发光半导体器件 本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的具有两只表面发射发光二极管的发光半导体器件。
众所周知，由例如磷化镓(GaP)制造具有可调整颜色的发光半导体器件。在由Dr.Alfred Huethig出版社GmbH(有限公司)，Heidelberg(海德尔堡)于1986年出版的、M.Bleicher著作的“半导体光电子学”的书中，在157,158页上描述了这样一种双色发光二极管(LED)。其工作原理本文重新在图1中示出。这样一种双色LED在其作为光引出端的正面和其背面之间包含两只表面发射发光二极管10和20。它们是通过把P型导电的、不同杂质掺杂在GaP层外延生长到n型导电的GaP衬底1上制成，由此产生两只在衬底的正面和背面形成的pn结。上面的p型导电的GaP层是用氮掺杂的，而下面的p型导电的GaP层是用氧和锌掺杂的。因此，通过上部GaP外延层形成的pn结在电激励时在绿光谱段发射，而通过下部GaP外延层形成的pn结在红光谱段发射。按照这种方式形成的二极管用两个电压源30和40工作，其共同的负极与两个pn结的n端，即与n型导电的GaP衬底相连。因此通过二极管电流分开的调节，色谱可从红经橙和黄到绿改变。红光辐射透过整个晶体并且通过如绿光辐射通过的同一表面射出，由此达到理想的空间混合。
然而这样一种安排只利用两个发光二极管向正面方向发射地辐射部分。而一半辐射向背面方向发射，因此一般不能用于正面发射。
因此本发明的任务是提供一种具有改善的发光效率的同类的发光半导体器件。
本任务通过权利要求1的特征解决。
根据本发明发光半导体器件在其正面和背面之间具有包含发射第1波长辐射的第1有源区的第1表面发射的发光二极管，以及包含发射与第1波长辐射不同的第2波长辐射的第2有源区的第2表面发射的发光二极管，其中在两个有源区之间安排反射第1波长，而使第2波长透过的第1反射层，而在第2有源区和背面之间安排反射第2波长的第2反射层。
在从属权利要求中给出本发明的特殊实施结构。
本发明依靠实施例详细说明如下，在附图中示出：
图1当前技术的双色LED；
图2根据本发明的发光半导体器件的一个实施例。
图2中示出根据本发明的发光半导体器件的一个实施例。
上述半导体器件具有一个n掺杂的GaP衬底1和两只发光二极管10和20，这两只发光二极管通过两个相应地产生辐射的，分别处于半导体器件的正面或背面的表面附近的衬底1两侧的有源区11和21形成。这些有源区11、21可以通过半导体层外延淀积在两侧制成。本实施例规定这些半导体层由四元的半导体InGaAlP组成，其中包含的元素的百分比分别这样选择，使得在正面形成的有源区11产生具有波长在黄-绿光谱区内的辐射，并且在背面形成的有源区21产生波长在红光谱区的辐射。基于其大的禁带宽度，GaP衬底1对两种波长的辐射是透明的。
在最简单的情况下，有源区11,21是体半导体的pn结，即分别是在四元半导体的n区和p区之间的界面。但是在有源区11,21也可能涉及异质结构激光器的势阱层，该层被具有较大禁带宽度的壁垒层所包围，其中势阱层与壁垒层一样分别由具有各元素的不同百分比的InGaAlP组成。自然同质外延也可以用于有源区11和21的制造，这时两侧p掺杂和不同杂质掺杂的GaP层淀积到GaP衬底1上。
通过n型导电的GaP衬底1形成的两个发光两极管10,20共用的n区通过电学接触引线2与两个未图示的电压源的公共负极连接，然而P型导电的正面一侧通过电学接触引线头13与第1电压源的正极连接，并且P型导电的背面一侧通过电学接触引线24与第2电压源的正极连接。背面一侧可以整个平面地被金属接触层23所复盖。
具有较长波长的发光二极管必须处于背面，因为不然就会由其发射的辐射被正面一侧的发光二极管的半导体材料所吸收。在本实施例中发光二极管20就因此而发射两种波长中的较长波长。
为了现在可以利用从发光二极管10,20向半导体器件背面方向发射的辐射，设置了两个反射层12,22，它们两者都处于n型导电的GaP衬底1的下面。第1反射层12对第1波长反射，对第2波长是透射的，而第2反射层22对第2波长反射。因此第1发光二极管10产生一条直接向上的辐射路径10-1和一条首先向下的辐射路径10-2，而这时第1发光二极管10的辐射通过透明衬底到达第1反射层12，在该层上反射并通过半导体器件的正面射出。第2发光二极管20也产生一条直接向上的辐射路径20-1和一条首先向下的辐射路径20-2，然而这时第2发光二极管20的辐射到达第2反射层22，在该层上反射并通过正面射出。
反射层12,22优选分别通过由具有交替高、低折射系数，即所谓分布布喇格反射器(DBR)的各层组成的多层系统形成，因为按照这种方式可以获得具有较高波长选择性的极强的反射层。这特别适用于第1反射层12，该反射层在理想状况下对第1发光二极管10的辐射具有反射系数R=1，对于第2发光二极管20的辐射的透射系数T=1。当这些层也可由材料系GaP及其三元或四元化合物组合而成并外延生长时是特别有利的。对于第2反射层22也优选使用这种多层系统。
另一可能性在于，介电层或介电层组成的多层系统可以用于一个反射层或两个反射层12,22。
但是在原则上金属层或含金属的层也可以用于反射层22。这时金属应该在第2波长时具有高反射系数。这时金属也只是部分地淀积在背面上，此时使得在界面上的附加折射系数突变保证能提高反射系数。
为了制造有源区11和21也可以把GaAsP层外延淀积在GaP衬底材料上。在应用SiC衬底材料时InGaN或InN层也可以用于形成双侧的pn结。
也可以把不同的外延方法彼此组合，例如在正面用液相处延，而在背面用MOVPE(金属有机物气相外延)。
正面的发光二极管也可以通过下述方式制造，即通过扩散步骤产生P区，因此在n衬底和p区之间产生pn结，而背面的发光二极管包括反射层在内通过外延生长法制造。