專利名稱：中紅外共振腔發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別應(yīng)用于中紅外裝置的新型共振腔發(fā)光二極管(RCLED )。
背景技術(shù)：
紅外探測是一種光學(xué)方法，其使用結(jié)合一個或多個^:測器的 一個或多個
紅外源。當(dāng)在大氣中測量特定氣體的濃度時，原理是筒單的源和探測器之 間的氣體越多，越多的紅外能量即光被吸收，并且因此傳感器測量的透過的 輻射減少。使用紅外光譜經(jīng)常是在各種介質(zhì)比如大氣、血液和各種其它流體 中測量氣體濃度的優(yōu)選方法。
二氧化碳在4.26微米具有特別顯著的吸收峰，因此理論上它是易于測量 的氣體之一。不幸的是，設(shè)計(jì)來監(jiān)測二氧化碳峰(通過在4.26微米發(fā)射信號) 的常規(guī)紅外源會遇到各種問題。例如，IR LED的峰波長輸出經(jīng)常趨向于隨 不同的電流水平和溫度的變化而漂移。此外，常規(guī)裝置幾乎從來不發(fā)射具有 與二氧化碳吸收峰相當(dāng)?shù)妮喞募t外能量，因此降低了探測系統(tǒng)的靈敏度。 因此，需要有關(guān)紅外源的新技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在第一實(shí)施例中，能夠發(fā)射具有峰狀輪廓并有中心波長(人)的輻射的 共振腔發(fā)光二極管(RCLED)裝置包括第一有源區(qū)域，具有平面形狀并帶 有頂部和底部，并且在其內(nèi)設(shè)置有一個或者多個量子阱，其中該一個或者多 個量子阱構(gòu)造成提供能量以激發(fā)該RCLED的輻射輸出，并且位于RCLED 共振波的反節(jié)點(diǎn)位置附近；第一腔(chamber),相鄰于該第一有源區(qū)域的頂 側(cè)，其中第一腔具有一厚度使得其從第一有源區(qū)域的中間延伸第一距離，而 第二腔相鄰于第一有源區(qū)域的底側(cè)，其中第一有源區(qū)域、第一腔和第二腔構(gòu) 造成使得RCLED產(chǎn)生具有在紅外區(qū)域中的中心波長的電磁輻射，并且其中 第一有源區(qū)域、第一腔和第二腔的總厚度約為或少于2X。
在第二實(shí)施例中，能夠發(fā)射具有峰狀輪廓并有中心波長(X)的輻射的共振腔發(fā)光二極管(RCLED)裝置包括第 一有源區(qū)域、連接到第 一有源區(qū)域 的第 一腔和第二腔，以及分別連接到第 一腔和第二腔的第 一反射器和第二反 射器，該第一有源區(qū)域具有一個或者多個量子阱設(shè)置其內(nèi)，其中在RCLED 內(nèi)輻射的主共振通道約為或者小于2.5入。
在第三方面中，描述了操作共振腔發(fā)光二極管(RCLED)裝置的方法， 該RCLED裝置具有第 一有源區(qū)域、連接到第 一有源區(qū)域的第 一腔和第二月空， 以及分別連接到第一腔和第二腔的第一反射器和第二反射器，在該第一有源 區(qū)域內(nèi)設(shè)置有一個或者多個量子阱。該方法包括在RCLED中使用量子阱轉(zhuǎn) 換電能以發(fā)射電磁能，使用發(fā)射的電磁能在RCLED內(nèi)產(chǎn)生具有凹槽的輪廓 并有中心波長X的共振電磁信號，其中使用包括第一有源區(qū)域、第一腔和第 二腔的主共振通道產(chǎn)生共振信號，并且其中主共振通道不大于3X，且部分電 磁能穿過第一反射器或者第二反射器。
因此，已經(jīng)概述了本發(fā)明的某些實(shí)施例，從而可以更好地理解這里其詳 細(xì)的描述，而且從而可以更好地理解本發(fā)明對本領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，還有下 面將描述的本發(fā)明的其它實(shí)施例，它們將形成附于此處的權(quán)利要求的主題。
在此方面中，在詳細(xì)說明本發(fā)明至少一個實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是， 本發(fā)明不局限于其應(yīng)用下面描述中所闡述的或者附圖中所圖解的構(gòu)造細(xì)節(jié) 和部件的布置。本發(fā)明能采取描述的那些之外的實(shí)施例，并且能以各種方式 實(shí)踐和實(shí)施。同樣，應(yīng)當(dāng)理解的是，在此所采用的措辭和術(shù)語以及抽象概念 是為了描述的目的，而不應(yīng)當(dāng)看成為限制。
