的漏區(qū)；一負(fù)極，該負(fù)極制作在n重?fù)诫s層上； 一正極，該正極制作在p重?fù)诫s層上； 一有源區(qū)，該有源區(qū)制作在p-型或n-型間接帶隙 半導(dǎo)體材料襯底上的中間；一介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層，該介質(zhì)層或 間接帶隙半導(dǎo)體材料層制作在有源區(qū)上以及n重?fù)诫s 層和P重?fù)诫s層中的靠近有源區(qū)的一部分上；一高強度光源，該高強度光源位于介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo) 體材料層的上方，該高強度光源垂直入射光到一介質(zhì)層或間接 帶隙半導(dǎo)體材料層表面；在n重?fù)诫s層和p重?fù)诫s層以及有源區(qū)中，鑲有 納米尺度的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅納米顆?；蚣{ 米孔洞。其中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底的晶向 為(hkl ) ， h， k， 1為整數(shù)。其中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底為單晶 體硅，或為SOI，艮l]絕緣體上硅一silicon on insulator, 或為絕緣體上單晶硅、鍺、碳、錫之間的合金、量子 阱、量子線、量子點，或為單晶硅、鍺、碳、錫之間 的合金、量子阱、量子線、量子點。其中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底為碳化 硅、金剛石，石墨，磷化稼，磷化鋁，砷化鋁，銻化鋁。3中正極與負(fù)極分別與p重?fù)诫s層的漏區(qū)和n重?fù)诫s層的源區(qū)的接觸為歐姆接觸。中介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層中的介質(zhì)層為化學(xué)配比和偏離化學(xué)配比的絕緣介質(zhì)層，如二氧化硅、氮化硅、氮氧硅、二氧化鉿以及富硅的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅、二氧化鉿。中在重?fù)诫s層和P重?fù)诫s層3 0以及有源區(qū)
鑲有納米尺度的一氧化硅、氮化硅、氮氧硅等納米顆粒，納米顆粒和純l米孔洞的半徑在0 ..5納米到10 0納米之間。中高強度光源為激光器，或為普通的光源，發(fā)光波長在1 00納米到一萬納米之間中高強度光源覆蓋的區(qū)域為介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層的任思一部分或任意多個部分。


為進—^步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實例及附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述，其中圖i是描述通過柵極8 0和背部電極90施加電場實行調(diào)控的發(fā)光器件第 一 實施例的原理結(jié)構(gòu)不思ib是描述通過高強度光源100實行調(diào)控的發(fā)光器件第一實施例的原理示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1 a所示(為本發(fā)明的第 一 實施例)，本發(fā)明種聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件其特征在于，其中包括
一 P-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底10 ;一 n重?fù)诫s層2 0 ，該n重?fù)诫s層2 0制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 O上的一側(cè)，該 n重?fù)诫s層2 0是器件的源區(qū)；一 P重?fù)诫s層3 0 ，該p重?fù)诫s層3 0制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0上的另 一 側(cè)，該p重?fù)诫s層3 ()是器件的漏區(qū)；負(fù)極4 0 ，該負(fù)極4 0制作在n重?fù)诫s層2 0上；正極5 0 ，該正極5 0制作在p重?fù)诫s層3 0上；有源區(qū)6 0，該有源區(qū)6 0制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0上的中間；介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層7 0 ，該介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層7 0制作在有源區(qū)60上以及n重?fù)诫s層20和p重?fù)诫s層3 O中的靠近有源區(qū)60的一部分上柵極8 0 ，該柵極8 0制作在介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層70上；背部電極90 ，該背部電極9 0制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0的下面；在n重?fù)诫s層2 0和p重?fù)诫s層3 0以及有源區(qū) 6 0中，鑲有納米尺度的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅 等納米顆?；蚣{米孔洞。其中P-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0的 晶向為(hkl ) ， h， k，1為整數(shù)。其中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0為 單晶體硅，或為 SOI，即絕緣體上硅一silicon on insulator,或為絕緣體上單晶硅、鍺、碳、錫之間的 合金、量子阱、量子線、量子點，或為單晶硅、鍺、 碳、錫之間的合金、量子阱、量子線、量子點。其中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0為 碳化硅、金剛石，石墨，磷化稼，磷化鋁，砷化鋁， 銻化鋁。中正極5〔'與負(fù)極4 0分別與p重?fù)诫s層30的漏區(qū)和重?fù)诫s層20的源區(qū)的接觸為歐姆接觸中介質(zhì)層S艾間接帶隙半導(dǎo)體材料層7 0中的介質(zhì)層為化學(xué)配比和偏離化學(xué)配比的絕緣介質(zhì)層，如一氧化硅、氮化硅、氮氧娃、二氧化鉿以及富硅的二氧化硅、氮化硅、喊氧娃、二氧化鉿。苴 z 、中柵極8()和背部電極9 0施加高頻電場時頻率大于兆赫茲。其中柵極8 ( 在介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層
