[发明专利]生长于非极性或半极性(Ga，Al，In，B)N衬底上的装置

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案根据35U.S.C.章节119(e)主张以下共同待决且共同转让的美国临时专利申请案的权益：

罗伯特·M·法雷尔(Robert M.Farrell)、迈克尔·艾扎(Michael Iza)、詹姆斯·S·司倍克(James S.Speck)、史蒂文·P·登巴斯(Steven P.DenBaars)以及中村修二(Shuji Nakamura)在2009年3月2日申请的标题为“改进(Ga，Al，In，B)N薄膜的表面形态的方法以及生长于非极性或半极性(Ga，Al，In，B)N衬底上的装置(METHOD OF IMPROVING SURFACE MORPHOLOGY OF(Ga，Al，In，B)N THIN FILMS AND DEVICES GROWN ON NONPOLAR OR SEMIPOLAR(Ga，Al，In，B)N SUBSTRATES)”的代理人案号为30794.306-US-P1(2009-429-1)的第61/156,710号美国临时专利申请案；以及

罗伯特·M·法雷尔、迈克尔·艾扎、詹姆斯·S·司倍克、史蒂文·P·登巴斯以及中村修二在2009年6月5日申请的标题为“改进(Ga，Al，In，B)N薄膜的表面形态的方法以及生长于非极性或半极性(Ga，Al，In，B)N衬底上的装置(METHOD OF IMPROVING SURFACE MORPHOLOGY OF(Ga，Al，In，B)N THIN FILMS AND DEVICES GROWN ON NONPOLAR OR SEMIPOLAR(Ga，Al，In，B)N SUBSTRATES)”的代理人案号为30794.306-US-P2(2009-429-2)的第61/184,535号美国临时专利申请案；

所述申请案以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及半导体材料、方法和装置，且更明确地说，涉及非极性或半极性氮化物发光二极管(LED)和二极管激光器的生长。

背景技术

(注意：本申请案参考了许多不同公开案，这些公开案在本说明书通篇中通过方括号内的一个或一个以上参考数字来指示，例如[参考文献x]。根据这些参考数字排序的这些不同公开案的清单可在标题为“参考文献”的部分下找到。这些公开案中的每一者以引用的方式并入本文中。)

已充分确立了氮化镓(GaN)和(Ga，Al，In，B)N合金用以制造可见光和紫外光电子装置和高功率电子装置的有用性。当前工艺水平的氮化物薄膜、异质结构和装置是沿[0001]轴生长的。这些膜的总极化由自发极化和压电极化作用组成，两者均源自纤维锌矿(würtzite)氮化物结晶结构102的单极[0001]轴100，如图1(a)中说明。当氮化物异质结构以赝晶(pseudomorphically)方式生长时，在结晶102内的表面(例如c平面的表面104，如图1(a)中所示)以及界面处形成极化不连续性。这些不连续性导致载流子在表面和界面处累积或消耗，这又产生电场。由于这些极化引起的电场的对准与氮化物薄膜和异质结构的典型[0001]生长方向重合，故这些场具有使氮化物装置的能带“倾斜”的效应。

在c平面纤维锌矿氮化物量子阱中，“倾斜”的能带使电子波函数106与空穴波函数108空间分离，如图1(b)中所说明。此空间电荷分离降低了辐射跃迁的振子强度，且使发射波长发生红移。这些效应是量子限制斯塔克效应(quantum confined Stark effect，QCSE)的表现形式，且已针对氮化物量子阱进行了详尽地分析[参考文献5-8]。另外，较大的极化引起的电场可能部分被掺杂剂和注入的载流子屏蔽[参考文献9、10]，从而使得难以准确地工程设计发射特性。