同樣，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開所基于的構(gòu)思可以易于 用作實(shí)施本發(fā)明幾個目的的其它結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。因此，重要 的是在將權(quán)利要求看成包括這樣的等同構(gòu)造，只要它們不脫離本發(fā)明的精神 和范圍。


圖1是第一示范性RCLED裝置。
圖2示出了圖1中的RCLED裝置內(nèi)的示范性層次序。
圖3是第二示范性RCLED裝置。
圖4示出了圖3中的RCLED裝置內(nèi)的第一示范性層次序。 圖5示出了圖3中的RCLED裝置內(nèi)的第二示范性層次序。圖6示出了在無二氧化碳的大氣中的RCLED電磁輸出的示范性輪廓， 其中疊加了通過包含二氧化碳的大氣過濾的相同電磁輸出的示范性輪廓。 圖7示出了對于范圍為50mA至100mA的不同驅(qū)動電流的RCLED的示
范性輸出輪廓簇。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記通篇指代相同的部 件。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例可以提供能經(jīng)濟(jì)地制造且高度穩(wěn)定的共振腔發(fā) 光二極管(RCLED )。當(dāng)RCLED適當(dāng)構(gòu)造以產(chǎn)生具有從約14到24的合適 的品質(zhì)因子(quality factor)的4.26微米的中心波長時，該RCLED對于能 夠在測量大氣或其它流體中二氧化碳濃度非常小的變化的二氧化碳探測器 的使用會極其有用。
通常，下文中描述的RCLED裝置得益于至少兩個方面它們所用的結(jié) 構(gòu)和材料。下面更詳細(xì)地描述結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的細(xì)節(jié)。首次查看時可能不太明顯的 是采用砷化銦(InAs)作為主要材料的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。InAs的幾個優(yōu)點(diǎn)包括其 高導(dǎo)電率和傳輸紅外光。盡管lnAs因?yàn)槠渚哂姓膸兑部赡軙韱栴}
(導(dǎo)致各種預(yù)期的問題)，但是所揭示的裝置和方法的發(fā)明人已經(jīng)提供大量 的解決方案，以克服這樣的問題來解決相關(guān)工業(yè)中留下的尚未解決的問題。 圖1是才艮據(jù)所揭示方法和系統(tǒng)的第一示范性RCLED裝置100。如圖1 所示，裝置100從具有窗口 122的頂部電極102開始包括多個層/區(qū)域 102-118。
該頂部電極102的具體結(jié)構(gòu)取決于其中從裝置100的頂部發(fā)射輸出能量 的RCLED裝置。盡管描述的為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(mesh-type structure ),但是應(yīng)當(dāng)理 解的是，也可以采用其它電極，例如，具有不同形狀的窗口的電極，具有透 明或半透明性質(zhì)的導(dǎo)體等。應(yīng)當(dāng)注意的是，電極102的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不是按比例 繪制的，而是為了關(guān)系的清楚相對于RCLED裝置的其余部分增加了尺寸。 應(yīng)當(dāng)理解的是，任何網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)應(yīng)該允許大部分電磁能通過在空氣和層104之 間的界面的網(wǎng)中的孔離開該裝置。
由于下面解釋的原因，所希望的是在電極102或者更精確地在層102和 104的接合處提供反射器。盡管在RCLED裝置100內(nèi)層102的下側(cè)可以4是 供有限的反射，但是主要的反射不是得自于任何金屬反射器，而是由于半導(dǎo)體材料本身。例如，給定InAs和空氣各自的折射系數(shù)的差異的情形，在InAs/ 空氣界面中反射器通?？梢允枪逃械?。盡管對于密切關(guān)注的紅外波長，這樣 的空氣/半導(dǎo)體反射器(-30%)的反射系數(shù)不如金反射器(~98%)高，但 是可以存在要求較低反射的各種實(shí)施例，并且沒有金反射器意味著更低的生 產(chǎn)成本。
在另一個實(shí)施例中，比如金的金屬反射器設(shè)置在層104和空氣的界面上， 該金屬反射器將98%的電磁能反射回到裝置中。在這些實(shí)施例中(下面討 論)，底部DBR反射器可以制造得更加透明，并且電磁能量可以通過底面離 開裝置100。