70的任意位置的上方。中柵極8 O為一整體或由分開的幾個部分組成中在n重?fù)诫s層2 0和p重?fù)诫s層30以及有源區(qū)60鑲有納米尺度的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅等納米顆粒，納米顆粒和納米孔洞的半徑在0 .5納米到100納米之間。苴 z 、中正極5 ()禾卩負(fù)極4 0 ，以及柵極80和背部電極90分別接外部電源。請參閱圖1 b所示(為本發(fā)明的第二實施例，其中為便于識別，與第 一 實施例相同的部件使用相同的標(biāo)號)，本發(fā)明 一 種聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中包括一 P-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0 ;一 n重?fù)诫s層2 0 ，該n重?fù)诫s層2 0制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0上的 一 側(cè)，該 n重?fù)诫s層2 0是器件的源區(qū)；一 p重?fù)诫s層3 0 ，該p重慘雜層3 0制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0上的另 一 側(cè)， 該P重?fù)诫s層3 〔'是器件的漏區(qū)；一負(fù)極4 0 ，該負(fù)極4 0制作在n重?fù)诫s層2 0上；
一正極5 0 ，該正極5 0制作在p重?fù)诫s層3 0一有源區(qū)6 C ，該有源區(qū)6 0制作在p-型或n-型 間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0上的中間；一介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層7 Q ，該介質(zhì) 層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層7 0制作在有源區(qū)6 0上 以及n重?fù)诫s層2 Q和p重?fù)诫s層3 0中的靠近有源 區(qū)6 0的 一 部分上；一高強度光源]0 O，該高強度光源l 0 o位于介質(zhì)層或 間接帶隙半導(dǎo)體材料層7 0的上方，該高強度光源1 0 0垂直 入射光到一介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層7 Q表面；在n重?fù)诫s層2 0和p重?fù)诫s層3 0以及有源區(qū) 6 0中，鑲有納米尺度的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅 等納米顆?；蚣{米孔洞。其中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0的 晶向為(hkl) ，h， k, l為整數(shù)。其中P-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0為 單晶體硅，或為 SOI，即絕緣體上硅一silicon on insulator,或為絕緣體上單晶硅、鍺、碳、錫之間的 合金、量子阱、量子線、量子點，或為單晶硅、鍺、 碳、錫之間的合金、量子阱、量子線、量子點。其中P-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底1 0為
碳化硅、金剛石，石墨，磷化稼，磷化鋁，砷化鋁， 銻化鋁。其中正極5 0與負(fù)極4 0分別與 p重?fù)诫s層3 o 的漏區(qū)和n重?fù)诫s層2 0的源區(qū)的接觸為歐姆接觸。其中介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層7 0中的介 質(zhì)層為化學(xué)配比和偏離化學(xué)配比的絕緣介質(zhì)層，如二 氧化硅、氮化硅、氮氧硅、二氧化鉿以及富硅的二氧 化硅、氮化硅、氮氧硅、二氧化鉿。其中在n重?fù)诫s層2 0和p重?fù)诫s層3 0以及有 源區(qū)6 O鑲有納米尺度的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅 等納米顆粒，納米顆粒和納米孔洞的半徑在0 . 5納米 至U 1 0 0納米之間。其中高強度允源l Q 0為激光器，或為普通的光 源，發(fā)光波長在]Q 0納米到 一 萬納米之間。高強度光源]0 O覆蓋的區(qū)域為介質(zhì)層或間接帶 隙半導(dǎo)體材料層7 Q的任意 一 部分或任意多個部分。本發(fā)明提供的聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向 電注入發(fā)光器件，源區(qū)和漏區(qū)分別實現(xiàn)n型重?fù)诫s和p 型重?fù)诫s，柵介質(zhì)層也可用半導(dǎo)體材料代替，柵介質(zhì) 層下面是發(fā)光器件的復(fù)合有源區(qū)。在與發(fā)光器件的復(fù) 合有源區(qū)相連的源區(qū)、漏區(qū)的一部分以及復(fù)合有源區(qū) 施加強電場或強的光激發(fā)產(chǎn)生熱電子、或施加 一 高頻 電場，方面可有效的增加有源區(qū)中的聲子密度，增加有源區(qū)中電子、空穴和聲子的稱合強度，提高間接帶隙半導(dǎo)體材料年日,射復(fù)合躍遷的幾率，實現(xiàn)髙效率的間接帶隙半導(dǎo)體材料發(fā)光更重要的是，在和有源區(qū)相連接的源區(qū)和漏區(qū)實現(xiàn)非執(zhí) j 、、、平衡的更高密度的聲子分布或更咼的電子、空穴和聲子的耦合強度使電子在進入有源區(qū)復(fù)合發(fā)光之刖即己經(jīng)和聲子交換動量并得到保持使電子和空穴在進入間接帶隙半導(dǎo)體材料有源區(qū)復(fù)合之、'-目IJ在動量間即處在布里淵區(qū)的垂直方向上，從而使間接隙半導(dǎo)體材料發(fā)光從般的—級微擾過程變?yōu)閮蓚€連續(xù)的級微擾過程，即首先是電子-聲子相互作用微擾，其次為電子 -光子相互作用微擾，實現(xiàn)更咼效率的間接帶隙半導(dǎo)體材料發(fā)光在此基礎(chǔ)上，源區(qū)、有源區(qū)和漏區(qū)之間可實現(xiàn)高效的間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向P-i-n電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有娃集成電路工藝兀全兼容，可應(yīng)用于硅基光電子集成，類似原理可應(yīng)用于制作其它間接帶隙半導(dǎo)體材料的發(fā)光器件在此基礎(chǔ)上，在器件的源區(qū)、漏區(qū)和有源區(qū)中也可以引入量子限制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)納米尺度的氧化硅、氮化硅、氮氧硅等納米顆?；蚣{米孔洞鑲嵌在源區(qū)、漏區(qū)和有源區(qū)中實現(xiàn)電子、空穴和聲子的定域化效