直接在頂部電極102之下的是兩個鄰接的層104和106，它們形成"第 一腔"。通常，層104和106是相同的材料，例如InAs，但是稱為"電流散 布層(current spreading layer )，，的層104可以用各種雜質(zhì)重?fù)诫s，以允許對 頂部電極102適當(dāng)?shù)碾娊涌?( electrical interface),即防止形成寄生二才及管并 且降低電阻。另外，層104的摻雜可以提供自由電子源，以有助于使RCLED 裝置100更有效地工作，消耗更少的電力，并且有助于表面發(fā)射更為均勻和 更亮。
直接在層106下方的是所謂的"有源層"108。為了該討論的目的，有 源層是能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成電磁能例如光能的器件或者結(jié)構(gòu)。有源層108的位 置是位于共振電磁波的反節(jié)點(diǎn)(anti-node),在此處有源層108的自發(fā)發(fā)射通 常可以用于最好地"激勵，，RCLED裝置100。
示范性有源層108包括由交替的非摻雜的InAs和InAsSb層形成的多個 量子阱。應(yīng)當(dāng)注意的是，每個非摻雜的InAs層都是覆層，而每個InAsSb層 是量子阱。應(yīng)當(dāng)注意的是，對于具有InAs(k)Sbx成分的量子阱，調(diào)整值x允 許獲得期望的波長。在該情形中，具有11 %的InSb和89。/。的InAs的量子 阱可以提供4.26微米的理想波長。
然而，當(dāng)可能必要時或者另外希望獲得對于氣體的感測必要的不同波長 的發(fā)射時，任何內(nèi)在的量子阱的具體形式和成分可以在不同的實(shí)施例(具有 不同的效率)間變化。例如，盡管對于二氧化碳(co2)優(yōu)化具體的量子阱 具有11%的InSb和89%的InAs，將該比率變化到約13%的InSb和87%的 InAs (InAsQ.87Sbal3 )，也可以用于制備優(yōu)化來在約4.5微米發(fā)光的量子阱， 這與一氧化碳(CO)的吸收帶有關(guān)。因此，下面少許變化的方法和系統(tǒng)既可以用作火警探測器也可以用作CO探測器。
盡管單個量子阱可足以激勵RCLED裝置100,但是也可以使用更多數(shù) 量的量子阱。對于本實(shí)施例，所揭示方法和系統(tǒng)的發(fā)明人已經(jīng)確定，出于成 本和性能的原因，多于五個量子阱呈現(xiàn)出收益減少的情形，三個量子阱提供 功率產(chǎn)生(powerproduction)、總體性能和成本控制的很好平衡。
直接在有源區(qū)域108之下的是形成"第二腔"的更多的三個鄰接的層 110-112，其中層110是InAs的未摻雜區(qū)域(用作覆層)，層lll是"電子限 制勢壘層"(這對于阻止電子擴(kuò)散到層112中很重要，且因此在有源區(qū)域中 增加載流子密度，由此顯著改善量子阱的發(fā)射率)。在各種實(shí)施例中，層112 可以是類似于隧道二極管，因?yàn)樗梢杂米鱎CLED裝置100中的第二導(dǎo)電 類型(P型)材料而不阻擋電流的流動。該層112的重4參雜可以確保該裝置 具有低的串聯(lián)電阻。
對于圖1的RCLED裝置100，第一腔、有源區(qū)域108和第二腔可以揭: 供RCLED裝置100的"主共振通道"，即代表電磁能量在裝置100內(nèi)(來 回地)行進(jìn)需要的最小距離的通道。例如，對于波長為X的RCLED，從電 極/反射器102到有源區(qū)域108中心的距離可以設(shè)置為A/2，而從有源區(qū)域108 的中心到DBR堆疊114的頂部的距離可以設(shè)置為X/4。這樣，主共振通道可 以定義為從電極102的底部到DBR堆疊的頂部(共計(jì)3V4)且再返回的總 共為1.5入的3巨離。
回到圖1,類似于頂部電極102, DBR堆疊114可以看作反射器。通常， 電極102和DBR堆疊114提供的反射量將影響RCLED裝置100的品質(zhì)因子 (或者"Q")。對于給定的電極102的特定反射率，DBR對數(shù)越多，品質(zhì)因 子越高。
DBR堆疊114可以包含任何數(shù)量的交替的材料對，例如摻雜的InAs和 摻雜的GaSb，并且具有使得每一層表現(xiàn)出期望的RCLED輸出的四分之一波 長的厚度。假設(shè)交替的DBR材料的折射系數(shù)為3.5和3.9，則可以發(fā)現(xiàn)8.5個 DBR對可以產(chǎn)生53%的總折射率，12個DBR對可以產(chǎn)生74%的總反射率， 等等。由于四分之一波長(quarter-wave ) DBR堆疊在本領(lǐng)域中是公知的， 因此除非需要提供清楚的上下文之外，否則將不提供進(jìn)一步的描述。