應(yīng)，進 一 步增強間接帶隙半導(dǎo)體材料的發(fā)光效率和強 度。工藝簡單，容易實現(xiàn)，與現(xiàn)有的硅基超大規(guī)模集 成電路工藝兼容。
權(quán)利要求
1、一種聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中包括-p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底；-n重?fù)诫s層，該n重?fù)诫s層制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底上的一側(cè)，該n重?fù)诫s層是器件的源區(qū)；-p重?fù)诫s層，該p重?fù)诫s層制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底上的另一側(cè)，該p重?fù)诫s層是器件的漏區(qū)；一負(fù)極，該負(fù)極制作在n重?fù)诫s層上；一正極，該正極制作在p重?fù)诫s層上；一有源區(qū)，該有源區(qū)制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底上的中間；一介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層，該介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層制作在有源區(qū)上以及n重?fù)诫s層和p重?fù)诫s層中的靠近有源區(qū)的一部分上；一柵極，該柵極制作在介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層上；一背部電極，該背部電極制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底的下面；在n重?fù)诫s層和p重?fù)诫s層以及有源區(qū)中，鑲有納米尺度的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅納米顆?；蚣{米孔洞。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲子調(diào)控間接帶隙半 導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底的晶向為(hkl ) , h， k， 1為整數(shù)。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲子調(diào)控間接帶隙半 導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中P-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底為單晶體硅，或為 SOI，艮卩絕緣體上硅一 silicon on insulator ，或為絕 緣體上單晶硅、鍺、碳、錫之間的合金、量子阱、量 子線、量子點，或為單晶硅、鍺、碳、錫之間的合金、 量子阱、量子線、量子點。
4 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲子調(diào)控間接帶隙半 導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中p-型或ii-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底為碳化硅、金剛石， 石墨，磷化稼，磷化鋁，砷化鋁，銻化鋁。
5 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲子調(diào)控間接帶隙半 導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中正極與負(fù)極分別與P重?fù)诫s層的漏區(qū)和 n重?fù)诫s層的源區(qū)的接觸為歐姆接觸
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，,其特征在于，其中介質(zhì)層或間接帶隙半體材料層中的介質(zhì)層為化學(xué)配比和偏離化學(xué)配比的毅緣介質(zhì)層，如二氧化硅、氮化硅、氮氧桂、—氧化左厶 T門以及富硅的二氧化硅、氮化娃氮氧娃、—氧化智
7 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中艦 微極和背部電
8 、極施加高頻電場時頻率大于 一 兆赫茲c 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中恤 微極介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層的任意位置的上方。
9 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲子調(diào)控間接帶隙半 導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中柵極為一整體或由分開的幾個部分組成。
10 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲子調(diào)控間接帶隙 半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中在 n重?fù)诫s層和p重?fù)诫s層以及有源區(qū)鑲有納米尺度的二 氧化硅、氮化硅、氮氧硅等納米顆粒，納米顆粒和納 米孔洞的半徑在0 . 5納米至lj 1 0 0納米之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中正極和負(fù)極，以及柵極和背部電極分別接外部電源。