再回到圖1,在DBR堆疊114之下的是提供基底的基板，在該基底上構(gòu) 造RCLED裝置100,并且在基板116之下的是第二電極118,該第二電極118與第一電極102 —起可以提供對于啟動RCLED裝置100的有源區(qū)域108 所必需的基本電流。
圖2描繪了圖1的RCLED裝置內(nèi)的示范性層順序。如圖2所示，層順 序編號為1至15，且對應(yīng)于圖1所描繪的各種區(qū)域102-118。例如，電極層 1和15分別對應(yīng)于電極102和118，層2和3分別對應(yīng)于區(qū)域104和106， 層4-8對應(yīng)于區(qū)域108,層9對應(yīng)于區(qū)域110,層IO對應(yīng)于區(qū)域111，層11-12 對應(yīng)于區(qū)域112，層13對應(yīng)于區(qū)域114,以及層14對應(yīng)于基板116。
盡管特定的材料、摻雜劑和尺寸取決于能產(chǎn)生4.26微米紅外發(fā)射的實(shí)際 工作的RCLED裝置，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，特定的材料、摻雜劑和尺寸可以 在各實(shí)施例間變化。例如，在各種實(shí)施例中，層2中的p摻雜劑可以用大約 相同濃度的n摻雜劑取代(且在此情況下第二導(dǎo)電類型必須改變)。類似地， 層2和3的厚度可以充分變化，只要它們的組合的厚度保持相同。
各種材料和厚度的右邊還描繪了相對于RCLED波長的尺寸。例如，假 設(shè)折射系數(shù)為3.5，則從層1的底部到層6的中心的距離為608nm (=472 ), 而從層6的中心到DBR堆疊(層13)的頂部的距離為304nm(=A/4)。這樣， 最終的主共振通道為2 (X/4+X/2) =1.5X。
在RCLED內(nèi)具有短的信號通道的優(yōu)點(diǎn)是，電磁能在RCLED內(nèi)行進(jìn)的 距離越短，在各層2-12內(nèi)被再吸收的能量可能越少，并且短的腔長度在共 振光學(xué)模式和量子阱發(fā)射之間給出更好的光譜重疊(spectral overlap )。
短通道的另一個優(yōu)點(diǎn)是，RCLED裝置不太可能在多種不同的共振^^莫式 下運(yùn)行。不存在這種寄生模式又有助于RCLED裝置在期望的波長產(chǎn)生更多 的輸出能量。
關(guān)于圖2最終可觀察出第二腔(層9-12 )包括隧道二才及管結(jié)構(gòu)(層11-12 )， 這在各種實(shí)施例中對于RCLED的有效功能是必要的。同樣，如上所述的層 10，即電子限制勢壘層，對于阻擋電子擴(kuò)散進(jìn)入層112是重要的，并且因此 在有源區(qū)域中提高了載流子密度，由此顯著改善量子阱的發(fā)射率。
圖3是類似于圖1的裝置100的第二示范性RCLED裝置200，但是構(gòu) 造成從裝置200的底側(cè)發(fā)射電磁輻射。如圖3所示，裝置的頂部電極102沒 有窗口。在該實(shí)施例中，電極102可以由金層組成，其用作有效的反射器和 低電阻接觸。盡管沒有具體示出，但是底部電極128可以包括適當(dāng)?shù)拈_口， 該開口可以采用任何數(shù)量的形式，包括上面關(guān)于圖l的頂部電極所提到的那些形式。
為了最優(yōu)化裝置200的功率效率，減少基板116的厚度甚至將其完全去 除是有利的。拋光基板116暴露的端部可以進(jìn)一步減少能量的再吸收。
圖4描繪了圖3所示RCLED裝置內(nèi)的第 一示范性層順序。如圖4所示， 層順序編號為1至15，并且對應(yīng)于圖3所描繪的各區(qū)域102-128。例如，電 極層1和15分別對應(yīng)于電極102和118，層2和3分別對應(yīng)于區(qū)域104和 106，層4-9對應(yīng)于區(qū)域108 (或者注意層9可以被認(rèn)為是區(qū)域110的部分)， 層10 (電子限制勢壘層)對應(yīng)于層111,層11-12 (隧穿二極管)對應(yīng)于區(qū) 域113，層13對應(yīng)于區(qū)域114,而層14對應(yīng)于基板116。如圖4的右手側(cè)所 示，兩個反射器(層1的背面和DBR對14)之間的總距離為1.25、并且因 此主共振通道為其兩倍。