12.一種聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中包括-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底；一 n重?fù)诫s層，該n重?fù)诫s層制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底上的 一 側(cè)，該n重?fù)诫s層是器件的源區(qū)一 p重?fù)诫s層，該P重?fù)诫s層制作在p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底上的另 一 側(cè)，該p重?fù)诫s層是器件的漏區(qū)；一負(fù)極，該負(fù)極制作在n重?fù)诫s層上；一正極，該正極制作在p重?fù)诫s層上；一有源區(qū)，該有源區(qū)制作在P-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底上的中間；一介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層，該介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層制作在有源區(qū)上以及n重?fù)诫s層和p重?fù)诫s層中的靠近有源區(qū)的一部分上；一高強度光源，該高強度光源位于介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層的上方，該高強度光源垂直入射光到 一 介質(zhì)層或間接 帶隙半導(dǎo)體材料層表面；在n重?fù)诫s層和p重?fù)诫s層以及有源區(qū)中，鑲有納米尺度的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅納米顆粒或納 米孔洞。
13 、根據(jù)權(quán)利要求1 2所述的聲子調(diào)控間接帶 隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其 中p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底的晶向為 (hkl ) ， h， k， 1為整數(shù)。
14 、根據(jù)權(quán)利要求1 2所述的聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中 p一型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底為單晶體硅，或為 SOI，艮卩絕緣體上硅一 silicon on insulator，或為絕緣體上單晶硅、鍺、碳、錫之間的合金、量子阱、量子線、量子點，或為單晶硅、鍺、碳、錫之間的合金、量子阱、量子線、量子點。
15 、根據(jù)權(quán)利要求1 2所述的聲子調(diào)控間接帶 隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中 p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底為碳化硅、金剛 石，石墨，磷化稼，磷化鋁，砷化鋁，銻化鋁。
16 、根據(jù)權(quán)利要求1 2所述的聲子調(diào)控間接帶 隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中 正極與負(fù)極分別與P重?fù)诫s層的漏區(qū)和n重?fù)诫s層的源區(qū)的接觸為歐姆接觸。
17、根據(jù)權(quán)利要求1 2所述的聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于g巾介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層中的介質(zhì)層為化學(xué)配比和偏離化學(xué)配比的絕緣介質(zhì)層，如二氧化娃、氮化硅、氮氧硅、二氧化鉿以及富硅的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅、二氧化鉿。
18、根據(jù)權(quán)利要求1 2所述的聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，g巾在重:摻雜層和P重?fù)诫s層3 0以及有源區(qū)鑲有納米尺度的氧化硅、氮化硅、氮氧硅等納米顆粒，納米顆 間粒和納米孔洞的半徑在0 . 5納米到1 00納米之l口J
19、根據(jù)權(quán)利要求1 2所述的聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中咼強度光源為激光器，或為普通的光源，發(fā)光波長在100納米到一萬納米之間。
20、根據(jù)權(quán)利要求1 2所述的聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，其特征在于，其中咼強度光源覆蓋的區(qū)域為介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層的任意 一 部分或任意多個部分。
全文摘要
一種聲子調(diào)控間接帶隙半導(dǎo)體材料橫向電注入發(fā)光器件，包括一p-型或n-型間接帶隙半導(dǎo)體材料襯底；一n重?fù)诫s層制作在襯底上的一側(cè)，其是器件的源區(qū)；一p重?fù)诫s層制作在襯底上的另一側(cè)，是器件的漏區(qū)；一負(fù)極制作在n重?fù)诫s層上；一正極制作在p重?fù)诫s層上；一有源區(qū)制作在襯底上的中間；一介質(zhì)層或間接帶隙半導(dǎo)體材料層制作在有源區(qū)上；一柵極制作在介質(zhì)層上；一背部電極制作在襯底的下面；在n重?fù)诫s層和p重?fù)诫s層以及有源區(qū)中，鑲有納米尺度的二氧化硅、氮化硅、氮氧硅納米顆?；蚣{米孔洞。
文檔編號H01L33/00GK101154696SQ20061011340
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日
發(fā)明者余金中, 張建國, 成步文, 王啟明, 王曉欣 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所