圖5描繪了圖3的RCLED裝置內(nèi)的第二示范性層順序。與圖4 一致， 圖5中的層順序編號為1至14,并且對應(yīng)于圖3所描繪的各區(qū)域102-128。 然而，與圖4的實(shí)例不同，兩個反射器之間的總距離現(xiàn)在減少到0.5人，而最 終的主共振通道減少到一個波長X。
與圖2的實(shí)例一致，第二腔包括隧穿二極管結(jié)構(gòu)(層10-12),這在各種 實(shí)施例中對于RCLED的有效功能是必要的。
圖6描繪了在無二氧化碳的大氣中的RCLED電磁輸出的示范性輪廓， 其中疊加了通過包含二氧化碳的大氣過濾的相同電^茲輸出的示范性輪廓。如 圖6所示，未受影響的RCLED輸出的光鐠具有峰狀輪廓。如上所述，該專侖 廓的尖銳是RCLED品質(zhì)因子的體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算提出，為了生產(chǎn)可用于4笨 測二氧化碳濃度的微小變化的經(jīng)濟(jì)的RCLED基探測器，顯示約Q=21的品 質(zhì)因子是有效的，盡管范圍為14至28的品質(zhì)因子也可以提供足夠的性能。
盡管在理論上越大的品質(zhì)因子提供更好的二氧化碳探測器，但是品質(zhì)因 子的任何增加通常都需要更多的DBR對，因此增加成本。此外，過多的品 質(zhì)因子不能提供最好的RCLED輸出輪廓，事實(shí)上其應(yīng)當(dāng)盡可能地匹配在 4.26微米的二氧化碳的吸收光鐠。然而，應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎注意的是，二氧化碳吸收 輪廓實(shí)際上具有兩個"凹槽"。可以使用足夠高的品質(zhì)因子來匹配一個凹槽 而忽略第二個凹槽。在此情況下，給定短的主共振通道和頂部金電極(層1 ) 的高反射率，則圖5的實(shí)例將是實(shí)現(xiàn)這種努力的最佳選擇。
圖7描繪了通過實(shí)驗(yàn)測量得到的對于范圍為50mA至100mA的不同驅(qū)動電流的RCLED的示范性輸出輪廓族。如圖7所示，輪廓族的中心波長保 持恒定在約4.26微米。不同電流水平的主要效果顯示出限于在輸出能量上接 近線性的變化，在總的輸出輪廓形狀上僅有小的變化。盡管圖7沒有示出， 但是本發(fā)明人制造的示范性RCLED裝置的實(shí)驗(yàn)還顯示出中心波長類似地不 受溫度變化的影響。
從詳細(xì)的說明，本發(fā)明的很多特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，并且因此所附 權(quán)利要求旨在覆蓋所有落入本發(fā)明真正精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明的特征和優(yōu) 點(diǎn)。此外，因?yàn)閷τ诒绢I(lǐng)域的技術(shù)人員來說各種修改和變化將易于產(chǎn)生，所 以不希望將本發(fā)明限定到所圖解和描述的具體構(gòu)造和操作，并且因此可以采 納落入本發(fā)明范圍中的所有合適的修改和等同特征。
權(quán)利要求
1、一種能夠發(fā)射具有峰狀輪廓并具有中心波長(λ)的輻射的共振腔發(fā)光二極管(RCLED)裝置，該裝置包括第一有源區(qū)域，呈平面形狀并帶有頂側(cè)和底側(cè)，以及具有設(shè)置在該第一有源區(qū)域內(nèi)的一個或者多個量子阱，其中該一個或者多個量子阱構(gòu)造成提供能量以激發(fā)該RCLED的輻射輸出，并且位于該RCLED的共振波的反節(jié)點(diǎn)位置附近；第一腔，相鄰于該第一有源區(qū)域的該頂側(cè)，其中該第一腔具有一厚度使得該第一腔從該第一有源區(qū)域的中間延伸第一距離；和第二腔，相鄰于該第一有源區(qū)域的該底側(cè)；其中該第一有源區(qū)域、該第一腔和該第二腔構(gòu)造成使得該RCLED產(chǎn)生具有在紅外區(qū)域中的中心波長的電磁輻射，并且其中該第一有源區(qū)域、該第一腔和該第二腔的總厚度約為或者小于2λ。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一有源區(qū)域包含一至五個量 子阱。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中該第一有源區(qū)域包含三個量子阱。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該量子阱由交替的InAs和InAsSb 層組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中每個量子阱具有InAs(k)Sbx成分， 其中x約為11%。.
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中每個量子阱具有InAs(k)Sbx成分， 其中x約為13%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中該第一腔和該第二腔至少之一的 厚度約為0.5X。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中該第一有源區(qū)域、該第一腔和該 第二腔的總厚度約為0.5 u
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第二腔包括隧穿二極管和電子 限制勢壘的至少之一。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括相鄰于該第二腔的底部的第二 反射器，該第二反射器包括四分之一波長分布布拉格反射器(DBR)堆疊。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中該第二反射器包括8.5至17個 DBR對。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中該第二反射器包括11至13個 DBR對。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中該第二反射器包括主要分別由 InAs和GaSb組成的交替區(qū)域。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該RCLED構(gòu)造成在空氣中發(fā)射 具有約4.26微米的中心波長的紅外輻射。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一反射器構(gòu)造成允許足量的 輻射穿過該第一反射器。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該RCLED的中心波長和品質(zhì)因 子大致上最優(yōu)化來用于探測大氣中的二氧化碳。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中該RCLED的該品質(zhì)因子大致上 最優(yōu)化來用于探測具有100ppm至1000ppm范圍內(nèi)的二氧化碳濃度的大氣中 的二氧化碳。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中該RCLED的品質(zhì)因子大致上最 優(yōu)化來用于探測具有250ppm至400ppm范圍內(nèi)的二氧化碳濃度的大氣中的 二氧化碳。
19、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中該RCLED的品質(zhì)因子大致上最 優(yōu)化為用來探測在4.26微米區(qū)域中的兩個二氧化碳吸收凹槽中的 一個。
20、 一種能夠發(fā)射具有峰狀輪廓并具有中心波長(X)的輻射的共振腔 發(fā)光二極管(RCLED)裝置，該裝置包括第一有源區(qū)域，具有設(shè)置在其內(nèi)的一個或者多個量子阱，其中用于該第 一腔的主材料是InAs;第一腔和第二腔，連接到該第一有源區(qū)域；和 第一反射器和第二反射器，分別連接到該第一腔和第二腔。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中在該RCLED內(nèi)輻射的主共振通 道約為或者小于1.5人。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中在該RCLED內(nèi)輻射的主共振通 道約為l氛
23、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中該RCLED主要由InAs組成，并且包括多個外延生長的內(nèi)層。
24、 一種操作共振腔發(fā)光二極管(RCLED)裝置的方法，該裝置具有第 一有源區(qū)域、連接到該第 一有源區(qū)域的第 一腔和第二腔以及分別連接到該第 一腔和第二腔的第一反射器和第二反射器，在所述第一有源區(qū)域內(nèi)設(shè)置有一個或者多個量子阱；該方法包括在該RCLED中使用該量子阱以轉(zhuǎn)換電能來發(fā)射電》茲能； 使用發(fā)射的電磁能在該RCLED內(nèi)產(chǎn)生具有峰狀輪廓并有中心波長X的 共振電磁信號，其中該共振信號使用包括該第一有源區(qū)域、該第一腔和該第 二腔的主共振通道產(chǎn)生，并且其中該RCLED由足量的InAs組成；并且 一部分該電磁能穿過該第一反射器或者第二反射器。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中該共振信號的該中心波長和該 品質(zhì)因子大致上最優(yōu)化來用于探測氣態(tài)大氣中的二氧化碳。
26、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中該共振信號的該中心波長和該 品質(zhì)因子大致上最優(yōu)化來用于探測氣態(tài)大氣中的一氧化碳。
27、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中該RCLED的該主共振通道不大 于3X。
全文摘要
揭示了一種共振腔發(fā)光二極管(RCLED)裝置，具有在其內(nèi)設(shè)置有一個或者多個量子阱的第一有源區(qū)域、連接到第一有源區(qū)域的第一腔和第二腔，以及分別連接到第一和第二腔的第一反射器和第二反射器。該RCLED可以最優(yōu)化成在二氧化碳吸收帶中發(fā)射輻射。
文檔編號H01L33/06GK101288184SQ200680038382
公開日2008年10月15日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者奧德里·納爾遜 申請人:通用電氣公司